回弹法检测农田水利薄壁构件混凝土强度研究

祝小靓，高江林，傅琼华，戴国强(江西省水利科学研究院， 江西 南昌 330029)

回弹法检测农田水利薄壁构件混凝土强度研究

祝小靓，高江林，傅琼华，戴国强
(江西省水利科学研究院， 江西 南昌 330029)

针对目前农田水利薄壁构件混凝土还没有实体强度检测方法和标准的问题，以薄壁构件混凝土为研究对象，运用回弹法对U型槽内外壁回弹值关系、同配比条件下U型槽回弹值的离散性以及U型槽回弹值与标准试块强度的关系进行了一系列研究，最后指出可以采用回弹法进行农田水利薄壁构件混凝土的强度检测，并提出了薄壁构件混凝土回弹测强曲线。

回弹法；农田水利；薄壁构件；强度

农业基础设施作为农田水利建设的重点投入领域，近年来，其建设得到了全面的推进，对农田水利预制构件的需求量也在不断加大，因此，对预制构件的质量检测显得特别重要[1]。但与此不相适应的是，还没有关于薄壁预制构件质量的有效检测方法，只能通过机口混凝土试块强度或者构件内、外压来间接反映构件质量，无法获得构件实体的混凝土强度，从而导致工程质量检测与评定缺乏可靠的依据。为规范我国农田水利工程的评价依据，提高农田水利工程的建设质量[2]，结合已有的混凝土质量检测标准，提出适用农田水利工程薄壁预制构件的检测标准。

目前，混凝土强度检测的方法主要有回弹法、超声波法、钻芯法等[3-4]。其中钻芯法强度检测结果较为直观，但会对混凝土结构造成破坏[5]；回弹法和超声法属于无损检测，其中由于回弹仪携带方便、操作简单，已成为现场结构混凝土质量检验的最常用方法[6-8]，在水利工程检测中应用也非常广泛[9-11]。回弹法大多针对混凝土大构件，测出回弹值后，根据国家曲线或修正系数对测区混凝土进行强度换算[5，12]。但是，由于混凝土大构件一般厚度较大，其检测结果的误差就会增大，通常作为混凝土强度检测的一种参考方法，当对强度有争议时，仍然需要通过钻芯法对强度进行复核。回弹法主要是通过测试混凝土表面30 mm左右厚度的硬度间接反映强度[13]，而U型槽构件壁厚为35 mm～50 mm左右，因此可以尝试通过回弹法来对这类薄壁构件混凝土的强度进行检测。

针对薄壁构件混凝土强度难以检测的问题，本文围绕回弹法应用于薄壁构件实体强度检测开展研究，在全面分析U型槽内外壁回弹值关系、同配比条件下U型槽回弹值的离散性以及回弹值与标准试块抗压强度的对比关系的基础上，探讨回弹法检测薄壁构件强度的适用性，旨在寻求和建立适用于江西省的推定薄壁构件混凝土强度的方法。

1 回弹法检测薄壁构件混凝土强度试验

本次研究共测试了114个U型槽构件内、外壁回弹值。粗骨料为最大粒径20 mm的卵石，细骨料为细度模数2.7～3.0的河砂，水泥采用P.C32.5海螺水泥。研究的主要内容包括：U型槽构件内、外壁回弹值关系；同配合比条件下不同U型槽构件回弹值的离散性；U型槽回弹值与标准试块强度间的关系，确定测强曲线。

每一块U型槽测得的16个回弹值应去掉3个最大值和3个最小值，再取剩下10个回弹值的平均值，则计算得到的回弹平均值就是U型槽的回弹值。

计算公式[14]如下：

(1)

式中：Rm为测区平均回弹值，精确至0.1；Ri为第i个测点的回弹值。

图1是项目研究所生产的U型槽，图2是对U型槽的回弹分区。回弹测试过程中将构件按照图2放置，回弹仪水平放置，垂直浇筑侧面测试，因此对测值无需进行修正。

图1 现场U型槽

图2 U型槽回弹分区

1.1 U型槽内、外壁回弹值关系

研究U型槽内、外壁回弹值关系是为了判断U型槽内、外壁回弹值的差异。U型槽内、外壁数据经统计处理后见表1。

表1 U型槽内、外壁回弹值与平均值偏差统计

由表1可知，U型槽内、外壁回弹值与回弹平均值的偏差大部分在5%以内，且内、外壁回弹值相差不大。因此，可以将U型槽内壁或外壁的回弹值作为U型槽的回弹值。

1.2 同配合比条件下U型槽回弹值的离散性

将同配合比条件下的不同U型槽回弹值进行比较，判断不同U型槽回弹值的离散性，统计数据见表2。

由表2可知，单个U型槽回弹值与同配合比条件下U型槽回弹平均值的偏差5%以内的比例为71.5%，大于10%以上的偏差比例只有4.8%。因此，可以将同一配合比条件下的U型槽回弹平均值做统计分析。

表2 U型槽回弹值的离散性 单位：%

1.3 U型槽回弹值与标准试块强度关系

通过以上分析，我们将三个U型槽内壁回弹平均值作为该配比构件的回弹值，得到不同配比条件下的U型槽回弹平均值与试块强度统计数据具体见表3。

表3 不同配合比条件下U型槽回弹平均值统计

根据上述研究结果，采用数学模型，使用最小二乘法，拟合标准试块强度与回弹值之间的关系。目前，回弹值与混凝土推算强度间的换算关系主要包括以下几种数学表达形式[15]：

本次不考虑由于碳化对U型槽回弹值的影响，采用模型1、模型2、模型4进行拟合，拟合结果见图3。

2 薄壁构件混凝土回弹检测方法的验证

根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》[17](JGJT23-2011)，判断回弹测强曲线是否适用，应计算回归曲线的相对误差和相对标准差。地区测强曲线平均相对误差δ不应大于±14%，er相对标准差不应大于±17%。

图3 测强曲线拟合结果

δ、er计算公式为：

(2)

(3)

根据上述公式，本项目拟合测强曲线的相对误差及相对标准差结果见表4。

表4 卵石混凝土回弹法测强曲线拟合结果

3 结 论

(1) U型槽内、外壁回弹值差异不大，内部或外壁的回弹值可以代表整个U型槽的回弹值；单个U型槽回弹值与同配合比条件下U型槽回弹平均值的偏差5%以内的比例为71.5%，可以将同一配合比条件下的U型槽回弹平均值做统计分析。

(2) 通过三种常用模型对薄壁构件混凝土的回弹值和抗压强度结果进行拟合，结果表明幂函数的相关系数最大，可以将其作为薄壁构件混凝土的测强曲线。

(3) 提出的回弹法检测渠槽构件混凝土强度的方法将应用于《小型农田水利灌排渠预制混凝土构件制作与检测技术规程》(DB36/T 646-2011)的修订稿中，进一步拓宽了渠槽构件实体质量检测手段，为实际工程提供了一种更加快捷、方便的检测方法。

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Concrete Strength of the Thin Wall Component of the Water Conservancy by Rebound Method

ZHU Xiaoliang, GAO Jianglin, FU Qionghua, DAI Guoqiang

(JiangxiHydraulicResearchInstitute,Nanchang,Jiangxi330029,China)

In the rapid advance of farmland water conservancy construction, precast of channel usage is growing sharply, due to the lack of accumulation of previous engineering and technical support, the practical application of the prefabricated components of channel has appeared some problems that affect the quality of the project and application of prefabricated parts, which seriously restricts the construction of farmland water conservancy project in an orderly way. Focusing on lack of detection methods and standards of thin-wall component for water conservancy for solid strength of concrete, this paper adopted rebound method to study U type groove inner wall and the outer wall, the discrete of U type groove, the relationship between the rebound value and the strength of the standard test block. Finally it is pointed out that rebound method can be adopted to detect the strength of concrete of water conservancy of thin-walled members and the strength curve of rebound method is proposed.

rebound; irrigation and water conservancy; thin wall component; strength

10.3969/j.issn.1672-1144.2016.06.008

2016-07-10

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项项目(Y415014)；江西省水利厅科技项目(KT201414)

祝小靓(1987—)，男，浙江衢州人，博士，主要从事水工结构、混凝土耐久性等方面的研究工作。E-mail:495480427@qq.com

TU528

A

1672—1144(2016)06—0040—04