路灯灯杆混凝土底座强度的测量方法

时间：2024-07-28

虞秋波

（宁波市市政设施研究所，浙江宁波 315012）

路灯安装过程中路灯底座混凝土强度是非常重要的技术指标，如果强度达不到规定要求，可能出现倒杆事故，将直接影响人身安全和设备安全。路灯底座一般都采用混凝土浇灌，但混凝土构成的原材料较为不确定，各种外加剂也有较大的差别，浇筑、振捣和养护的技术水平也不同，将影响混凝土的强度和性能。因此，在路灯底座浇筑过程中，对混凝土质量进行检测和控制是非常重要的。混凝土强度的主要技术指标为回弹值与碳化深度，其中回弹值主要由回弹仪测量，碳化深度通过碳化深度专用卡尺测量。

1 回弹仪工作原理

回弹仪是测量混凝土回弹值最广泛使用的检测装置。根据混凝土试块抗压强度和无损检测参数，建立相关曲线，即强度测量曲线。该参数属于混凝土工程检测过程中无损检测的关键指标。测强曲线可分为特殊测强曲线、区域测强曲线和统一测强曲线。而选择回弹设备完成常规混凝土构件强度测量的技术方法为回弹测强法。混凝土抵抗表面压力的能力与其表面硬度有关。回弹测量过程中撞击锤会在接触表面后弹回，而弹回的高度则与混凝土强度性能存在相关性。回弹后的高度参数是针对硬度的相关性指标，之后将硬度指标转变为混凝土材料的抗压强度指标。

回弹仪的工作原理如图1所示。

图1 回弹仪工作原理图

Q值回弹仪的计算公式见式（1），R值回弹仪在水平检测混凝土浇筑侧面时的计算公式见式（2）。

当回弹仪检测混凝土浇筑侧面时，根据函数原理，非水平回弹值和水平回弹值之间的理论关系可表示为

式中：Q为侧面撞击后能量回弹仪的回弹值；R0为普通回弹仪在水平向弹击侧面后的回弹值；Rα为普通回弹仪在非水平向弹击侧面的回弹值；m为弹击锤的质量（115 g）；g为重力加速度（9.8 m／s2）；k为弹击拉簧的弹性刚度（785.0 N／m）；v前为能量回弹仪弹击前的瞬时速率；v后为能量回弹仪弹击后的瞬时回弹速率；l前为弹击前弹击拉簧的拉伸长度（75 mm）；l后为弹击后弹击拉簧的回弹长度；α为弹击杆及其后盖所在的轴线与水平线的夹角。δ为回弹仪本身的固有系数，其值可由δ＝2 mg／kl计算。

由式（1）可以看出，能量回弹仪的测试值Q只与弹丸撞击前后瞬时速率的比值有关，与弹丸撞击角无关；由式（2）可以看出，普通回弹仪的水平测试值R0仅与回弹前拉簧长度与回弹后拉簧长度的比值有关；根据式（3），普通回弹仪的非水平测试值Rα不仅与弹性冲击前的弹性弹簧长度与弹性冲击后的弹性弹簧回弹长度之比有关，还与回弹仪的弹性冲击角有关。

2 典型仪器介绍

2.1 仪器名称

朗睿HT－225B一体式数显回弹仪，仪器实物如图2所示。

图2 仪器实物图

2.2 仪器技术参数

1）标称动能：2.207 J；

2）弹击拉簧刚度：7.85 N；

3）弹击锤冲程：75 mm；

4）弹击锤与杆碰撞面硬度：HRC59－63；

5）指针系统最大静摩擦力：0.5～0.8 N；

6）回弹仪钢砧率定平均值：80±2；

7）外形尺寸：60 m×280 m；

8）重量：1 kg。

3 路灯灯杆混凝土底座混凝土强度测量方法

3.1 路灯灯杆混凝土底座回弹值测量

选择要测量的灯杆混凝土底座。检测时，回弹仪应始终垂直于混凝土检测表面，缓慢施压，快速复位。在混凝土表面均匀选择测量点，相邻两点的净距不小于2 cm；测量点的选择应避免气孔或裸露的石块，每个测量点只能测量一次。均匀选择16个测量点，每次记录测量数据，测试平均回弹值。从16个测试点的回弹值中去除3个最大值和3个最小值，并根据式（6）计算剩余10个回弹值的平均值。式中：Rm为测区平均回弹值，精确至0.1；为第i个测点的回弹值。

现场测试示意图如图3所示。

图3 现场测试示意图

3.2 路灯灯杆混凝土底座碳化深度测量

混凝土在使用过程中由于化学方面的影响会导致碳化问题的出现。空气中的二氧化碳渗入混凝土材料后，与一些碱性成分相互作用，生成碳酸盐和水，导致混凝土的碱性水平降低。这个过程即混凝土碳化，也称为混凝土中和。在碳化作用下，混凝土的碱性水平明显下降，混凝土保护层逐渐失去对钢筋的保护作用，引发锈蚀现象。

灯杆混凝土底座检测碳化的方法有4个步骤：1）在混凝土表面选择合适的工具，在测量区域钻取直径15 mm左右的孔，而钻孔深度需要在碳化深度的10 mm以上；2）选择吹气皮具或洗耳球将钻孔碎屑和灰尘清掉，不能选择水洗的方式；3）钻孔后在混凝土表面喷洒1%的酚酞醇溶液；4）使用专用测量设备或游标卡尺检测颜色未改变的混凝土深度，测量3次取平均值。碳化深度现场测试如图4所示。

图4 碳化深度现场测试图