郑州地区公路工程超声回弹综合测强专用曲线试验研究--优秀毕业论文 可复制黏贴.pdf

i r p l l l l l llp li l at h e s i ss u b m i t t e dt o z h e n g z h o uu n i v e r s i t y f o rt h ed e g r e eo fm a s t e r t h er e s e a r c ho fl o c a lt r a f f i ce n g i n e e r i n gs t r e n g t hc u r v e sb y t h ec o u p l e du l t r a s o n i c r e s i l i e n c ec o n c r e t es t r e n g t hc h e c k i n g m e t h o di nz h e n g z h o u b yq i n gw a n g s u p e r v i s o r p r o f j i a n x u es o n g a r c h i t e c t u r a la n dc i v i le n g i n e e r i n g c o l l e g eo fc i v i le n g i n e e r i n g 一一 m a r c h2 0 1 0 l l p i l r l l l i l r 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独立进行研 究所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果 对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体 均已在文中以明确方式标明 本声明的法律责任由本人承担 r 学位论文作者 日期 力6 d 年f 月 勺日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品 知识产权归属郑州大学 根据郑州大学有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文 本人离校后发表 使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时 第一署名单位仍然为郑 州大学 保密论文在解密后应遵守此规定 学位论文作者 日期 芴f 口年箩月 e l 摘要 摘要 2 0 1 0 年 郑州市公路基础设施建设项目数和投资额创历年最高 由于施工 单位较多 施工工艺水平参差不齐 施工工期要求紧张 工程质量容易出现问 题 面对这种情况 超声回弹综合法测强作为一种方便 快捷 准确的检测方 法最适合当前的工程情况 但是 郑州市公路系统目前并未建立自己的地区测 强曲线 因此 通过这几年的建设高潮积累大量检测数据 建立适合郑州地区 公路工程超声回弹综合法测强专用曲线是非常及时 必要的 本文通过预制不 同龄期 不同强度等级 非泵送混凝土试块 按照 超声回弹综合法检测混凝 土强度技术规程 c e c s0 2 2 0 0 5 要求进行了超声波和回弹检测 并对试块进行 了抗压强度试验 对上述试验确定的混凝土试块回弹值 波速 抗压强度值 统计分析找出上述三者之间关系 建立郑州地区公路工程的混凝土测强专用曲 线 经过对比其精度高于全国通用测强曲线的超声回弹综合法专用曲线 为郑 州地区公路系统检测机构和人员提供参考 本文对试验取得的测强曲线还做了进一步验证 通过抽取在建工程留取的 试块进行验证试验 证明利用该曲线计算取得的强度推定值与其抗压强度值有 较好的拟合性 其精度也高于全国通用测强曲线的超声回弹综合法专用曲线 本文还抽取了工程实体进行了综合法检测 试验结果满足 超声回弹综合法检 测混凝土强度技术规程 c e c s0 2 2 0 0 5 要求的相对误差1 4 以内 可作为参考 使用 关键词 公路工程混凝土检测无损检测超声回弹综合法曲线拟合测强曲 线 a b s t r a c t i n2 010 t h ei n 丘铡m m c t u r ec o n s t r u c t i o ni t e mn u m b e ri nh i g h w a yo fz h e n g z h o u a n da m o u n to fi n v e s t m e n ti s t h r o u g ht h ey e a r si t i sm o s t o na c c o u n to fs t a r t i n g c o n s t r u c t i o nu n i tm a n y c o n s t r u c t i o nt h ec r a f tl e v e li s n te v e n c o n s t r u c t i o nw o r k p e r i o dr e q u e s ts t r a i n t h ee n g i n e e r i n gq 吼i t ye a s i l ya p p e a r sap r o b l e m f a c et h i s c i r c u m s t a n c e t h ec o u p l e d u l t r a s o n i c r e s i l i e n c ec o n c r e t e s t r e n g t hc h e c k i n g c t n 王c o s c m e t h o d i sg e n e r a l l ya c c e p t e db e c a u s eo fi t sq u i c k n e s sa n da c c u r a t e h o w e v e r t h el o c a lt r a f f i ce n g i n e e r i n gs t r e n g t hc u r v e si nz h e n g z h o u h e n a n m e t r o p o l i s h a v et ob es e t u pf o rt h er a t i o n a la d j u s t m e n to fc o n c r e t es t r e n g t h d o z e n s o fs p e c i m e n sa l em a d ei ns e v e r a ls t r e n g t ha n da g eg r o u p s t h ec u r c o s cm e t h o di s f i r s t l ya p p l i e dt ot h es p e c i m e n s t h e n t h el o a db e a r i n gc a p a c i t yt e s t sa r ec a r r i e do u t u n t i lt h es p e c i m e n sa r ed e s t r o y e dc o m p l e t e l y f i n a l l y t h el e a s ts q u a r ep r i n c i p l ei s u s e dt os e tu pt h el o c a l l ys t r e n g t hc u l v ef o rc u r c o s cm e t h o d f o rt h ep u r p o s eo fp r o m o t i o no ft h es u g g e s t e dc u r v e s o m ep r a c t i c a ls t r e n g t h a s s e s s m e n tp r o j e c t sa r ec a r r i e do u t w h i c hs h o wt h a tt h es u g g e s t e dc u r v ea l em o l e a c c u r a t et h a nt h a tr e c o m m e n d e do n e si n t h en a t i o n a l c o d e t h e n s a m p l e d e n g i n e e r i n ge n t i t yt oc a r r yo nt h ec u r c o s cm e t h o de x a m i n a t i o n e x p e r i m e n tr e s u l t s a t i s f yt h ec u r c o s cm e t h o d b ear e f e r e n c eu s a g e k e y w o r d s t r a l j f l ce n g i n e e r i n g c o n c r e t ea s s e s s m e n t n o n d e s t r u c t i v ec h e c k i n g c o u p l e du l t r a s o n i c r e s i l i e n c ec o n c r e t es t r e n g t hc h e c k i n g c u r c o s c m e t h o d c u r v er e g r e s s i o n s t r e n g t hc u r v e 目录 目录 第一章绪论 o 1 1 1 混凝土无损检测技术概述 1 1 2 混凝土无损检测发展状况 1 1 3 混凝土无损检测方法的分类和特点 3 1 4 本文工作 5 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 6 2 1 综合法检测技术概述 6 2 2 超声回弹综合法测试混凝土强度的原理 6 2 3 超声回弹综合法测试混凝土强度的特点 7 2 4 测强曲线的建立方法及基本要求 8 2 5 测试仪器的选用 9 2 6 原材料选用及配合比设计 1 3 2 7 试块的制作和养护 1 6 2 8 试验过程 18 第三章 数据处理和曲线回归分析 2 2 3 1 原始数据处理方法 2 2 3 2 回归方程的选择 2 2 3 3 回归方程的建立 2 3 3 4 本文试验数据与全国通用曲线比较 3 6 第四章验证试验 4 3 4 1 试块验证试验 小 4 3 4 2 现场钻芯验证 4 6 第五章结论与展望 51 5 1 结论 5 2 5 2 展望 o 5 3 致谢 j 5 4 参考文献 j 5 5 第一章绪论 第一章绪论 1 1 混凝土无损检测技术概述 根据文献 1 混凝土强度无损检测技术是指在不影响结构或构件受力性能 或其他使用功能的前提下 直接在结构或构件上通过测定某些适当的物理量 并通过这些物理量与混凝土强度的相关性 进而推定混凝土强度 均匀性 连 续性 耐久性等一系列性能的检测方法 混凝土是公路工程最主要结构材料之一 由于其原材料质量 施工工艺 养生条件等每一个环节可能出现的疏忽会对其质量造成不良影响 进而影响整 个结构使用安全 造成生命财产损失 2 0 0 3 年 省内某条高速公路桥梁空心板 在运营当中被重载车辆压断 使高速公路断行 造成较大的经济损失和极坏的 影响 抛开车辆超载的因素 空心板梁的质量也是造成事故的主要原因 因此 加强对混凝土质量检测作为结构安全监测的重要组成部分越来越收到人们的重 视 公路工程建设中 根据文献 2 规定混凝土抗压强度以标准养护2 8 d 龄期试 件的抗压度进行评定 但当试件的取样 制作 养护未按规定进行时 混凝土 试件强度代表性就会受到质疑 这时混凝土实体强度的检测就尤为重要 通常 实体强度检测会首先采用回弹法 超声法等无损检测方法进行检测 无损检测 作为方便 快捷的检测方法 被广泛应用于对工程实体强度的检测 1 2 混凝土无损检测发展状况 根据文献 3 早在上世纪3 0 年代初 人们就已开始探索和研究混凝土无 第一章绪论 损检测方法 致使该方法取得了迅速的发展 1 9 3 0 年首先出现了表面压痕法 1 9 3 5 年格里姆 g g r i m e t 艾德 j m i d e 把共振法用于测量混凝土的弹性模 量 1 9 4 8 年施米特饵 s c h m i d 研制成功回弹仪 1 9 4 9 年加拿大的莱斯利 l e s l i e 和奇斯曼 c h e e s m a n 英国的琼斯限 j o n e s 等运用超声脉冲进行混凝土检测获 得成功 接着 琼斯又使用放射性同位素进行混凝土密实度和强度检测 这些 研究为混凝土无损检测技术奠定了基础 随后 许多国家也相继开展了这方面 的研究 如前苏联 罗马尼亚 日本等国家在上世纪5 0 年代都曾取得许多成果 上世纪6 0 年代 罗马尼亚的弗格瓦洛 1 f a e a o a m 提出用声速 回弹法综合估 算混凝土强度的方法 为混凝土无损检测技术开劈了多因素综合分析的新途径 上世纪8 0 年代中期 美国的m a r ys a n s a l o n e 和n i c h o l a sj c a d n o 实现了在水泥 混凝土等集结型非金属 复合材料中采用机械波反射法进行无损检测的目标 此外 无损检测的另一个分支 钻芯法 拔出法 射钉法等半破损法也得到了 发展 从而形成了一个较为完整的混凝土无损检测方法体系 近年来 国外在 这方面的研究工作方兴未艾 尤其值得注意的是 随着科学技术的发展 无损 检测技术也突破了原有的范畴 涌现出一批新的测试方法 包括微波吸收 雷 达扫描 红外热谱 脉冲回波等新技术 而且 测试内容由强度推定 内部缺 陷探测等扩展到更广泛的范畴 其功能由事后质量检测 发展到了事前的质量 反馈控制 根据文献 1 我国在这一领域的研究工作始于上世纪5 0 年代中期 开始引 进瑞士 英国 波兰等国的回弹仪和超声仪 并结合工程应用开展了许多研究 工作 上世纪6 0 年代初即开始批量生产回弹仪 并研制成功了多种型号的超声 检测仪 在检测方法方面也取得了许多进展 上世纪7 0 年代以后我国曾多次组 织力量合作攻关 大大推进了结构混凝土无损检测技术的研究和应用 现已将 回弹法 超声回弹综合法 钻心法 拔出法 超声缺陷检查法等主要无损检测 技术规范化 超声回弹综合法测定混凝土强度 是1 9 6 6 年有罗马尼亚建筑及建筑经济研 究院首次提出的 并编制了有关技术规程 1 9 7 6 年我国引进了这一方法 在结 合我国具体情况的基础上 许多科研单位进行了大量的试验 1 9 8 8 年由中国工 程标准化委员会批准了我国第一本 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程 c e c s0 2 8 8 2 0 0 5 年由中国工程建设标准化协会批准了新版 超声回弹综合法 检测混凝土强度技术规程 c e c s0 2 2 0 0 5 2 第一章绪论 同时 无损检测仪器也有了很大的改进 回弹仪由早期的机械式 数据需 要一一记录再进行换算 发展到今天的数显回弹仪 各项参数自动修正 直接 显示回弹推算强度 超声波检测仪也由最初的模拟式仪器人工判读记录 画图 分析 发展到今天的数字式仪器自动记录 自动分析 相关参数 图表自动生 成 总的来说 我国在这一领域中的研究工作起步较早 基础广泛 成果丰硕 应用普及率高 在常用的结构混凝土无损检测技术方面的研究和应用水平已处 于国际领先地位 现行有关混凝土无损检测的主要标准如下 按照年份列出 1 中国工程建设标准化协会标准 钻芯法检测混凝土强度技术规程 c e c s 0 3 8 8 2 中国工程建设标准化协会标准 后装拔出法检测混凝土强度技术规程 c e c s 6 9 9 4 3 中国建筑科学研究院企业标准 回弹法检测高强混凝土强度技术规程 q j y l 7 2 0 0 0 4 中国工程建设标准化协会标准 超声法检测混凝土缺损技术规程 c e c s 2 1 2 0 0 0 5 中华人民共和国行业标准 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 j g j t 2 3 2 0 0 1 6 中华人民共和国国家标准 建筑结构检测技术标准 g b t 5 0 3 4 4 2 0 0 4 7 中国工程建设标准化协会标准 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程 c e c s0 2 2 0 0 5 1 3 混凝土无损检测方法的分类和特点 根据文献 1 这类方法根据其原理可分为三种 见表l l 第一章绪论 表1 1 混凝土无损检测方法的分类和特点一览表 类别代表方法优点缺点 这类方法的优点是以 局部破坏性试验获得缺点是造成结构物的 钻芯法 拔出法 射结构混凝土的实际抵局部破坏 需进行修 半破损法 击法抗破坏的能力 因而补 因而不易用于大 直观可靠 测试结果面积的全面检测 易为人们所接受 缺点是测试结果的可 靠性取决于被测物理 这类方法的优点是测量与强度之间的相关 非破损法回弹法 超声法 试方便 费用低廉 性 容易受多种其他 因素影响 其结果有 很大局限性 这类方法的优点是能 够较全面地反应构成 由于综合法需要大量 混凝土强度的各种因 数据积累工作 其相 采取两种或两种以上 素 并且还能抵消部 综合法 关性公式需要长期验 上述方法检测分影响强度与物理量 证修准 逐步推广使 相关关系的因素 具 用范围 周期较长 有更高的准确性和可 靠性 4 第一章绪论 1 4 本文工作 改革开放以来 随着交通基本设施建设高速发展 工程进度 质量 费用 之间摩擦碰撞越来越多 已经直接影响了工程实体质量 造成质量隐患 面对 这种情况 为了加强对工程实体质量监控 河南省公路系统早在9 0 年代初期就 引入了无损检测技术 如超声波检测桥梁桩基完整性 回弹检测混凝土结构强 度等 其方便快捷的特点 给初步判别混凝土实体质量提供了有力的支持 保 证了工程实体质量 目前在公路工程建设中无损检测技术应用已经非常普遍 施工单位自检 监理抽检 建设单位日常巡查 质监站检查验收等都需要用到 无损检测技术 河南省所有公路工程项目结构物和构件实体都需要经过混凝土 试块强度与回弹检测强度都合格方可进行下道工序 其普及范围可见一斑 但是 单一超声或回弹检测混凝土强度 只能在一定范围内反应混凝土的力 学性能 超过一定范围 它可能不很敏感或者不起作用 例如超声法通过整个 断面动弹性来衡量混凝土强度 对高标号混凝土不太敏感 而回弹值通过表面 砂浆弹性性能来反映混凝土强度 对低标号混凝土不太敏感 采用回弹法与超 声法综合法测定混凝土强度 就可以做到内外结合 弥补两种检测方法对高低 标号混凝土分别的不足 能够较全面的反映混凝土实体质量 2 0 1 0 年 郑州市公路基础设施建设目标确定以 1 1 5 2 工程为重点的 十桥 十路 五场站 两中心 公路基础设施项目建设 计划投资8 0 亿元 项目数和投 资额是历年之最 由于施工单位较多 施工工艺水平参差不齐 施工工期要求 紧张 工程质量容易出现问题 面对这种情况 超声回弹综合法测强作为一种方便 快捷 准确的检测方法 最适合当前的工程情况 但是 郑州市公路系统目前并未建立自己的地区测强 曲线 因此 通过这几年的建设高潮积累大量检测数据 建立适合郑州地区公 路工程超声回弹综合法测强专用曲线是非常及时 必要的 本文通过预制不同 龄期 不同强度等级 非泵送混凝土试块 按照 超声回弹综合法检测混凝土 强度技术规程 c e c s0 2 2 0 0 5 要求进行了超声波和回弹检测 并对试块进行了 抗压强度试验 对上述试验确定的混凝土试块回弹值 波速 抗压强度值 统 计分析找出上述三者之间关系 并且经过对比验证 建立适合郑州地区公路工 程的混凝土测强专用曲线 为郑州地区公路系统检测机构和人员提供参考 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 2 1 综合法检测技术概述 根据文献 1 综合法就是采取两种或者两种以上的检测方法所检测的相关 力学 物理或声学参数等 联合分析得出混凝土强度的方法 综合法测量混凝 土强度要遵循以下几条原则 1 所采用仪器设备 测试技术和测试误差应满足标准要求 2 采取的检测方法应尽量选择对结果影响相反的检测技术 3 应从多方面因素尽量减少仪器 环境 操作 计算等造成的误差 4 所检测的混凝土应完整密实 无冻害 化学侵蚀 火灾 高温等已造成 表面疏松 剥落 目前综合法测试混凝土强度使用较多的 如 超声 回弹综合法 超声 表 面硬度综合法 超声 回弹 碳化深度综合法 等 其中 超声 回弹综合法 应用 最为广泛 2 2 超声回弹综合法测试混凝土强度的原理 2 2 1 超声法检测混凝土强度的原理 根据文献 1 超声波检测混凝土强度基本原理是 通过检测超声波在混凝 土中传播的速度 利用波速与混凝土弹性模量之间 混凝土弹性模量与力学强 度的内在联系 进而与混凝土抗压强度建立相关关系并藉以推定混凝土强度的 6 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 一种方法 超声法具有检测混凝土均匀性的功能 有利于测强测缺的结合 保证检测 混凝土强度建立在无缺陷 均匀的基础上合理地评定混凝土的强度 但是 超 声法检测时 有关影响因素控制不严会造成结果误差较大 所以其有特殊的适 应性 2 2 2 回弹法检测混凝土强度的原理 根据文献 l 回弹法是用一弹簧驱动的重锤 通过弹力杆 弹击混凝土表 面 并测出重锤被反弹回来的距离 以回弹值 反弹距离与弹簧初始长度之比 作为与强度相关的指标 来推定混凝土强度的一种方法 回弹法测量在混凝土表面进行 属于表面硬度法的一种 所以其不能反应 混凝土内部强度情况 一般只是作为对实体强度的初步判断 2 2 3 超声回弹综合法测试混凝土强度的原理 以超声法检测试件内部的声速值和回弹法检测试件表面硬度的回弹值 然 后利用已建立起来的测强曲线推算混凝土强度的一种方法 与单一方法比较 综合法精度高 适应范围广泛 2 3 超声回弹综合法测试混凝土强度的特点 根据文献 1 超声回弹综合法与单一回弹或超声法相比有以下特点 2 3 1 减少混凝土龄期和含水率的影响 混凝土的声速和回弹值都受龄期和含水率的影响 但其影响结果却有着本 质的不同 混凝土含水率大 超声的声速偏高 而回弹值偏低 混凝土的龄期 7 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 长 超声声速增长缓慢 而回弹值却由于碳化深度增加而大大提高 所以 二 者结合起来 就可以在一定程度上减少龄期和含水率对检测结果的影响 2 3 2 弥补单一回弹或超声法的不足 超声声速通过整个断面动弹性来衡量混凝土强度 而强度较高的混凝土 弹性指标变化幅度小 相应其声速随强度变化的幅度也不大 所以对于高标号 混凝土 波速与强度相关性较差 回弹值通过表面砂浆弹性性能来反映混凝土强度 当混凝土强度较低 塑 性变形较大或者构件内外质量有较大差异时 回弹值就很难反映实际强度 采用回弹法与超声法综合法测定混凝土强度 可以做到内外结合 又能弥 补两种检测方法对高 低标号混凝土的各自的不足 能够较全面的反映混凝土 实体质量 2 3 3 提高测试精度 由于综合法能减少一些因素的影响程度 较全面反映整体混凝土质量 所 以对提高无损检测混凝土强度的精度具有明显的效果 2 4 测强曲线的建立方法及基本要求 2 4 1 曲线的建立方法 通过对预制的试块检测其回弹值 声速值 抗压强度 然后统计分析三者 关系 建立相关关系曲线即为超声回弹综合测强曲线 根据文献 4 要求 预制不同龄期 不同强度等级的混凝土试块 在7 d 1 4 d 2 8 d 8 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 6 0 d 9 0 d 1 8 0 d 和3 6 5 d 分别对其进行超声 回弹 抗压强度检测 待数据采集 完整后 对数据进行整理分析 按照相应的数学拟合曲线 采用数理统计方法 确立混凝土试块或芯样抗压强度f c u 声速值v 和回弹值r 三者之间的相关关系 曲线 即为超声回弹综合法测强曲线 2 4 2 曲线建立要点 建立地区测强曲线的目的 是为了使测强曲线的使用条件尽可能地符合本 地区的实际情况 以减少工程检测中的验证和修正工作量 同时也可避免因修正 不当带入新的误差因素 从而提高综合法检测混凝土强度的准确性和可靠性 因 此 建立地区测强曲线时 除了采用专项工程的混凝土原材料或本地区常用原材 料以及混凝土配合比外 还应严格控制试件的制作 养护及超声 回弹和抗压 强度试验等每一操作环节 并注意观察 记录试验过程中的异常现象 如试件 测试面是否平整 试件是否标准立方体 测试时试件表面干湿状态 抗压破坏是 否有偏心受压 混凝土中的石子含量偏多或偏少及分布是否均匀等 对明显异常 的数据 应认真分析其原因再确定取舍 根据声速代表值 回弹代表值和试件 抗压强度实测值进行回归分析 相关性分析和误差分析 可得到混凝土强度曲线 根据回归方程的误差分析结果 也可针对误差特别大的个别数据进行分析判断 若系试验过程中带进的较大误差 可以剔除该数据后再进行回归分析 总之 建 立测强曲线是一个技术性很强的工作 必须认真仔细 严肃对待 2 5 测试仪器的选用 2 5 1 回弹仪的选用 本文研究中回弹仪选用瑞士生产的型号为2 0 0 0 n d 的数显回弹仪 回弹仪在 2 0 0 8 年1 2 月4 日和2 0 0 9 年1 2 月4 日通过郑州市技术监督检验测试中心的定期 9 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 检定 如图2 1 该回弹仪符合文献 4 的标准状态要求 1 水平弹击时 在回弹锤脱钩的瞬间 回弹标称动能应为2 2 0 7 j 2 弹击锤与弹击杆碰撞的瞬间 弹击拉簧应处于自由状态 此时弹击锤起 点应位于刻度尺零点处 3 在洛氏硬度为h r c 6 0 a 2 的钢砧上 回弹仪的率定值应为8 0 立 2 4 回弹仪的使用环境在 4 4 0 c 按照文献 4 要求 在每一次试验开始前应对回弹仪进行率定 率定方法为 在钢砧上弹击试验 其平均率定值应在8 0 a 2 范围内 并在干燥 室温5 3 5 2 条件下进行 率定时钢砧稳固的放在地面上 测定时 向下垂直弹击回弹仪 测定过程中弹击杆旋转3 次 每次旋转9 0 计算平均值 每旋转一次弹击杆 率定平均值都在8 0 a 2 范围内 图2 12 0 0 卟i d 的数显回弹仪 每次回弹仪使用后 对其进行常规保养 常规保养符合下列规定 1 使弹击锤脱钩后取出机芯 卸下弹击杆 取出缓冲压簧 并取出弹击拉 l o 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 簧和拉簧座 2 清洗机芯各零部件 重点清洗中心倒杆弹击锤和弹击杆的内孔和冲击面 清洗后在中心到赶上涂抹薄薄的钟表油 3 清除弹击杆 杆前端球面 刻度尺表面和外壳上的污垢 尘土 根据作者实际工作经验 回弹仪在使用一段时间后 内部弹击锤和弹击杆容易 产生摩擦 从而影响回弹仪的检测数据 所以 本文实验研究每次使用后对回 弹仪都进行了常规保养 以确保实验数据的准确性 2 5 2 超声波仪器的选用 本文试验采用的是北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司生产的n m 3 c 型非金属超声波检测分析仪 如图2 2 换能器为厚度振动形式压电材料 频率 为5 0 k h z 符合文献 4 要求 并且在2 0 0 9 年3 月1 3 日通过河南省计量科学研 究院的检定 该仪器各项性能指标如表2 1 所示 图2 2n m 3 c 型非金属超声波检测分析仪及换能器 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 表2 1 超声仪主要性能指标 仪器型号 n m 3 c 触发方式内触发 声时分辨率0 1 岫 测时范围 o 9 9 9 9 岬 放大衰减系统范围 0 1 7 6 3 d b 采样频率范围 o 1 6 m 田 z 2 0 z 按照文献 4 要求 每次使用超声波检测仪前 都要用实测空气声速法进行 校准如图2 3 测量空气中声速实测值1 o 与按式 2 5 1 计算的空气中声速计算 值v k 相比较 二者的相对误差不超过士o 5 攻 3 3 1 4 1 0 0 0 3 6 7 t k 2 5 1 式中3 3 1 仁0 时空气中的声速值 毗 坛一温度为t k 时空气中的声速计算值 s 戥一测试时空气的温度 图2 3 用实测空气声速法对超声仪进行校准 1 2 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 2 5 3 压力机的选用 压力机采用的是无锡建仪仪器机械有限公司生产的型号为t y e 2 0 0 0 b 型压 力试验机如图2 4 承载能力为0 2 0 0 0 k n 并分别在2 0 0 8 年1 2 月4 日和2 0 0 9 年1 2 月4 日通过了郑州市质量技术监督检验测试中心的定期检定 图2 4t y e 2 0 0 0 b 型压力试验机 2 6 原材料选用及配合比设计 2 6 1 主要原材料技术指标 根据我们质监站检测中心对近年来郑州市公路系统常用混凝土原材料统计 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 结果 本文试验采用的是使用率较高的原材料种类 具体如下 水泥采用新乡孟电水泥厂生产的普通硅酸盐e 0 4 2 5 e 0 5 2 5 水泥 技术指 标如表2 2 表2 2 选用水泥技术指标 制 p 0 4 2 5只0 5 2 5 3 d2 4 72 8 4 抗压强度m p a 2 8 d4 9 35 4 1 3 d4 55 0 抗折强度m p a 2 8 d8 69 4 标准稠度用水量 2 7 o2 6 6 2 5 02 5 5 凝结时间 3 5 54 0 0 安定性 1 o1 0 细度 2 0 1 6 碎石产地贾峪 连续粒级4 7 5 2 6 5 m m 各项指标见如表2 3 表2 3 碎石技术指标 产地 粒级1 1 1 1 1 1含泥量 针片状颗粒含量 压碎指标 贾峪 4 7 5 2 6 50 64 28 2 砂选择信阳产中砂 各项指标如表2 4 表2 4 砂技术指标 产地品种含泥量 堆积密度k g m 3 细度模数m x 信阳中砂 2 o1 4 8 02 6 2 1 4 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 外加剂选用郑州建派f d n g 缓凝高效减水剂 各项指标如表2 5 表2 5 减水剂技术指标 减水率 抗压强度比对钢锈蚀 产地品种 3 d7 d2 8 d作用 郑州减水剂 1 5 41 2 21 3 01 1 2 无 粉煤灰选择洛阳产粉煤灰 各项指标如表2 6 表2 6 粉煤灰技术指标 产地品种细度需水量比 烧失量 含水量 洛阳粉煤灰 1 1 69 74 9o 1 2 6 2 混凝土配合比设计 本文试验采用的配合比为最佳配合比 如表2 7 表2 7 普通混凝土配合比和塌落度 塌落度 原材料配合比用量k g m 3 强度等级 n u n 砂石子水外加剂粉煤灰水泥 c 2 51 9 0 3 0 0 p 0 4 2 5 7 2 01 0 3 61 7 681 1 0 c 3 01 8 0 3 4 8 p 0 4 2 5 7 1 21 0 5 71 7 49 51 0 0 c 4 01 5 0 4 2 3 p 0 4 2 5 6 2 71 0 7 11 6 81 2 59 0 c 5 01 7 5 3 8 5 0 a 0 5 2 5 6 4 31 0 9 51 6 51 21 0 0 c 6 01 7 5 4 6 0 p 0 5 2 5 5 7 31 1 1 21 6 01 58 2 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 2 7 试块的制作和养护 2 7 1 试块的制作 按照文献 2 要求 试块采用1 5 0 m i n x1 5 0 m m 1 5 0 r a m 的立方体试块 龄期分 别按7 d 1 4 d 2 8 d 6 0 d 9 0 d 1 8 0 d 3 6 5 d 进行试验 试块的强度等级根据郑州地区常用混凝土等级实际情况 分别做c 2 5 c 3 0 c 4 0 c 5 0 c 6 0 五个标号的混凝土试块 每一强度等级混凝土试块共7 组 一组为3 块 同一强度等级的混凝土试 块的预制在同一天完成 每组成型试件采用标准养护方法 表面进行覆盖 以 防止水分蒸发 并在2 0 a 5 的条件下静置1 昼夜 然后拆模编号 我们按照工地厂拌普通混凝土成型试块的要求 制作试验用试块 1 拌合时 室温控制在2 0 士5 范围内 2 拌合物的总量比所需实际用量至少多出2 0 拌制混凝土的材料严格控 制称量准确度 集料为4 1 水 水泥 掺和料和外加剂为士o 5 3 混凝土拌合中所需集料为干燥状态 4 所有拌合材料称量以后 提前放置在温度控制2 0 士5 的室内 5 外加剂的加入 对于不溶于水或难溶于水的且不含潮解型盐类 先和一 部分水泥拌合 保证其充分分散 不溶于水或难溶于水但含潮解型盐类 先和 细集料拌合 水融性或液体 先和水拌合 6 拌制混凝土所用的铁板 铁铲 抹刀 在使用前用水湿润 搅拌机先用 少量砂浆进行涮膛 然后刮出涮膛砂浆 避免拌合混凝土时砂浆粘附筒壁的损 失 7 往搅拌机内加入称好的原材料 先加入粗集料 然后加入细集料和水泥 开动搅拌机拌合 在拌合过程中徐徐加水 直至搅拌完成 混凝土搅拌机为天津市建筑仪器制造厂生产的型号为h j w 6 0 型单卧轴强 制式混凝土搅拌机 在2 0 0 8 年1 2 月7 日和2 0 0 9 年1 2 月7 日由河南省公路工 程专用仪器设备检定站进行了定期校准 8 将搅拌好的混凝土分二层装入试模 每层用捣棍捣2 5 下 用震动台振密 1 6 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 实 刮除多余的混凝土 用抹刀抹平 振动台为天津市庆达试验仪器制造公司生产的型号为h z j 型混凝土成型用 震动台 在2 0 0 8 年1 2 月7 日和2 0 0 9 年1 2 月7 日由河南省公路工程专用仪器 设备检定站进行了定期校准 2 7 2 试块的养护 试块的养护采用7 天内标准养护 7 天后自然养护 试件拆模后立即放入温 度为2 0 2 2 c 湿度为9 5 以上的标准养护室养护7 d 然后按 品 字型堆放在不 受日晒雨淋处见图2 5 标准养护室为自建 在2 0 0 8 年1 2 月7 日和2 0 0 9 年1 2 月7 日 由河南省公路工程专用仪器设备检定站进行定期校准 图2 57 天后自然养护的混凝土试件 1 7 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 2 8 试验过程 按照文献 4 要求 将到龄期试块测试面上尘土 污渍擦拭干净 见表2 8 表2 8 混凝土试块龄期一览表 混 序 凝 土 成型日期 7 d 1 4 d2 8 d 6 0 d 9 0 d1 8 0 d3 6 5 d 号 标 号 1c 5 02 0 0 9 3 92 0 0 9 3 1 62 0 0 9 3 2 32 0 0 9 4 62 0 0 9 5 82 0 0 9 6 72 0 0 9 9 52 0 1 0 3 9 2c 6 02 0 0 9 3 1 42 0 0 9 3 2 12 0 0 9 3 2 82 0 0 9 4 1 l2 0 0 9 5 1 32 0 0 9 6 1 22 0 0 9 9 1 02 0 1 0 3 1 4 3c 3 02 0 0 9 3 2 32 0 0 9 3 3 02 0 0 9 4 62 0 0 9 4 2 02 0 0 9 5 2 22 0 0 9 6 2l2 0 0 9 9 1 92 0 1 0 3 2 3 4c 2 52 0 0 9 3 2 92 0 0 9 4 52 0 0 9 4 1 22 0 0 9 4 2 62 0 0 9 5 2 82 0 0 9 6 2 72 0 0 9 9 2 52 0 10 3 2 9 5c 4 02 0 0 9 3 1 92 0 0 9 3 2 62 0 0 9 4 2 2 0 0 9 4 1 52 0 0 9 5 1 8 2 0 0 9 6 1 72 0 0 9 9 1 52 0 1 0 3 1 9 2 8 1 超声检测 1 采用钢板尺在两个超声测试面上测量两个测试面的边缘测垂直距离 取 两个测试面的垂直距离的平均值作为超声测距值 2 在试件浇注方向的两个相对应的侧面分别标注出3 个超声检测点如图 2 6 e e o 1 p q 图2 6声时测量测点布置示意图 1 8 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 图2 7 对混凝土试块进行超声波检测 3 在两个测试面的对应测点位置涂抹黄油作为耦合剂 将一对发射和接收 换能器偶合在对应测点上 始终保持换能器在同一轴线上 逐点测定声时读数 t l t 2 t 3 精确至o 1 i r a 4 分别计算三个测点的声速值1 f 如图2 7 取3 个测点声速的平均值作为该 试件的混凝土中声速代表值 按式 2 8 1 计算 v 妻 上 2 8 1 3 智t t t o 7 式中1 一试件混凝土中声速值 k m s 精确至o o l k m s 西一第i 个测点超声测距 m m 精确至l m m t i 一第i 个测点混凝土中声时读数 肛s 精确至o 1 t t s t o 一声时初读数 岭 1 9 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 2 8 2 回弹值检测 1 将试件超声测试面的黄油擦拭干净 然后置于压力机上下承压板之间 使另外一对侧面朝向便于回弹的方向 然后开启压力机 加载至3 0 5 0n 并 保持恒定 2 回弹过程中应始终保持回弹仪的轴线垂直于混凝土测试面并保持水平方 向 在两个测试面上各测试8 个点回弹值 精确度至1 如图2 8 3 剔除3 个最大值和3 个最小值 去剩余1 0 个数的平均回弹值作为该试件 的回弹代表值r 精确至0 1 2 8 3 抗压检测 图2 8 回弹值检测 1 回弹测试结束后 将压力机卸荷 将回弹测试面放置在压力机上下承压 第二章超声回弹综合法检测混凝土强度原理及试验内容 板正中 2 将压力机控制在0 3 m p a o 5 m p a s 的加荷速度连续均匀进行加荷 当试 件接近破坏而开始迅速变形时 停止调整试验机油门 直至试件破坏 计算抗 压强度实测值厶 如图2 9 图2 9 抗压强度检测 2 1 第三章数据处理和曲线回归分析 第三章数据处理和曲线回归分析 3 1 原始数据处理方法 对不同混凝土类型 不同强度 不同龄期的1 0 5 块试块全部进行了测试 每块试块都取得了声速值v 回弹值r 和抗压强度值丸 经过计算整理得出各项 指标平均值 用e x c e l l 进行了统计处理详见表3 1 3 2 回归方程的选择 按照文献 4 附录a 的推荐方法 和误差分析 采用如下形式的回归方程 f a v br c 式中彳一常数项 召 c 一回归系数 采用幂函数曲线方程进行多元回归分析 厶 混凝土试件抗压强度换算值 m p a 1 超声声速值 k i n s 尺一回弹值 3 1 第三章数据处理和曲线回归分析 3 3 回归方程的建立 对方程无 a v 矗r c 两边取对数得 1 n 厶 l n a b i n c l n r 3 2 令l n 二 y l n a 口 l n v x l n r z b b c c 得到y 口 h c z 3 3 然后用最小二乘法对普通混凝土测试原始数据进行分析 根据文献 1 3 二 元线性回归方程回归参数计算公式如下 b 厶 x l 忿一l 2 厶2 l 1 lx l 2 2 一厶2 厶2 c l 2 f 厶l 一厶 l 2 1 厶l 三2 2 一l 1 2 厶2 a y b x c z 其中厶 而2 一丢 柚2 l 2 2 乃2 一言 引2 l 1 2 k 墨 一丢 z 厶 而一丢 y 从 l 2 f z y 一言 y 以 引 3 4 3 5 回 刀 黔 哟 m b b 引 孔 l l 第三章数据处理和曲线回归分析 3 3 1 普通混凝土测强曲线方程的建立 计算过程如下 l 1 1 1 1 1 v 2 一寺 h v 2 o 3 2 8 8 l 二 e l r 丢 l n 鼢2 乩3 2 9 0 3 1 2 3 1 3 3 1 4 3 1 5 3 1 6 1 2 三 l l l u l i l 置一言 1 1 1 1 l i l r o 4 4 8 0 3 1 7 厶 1 1 1 z l n h 一言 l i l z l n v 1 1 4 3 2 l 2 f 1 1 1 z l n r 一言 l i l 似 l n 鼢 2 9 5 0 4 l i l z 2 一去 1 1 1 z 2 7 8 8 4 9 b 厶 三2 2 一岛 厶2 三l l l 2 2 一厶2 厶2 o 8 3 6 0 c l 2 f 厶l 一厶 l 2 1 厶l l 2 2 一厶2 厶2 1 9 3 8 1 因为y 口 缸 以 所以口 歹一6 一c z 4 8 9 7 6 得到普通非泵送混凝土回归曲线方程为 知 0 0 0 7 4 6 3 v n 8 姗r 1 9 3 8 1 2 4 3 1 8 3 1 9 3 2 0 3 2 1 3 2 2 3 2 3 3 2 4 侈 狮 纠 帅 一 黾 钆 弓 以 r h h h 一n l 一行 一以 一y x z 第三章数据处理和曲线回归分析 该曲线见图3 1 3 3 2 误差计算 图3 1 普通混凝土地方曲线图 相对标准差e r 应按式 3 3 2 4 计算 1 0 0 试中e 广相对误差 氏i 第i 个立方体试件的抗压强度实测值 i 第个试件按曲线方程计算的强度推定值 3 2 5 经过计算 本文试验普通混凝土回归方程的相对误差e r l o 4 满足文献 4 规程要求的1 4 以内 可以作为地区曲线投入实际应用 粤鬈 l n n 岔o o寸卜 鼍 姑 0 0 一 岔 l n n 一卜 岔n卜 n n n n n寸寸寸寸 j 彗 黾 一 寸n岔卜 岣 卜小卜 寸 卜t q on o 量 n nt qnn寸n寸 1 一 一 要寸卜 昏 o 衣 卜 v 乞 o o卜 n o n 名 n nq 1t nn 鼋 窆 卜卜 l n 一卜卜n r卜 i nl n n 卜岔 o n n i ni n n均 5 n 一 t q 卜 o o i n nt q 萋 i n i n n寸 i n 一 一 叫 n n寸v 寸n 一 叫 毫 葛 o吼nt qt q a nn 寸t q a o t q卜n 一 n n n寸寸 寸 寸寸 一 一 q l t q n 寸 o 名 nn c 寸n i ni 1i nd 一 t q nt qt q n nn n 薯 寸口寸 t q卜 t qo寸 n n n卜 卜昏 岔 一 n n nnnnnnn 一 一 t q 寸 oa 耋 nni ni nl l n 叫 叫 一 一 一 莹 昏 nn寸卜l na n 岣 均 卜卜t t n n nnn n n n 蜊 鹱o 宝 o o 宝 oo 峥 寸 幽 nn 一 寸 一o 荨 食 一a 寸 ni n 辖 nn 寸 n 瑙 鲻 t qo o 寸卜卜i n g t q 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