河北地区高性能混凝土回弹检测技术应用工程管理研究

本文是一篇工程管理论文，本文中建立的河北地区高强混凝土测强曲线，建议加大力度提倡全国范围内各地区建立其本地区的测强曲线，为本地区工程提供检测依据。

1 绪论

1.1 引言
近年来，河北地区的高速公路建设正在进行飞跃式发展：通车里程最长、完成投资最多、建设规模最大。省内高速公路建设速度全面提高，加快了对主干线的升级改造，打通省内断头路、加快疏港公路及重要旅游公路的建设。高速公路的总施工里程为 3471公里，3051 公里已通车，其中包括新建高速公路 2693 公里，老旧道路改扩建 358 公里。截至“十三五”末，我省的通车里程目标为 9000 公里。快递发展高速公路是大势所趋，因而加强混凝土强度，保证施工结构的安全性和耐用性，力求在公路施工设计中发挥更好更大的作用，是河北省高速公路管理局一直追求的目标。因此，在总结经验教训的基础上，效法学习国外的先进经验及研究成果，对高性能混凝土强度这一问题进行了大量的科研工作。
在未来几年中，河北地区的交通基础设施建设还要大力发展，因此对质量检查和监督还会有更高的要求。质量与安全监督的重中之重是实体工程质量的监督，高性能混凝土的强度又是这一切的核心，故加强高性能混凝土强度控制意义重大。
混凝土结构是一种复杂多向的多材料混合结构，对混凝土结构无损检测的结果对工程质量管理及质量监督有着至关重要的意义。混凝土构件无损检测中回弹法及超声回弹检测法的应用尤为频繁，本文结合混凝土无损检测技术在工程质量管理中的应用及高性能混凝土在河北地区工程领域的推广，运用回弹检测法对普通及高性能混凝土进行试验研究，分析其应用范围及造成回弹检测法结果差异的影响因素，提出检测过程中的要素控制，为本地区高性能混凝土的应用及相应工程质量检测与监督提供指导作用。
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1.2 高性能混凝土的概念与特性
高性能混凝土（High Performance Concre）作为一种顺应现代建筑特点而产生的建筑材料，其具有强度高、工作性能好、优异的耐腐蚀性及体积稳定性等特点，是一种性能优异的混凝土。
为了实现混凝土的高耐久性，首先要降低水灰比，减少水泥砂浆的毛细管孔隙度和混凝土骨料和水泥的界面处的缝隙，提高混凝土的抗渗性。
高性能混凝土实现其优异的工程性能所采用的重要方法就是掺加掺加超细矿物掺合料(粒径小于 10μm)和高效减水剂。有效的减水剂可以明显减少配合比中水的掺入量（提升强度），增加坍落度，使混凝土具有良好的密度和流动性。如果同时控制坍落度的损失，这种混凝土可以达到较低的水灰比、大坍落度、小损失和良好的流动性，因此高性能混凝土也是一种具备优异施工性能的混凝土。超细矿物掺合料可以填补水泥颗粒之间的空隙，改善颗粒间的界面构造，同时与混凝土中水泥等发生水化反应，从而提升混凝土自身密实度。在不同的环境条件下，采用不同的超细粉可以提高混凝土的抗渗性和耐久性。根据环境条件，采用不同种类和数量的超细粉、采用低水灰比作为提高混凝土流动性及强度的两个重要保证。
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2 混凝土回弹法检测技术机理分析及要素控制

2.1 回弹法检测技术机理分析
2.1.1 回弹法测强的基本原理及测强过程

回弹法的原理是利用弹簧来驱动弹击锤，推动传力杆（弹击杆），传力杆撞击混凝土构件表面后被反弹，此时测量弹击重锤被反弹的距离，已测量得到的回弹距离与弹簧初始长度之比（即为回弹值 R）作为判定混凝土构件强度的指标，利用该指标来推定混凝土强度。回弹法测强示意图见图 2.1。回弹法是通过重锤弹击表面得到的数据进行分析的，属于一种表面硬度法，是建立在通过反映混凝土表层的硬度来推定混凝土抗压强度的一种检测方法。
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2.2 超声法检测技术的机理分析
2.2.1 超声法测强的基本原理
超声波在各种不同的材料中传播时,会发生衰减、散射、反射、折射和绕射等现象，此时我们在超声波接受转换装置处收到的波段的频率、振幅、声时及波形将随之发生改变，通过测定这些超声波在传递过程中的改变来判定超声波所穿过的建筑材料中的某些性质及内部结构的状况。
现在常用的非金属超声波检测仪运用数字式模块化的检测线路，当从输入端输入指令后同时启动计时系统和脉充发生装置，脉充发生装置会发出脉冲信号，再经换能系统转变为超声波，即以超声波形式在所需检测的混凝土构建中传递,而同时计系统会发出时间信号，该时间信号即被转换为显示器在坐标横轴上的坐标值。当超声波接收换能装置没有接到传递到的信号时,超声探测仪显示器显示为一条匀速向前闪动的横直线；当超声波接收换能装置接收到由混凝土构件中传出的超声信号后，会将其转变为电信号,然后经过放大器放大和转换装置转换为数字信号发送到信号处理装置处,在显示器上会显示出检测信息并储存，该信号被转换为一条纵向高低起伏的波浪线,再在仪器上进行选取可用数据进行取点取段分析。通过超声检测仪得到超声波在混凝土构件中的传播时间 t，再测量试验所用混凝土构件的尺寸即传播距离 s，通过两者数值即可计算得到超声波在该混凝土构件中传播的速度 v。
运用超声检测法是以超声波在混凝土构件中的传播速度与混凝土构件强度存在的相应关系为理论基础的，混凝土构件中的缝隙、原料组成等都与超声波在混凝土中的传播速度有着直接联系，而这些也是影响混凝土构件强度的直接因素。介质中高频的机械振动形成了超声波，当这种高频的机械振动透过混凝土时，混凝土中的各个组分都会随着产生微弱的拉伸及压缩，从而对原有波段进行影响。所以，混凝土构件的强度就有这影响过后的超声波段有着密切的联系。从理论上看，超声波检测混凝土强度是一种非常理想的方法，但是混凝土材料与其他工业建筑材料有着明显区别，原材料复杂多项，材料不匀质，导致了建立混凝土强度与超声波传播波速的关系有着众多影响因素。
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3 原材料性能及试验方法.................................16
3.1 原材料性能及养护条件.....................16
3.1.1 水泥..................................16
3.1.2 粗细骨料........................16
4 高性能混凝土回弹检测法试验研究.....................25
4.1 试验目的....................25
4.2 试验研究方案.................25
5 高性能混凝土回弹检测结果的影响因素.............................33
5.1 碳化深度对回弹检测法检测结果的影响..............................33
5.1.1 关于混凝土碳化深度对回弹检测影响分析.......................33
5.1.2 碳化深度修正值确定........................34

6 回弹检测技术在工程质量管理与监督中的应用

6.1 回弹检测技术在公路桥梁养护管理中的应用
我国河北地区很多省道、乡道建设投资力度保持稳定增长，但省道、乡道，尤其是一些低等级道路成了一次性工程，有建无养，缺乏后续的养护道路桥梁工程。近年来低等级道路的养护工作逐步被划为工作重心，在公路桥梁的养护管理及其质量管理中，回弹法因其突出的实用特点被广泛应用。
某桥位于河北省邢台市临西县，长 46 米，宽 9 米，跨径 4 孔 10 米，上部简支空心板结构，下部桩柱式墩台。在公路桥梁例行检查中发现，空心板下部有纵向裂缝，板底有铰缝脱落，从外观上观察存在安全隐患，故对桥梁进行桥梁健康检查，其中包括静载试验、动载试验、结构混凝土强度检测等。空心板混凝土强度检查这一项即采用回弹法检测法。
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7 结论与展望

7.1 主要结论
混凝土构件的质量控制一直是工程质量管理中的重要指标之一，而由于混凝土构件的特殊性，对其质量采取的无损检测方法就非常重要了。本文结合混凝土无损检测技术在工程质量管理中的应用及高性能混凝土在河北地区工程领域的推广，针对强度等级在60MPa 以上高性能混凝土的检测，利用河北地区常见材料制备混凝土试件，采用回弹法及超声-回弹综合法对其进行试验研究，并运用回归分析等数理统计方法，建立针对河北省地区高性能混凝土回弹检测的回弹测强曲线及超声-回弹综合法的测强曲线，并结合混凝土碳化深度、养护条件等影响因素进行综合分析，为本地区高性能混凝土的应用及相应工程质量检测与监督提供指导作用。
就目前立方体抗压强度 50MPa 以上的高强混凝土应用的推广情况，高性能混凝土构件进入实际工程的情况会越来越多，针对其质量检测的方法会逐渐普及，其中利用较高冲击动能回弹仪及其配合超声检测的综合法的可靠性会较以往工程上使用的传统回弹仪有一定的提高，但由于其仪器、操作、客观环境等多方面的因素，该类方法的可靠程度依旧具有一定的局限性。针对回弹法检测的现状与本文中的相关资料，有以下几点建议：
1、由于回弹仪构造原理，利用其检测混凝土构件时对其操作人员的操作方法有很大的要求，并非随意的进行弹击及采集数据，弹击位置、力度、角度等都有一定的要求以及会对弹击结果有很大的影响，建议相关质量检测部门对操作人员的操作进行规范化，减少不必要的误差。
2、文中提到的 9.8J 冲击动能混凝土回弹仪目前应用较少，稳定性较传统中型回弹仪较差，希望继续进行回弹仪的改进与研究，同时提高其稳定性和精度。
3、应用回弹检测法检测混凝土强度受到诸多因素影响，如养护条件，粗骨料种类等方面，故全国性的测强曲线应用的局限性很大，依据本文中建立的河北地区高强混凝土测强曲线，建议加大力度提倡全国范围内各地区建立其本地区的测强曲线，为本地区工程提供检测依据。
参考文献（略）