回彈法檢測混凝土強度在非洲某水電站工程上的應(yīng)用

回彈法檢測混凝土強度在**水電站工程上的應(yīng)用摘要：回彈法檢測常態(tài)混凝土強度由于具備較強的時效性，操作方便，已成為檢測混凝土強度的一種重要手段。但是，在水利水電工程建設(shè)中，由于項目建設(shè)環(huán)境不同而導(dǎo)致工程的材料、施工設(shè)備、施工工藝等方面存在差異，從而使回彈檢測方法在工程檢測的普遍實用性方面存在一定的局限。筆者針對**水電站工程建立了回彈檢測混凝土強度的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)建立的強度曲線方程對該工程的混凝土強度進行檢測，并在項目建設(shè)過程中對數(shù)學(xué)模型不斷修正，真實反映混凝土的強度情況，取得了較好的效果。關(guān)鍵詞：回彈法檢測混凝土強度應(yīng)用研究數(shù)學(xué)模型1．項目概述**水電站位于非洲**共和國南方省**縣境內(nèi)的**河上，是世界第一長河——尼羅河（NILE）主干流的最上游，電站裝機容量9600KW（3×3200KW），承包合同總價為16180500美元。項目業(yè)主為**國家基礎(chǔ)設(shè)施部，由**生態(tài)能源全球（私有）有限公司承擔設(shè)計和施工任務(wù)，由中國**科技有限公司和貴州**監(jiān)理有限公司聯(lián)合承擔該項目的咨詢（監(jiān)理）工作。該電站是一個渠道引水式電站，凈水頭為137m，設(shè)混凝土重力壩1座，壩高18m，壩軸線長138m，鋼筋混凝土渠道長3180m，渠道凈斷面為2m×3m，3座鋼筋混凝土渡槽跨度分別為60m、75m、125m，1條長為280m、管徑?=2000mm的壓力鋼管和1`幢單層發(fā)電廠房?；炷凉こ塘繛?3000m3。2．回彈法檢測混凝土強度的應(yīng)用背景由于該工程戰(zhàn)線長，混凝土澆筑工程量不集中，這就大大增加了混凝土抗壓強度檢測試驗的取樣數(shù)量。由于現(xiàn)場條件不具備造成承包商無法在工地現(xiàn)場建立工地實驗室，而**國家建筑科研相對落后，全國具備檢測資質(zhì)和檢測能力的實驗室只有兩家，其中一家為位于南方省**市的**國家大學(xué)實驗室，距施工現(xiàn)場70公里，另一家為位于首都**的**國家實驗室，距施工現(xiàn)場190公里。遠距離交通給檢測工作帶來不便，這就決定了需要尋找一種快捷、有效、準確的混凝土強度檢測方法，因此，回彈法檢測混凝土強度作為首選方法提出。3．回彈值—強度值曲線擬定3．1工程使用的材料設(shè)備情況水泥：**生產(chǎn)的32.5水泥粗骨料：最大料徑為37.5mm的機制花崗片麻巖骨料細骨料：干凈的河沙(主要成份為石英)模板：木模板拌和設(shè)備：德國生產(chǎn)的DY-400型自稱重滾筒式拌和機3．2實驗室回彈值獲取回彈儀型號：中國制造JGT-A中型回彈儀選取的實驗室：位于**的**國家實驗室壓力試驗機型號：德國制造SEINDERD—7940型壓力試驗機試驗步驟：在施工現(xiàn)場制作15cm×15cm×15cm混凝土試件，與結(jié)構(gòu)混凝土同條件養(yǎng)護，達到齡期后送到實驗室，標出測點位置后，采用50—70KN壓力固定在壓力試驗機上，用回彈儀分別對準各測點測定回彈值Rn，隨后測定抗壓強度值fcu-s。見表1:表1實測抗壓強度fcu-s和對應(yīng)的回彈值Rn表回彈值Rn31.926.227.828.034.432.231.731.831.831.224.1實驗室抗壓強度ffcu-s29.322.221.321.837.329.330.229.828.430.718.7回彈值Rn24.523.029.931.629.032.731.630.928.328.530.0實驗室抗壓強度ffcu-s19.116.429.831.628.931.430.226.627.428.028.23．3數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)《水工混凝土試驗規(guī)程》（DL/T5110—2001）選取冪函數(shù)方程進行回歸分析，即：fcu-h=ARnB（1）fcu-h——混凝土回彈強度(Mpa)Rn——回彈值A(chǔ)、B——試驗常數(shù)將（1）兩邊取對數(shù)得：lgfcu-h=lgA+BlgRn（2）對回彈值和強度值取對數(shù)，見表2：表2回彈值和強度值取對數(shù)值表lgRn1.50381.41831.44401.44721.53661.50791.50111.5024lgfcu-hh1.46691.34671.32901.33811.57211.46731.48031.4739lgRn1.50241.49421.38201.38921.36171.47571.49971.4624lgfcu-hh1.45391.48671.27111.28131.21591.47391.49911.4607lgRn1.51451.49971.49001.45181.45481.4771lgfcu-hh1.42491.47991.49691.43771.44711.4502設(shè)：lgfcu-h=Y，lgA=a，B=b，lgRn=X則：方程（2）變?yōu)椋篩=a+bX（3）對方程（3）進行線性回歸分析，求線性回歸系數(shù)。根據(jù)最小二乘法原理解得：a=-b（4）b=（5）其中：==1.4689==1.4252==0.0797==0.0453==0.1649代入（4）、（5）求得變化后的回歸方程為：Y=1.7586X-1.1581（6）回彈值和強度值取對數(shù)后的散點圖如圖1：3．4相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗對所得的方程進行相關(guān)性分析，其相關(guān)系數(shù)r為：===0.922查相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗表，當n-2=20時，(20)=0.4227，(20)=0.5368由于=0.922>(20)=0.5368，認為回彈值和強度值取對數(shù)后的線性相關(guān)關(guān)系特別顯著。從而得出針對**水電站工程采用回彈法檢測混凝土的數(shù)學(xué)模型為：fcu=0.0695Rn1.7586(7)回彈值-強度值散點圖見圖2圖2回彈值—強度散點圖0.0圖2回彈值—強度散點圖0.05.010.015.020.025.030.035.040.045.00.05.010.015.020.025.030.035.040.0回彈值強度（MPa）4．數(shù)學(xué)模型的精確性和可靠性分析與驗證數(shù)學(xué)模型建立后，我們知道，對于取得的每一個回彈值，根據(jù)該數(shù)學(xué)模型計算出的強度值只是真實強度值的一個估計值，其精確性和可靠性能否保證？因此，針對每一個回彈值，必須對得出的強度值進行一個區(qū)間估計，對于給定的置信概率1-a，求出強度的置信區(qū)間，再與實驗室取得的立方體抗壓強度進行對比，如果實驗室取得的立方體抗壓強度值處于回彈強度的置信區(qū)間內(nèi)，則可以認為建立的數(shù)學(xué)模型在給定的置信概率為1-a時，能真實反映混凝土的強度。其對比試驗方法為：在施工現(xiàn)場對澆筑的混凝土隨機取樣，樣品與現(xiàn)場混凝土同條件養(yǎng)護，到達一定的齡期后，送實驗室進行試壓，試壓同時在施工現(xiàn)場對取樣的同批混凝土采集回彈值。根據(jù)方差分析，回彈強度值對應(yīng)于置信概率1-a的置信區(qū)間為（Y-，Y+），Se為剩余平方和，S為剩余標準差。其中：Se==0.0247s==0.0351s取反對數(shù)值為s′=1.0842.取a=0.05，查t分布表，得，回彈強度值對于置信概率95%（1-a）的置信區(qū)間為（fcu-h-2.0739s′，fcu-h+2.0739s′），計算結(jié)果見表3：表3現(xiàn)場回彈值與抗壓強度值對比表實驗室抗壓強度值值fcu-s（MPa）25.727.127.324.230.233.116.418.822.127.6現(xiàn)場回彈值Rn28.029.031.027.032.034.021.025.026.029.0現(xiàn)場回彈強度值ffcu-h（MPa）24.425.929.222.930.834.314.720.021.425.9強度置信區(qū)間(MMPa)下限22.123.726.920.628.632.012.417.719.123.7上限26.628.231.425.133.136.516.922.223.628.2根據(jù)表3的計算結(jié)果對比得出，選取的10組驗證數(shù)據(jù)中，全部滿足要求，說明建立的數(shù)學(xué)模型fcu-h=0.0695Rn1.7586用于**水電站工程混凝土的抗壓強度檢測，其可靠性和準確性能滿足要求，在對立方體抗壓強度檢測手段不能全面滿足工程需要的情況下，完全可以采信回彈法對混凝土的強度檢測結(jié)果。5．結(jié)語由于每一個工程都有自身的特殊性，導(dǎo)致工程材料不同、施工環(huán)境不同、施工設(shè)備不同、施工工藝不同、用于檢測的回彈儀性能也各不相同。因此，不同的工程如果使用同一個強度曲線方程來檢測混凝土強度，而忽略了工程項目的差異性，勢必不能全面、真實地反映混凝土強度?；谝陨显颍瑢?dǎo)致了采用回彈通用數(shù)學(xué)模型來檢測混凝土強度得出的結(jié)果其可信程度不高。在**水電站工程的建設(shè)過程中，通過在實驗室采集回彈值和強度測定值，建立了針對該工程混凝土檢測的回彈檢測數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用于該工程混凝土的強度測定，并不斷與立方體混凝土抗壓強度對比修正，根據(jù)試驗驗證，其結(jié)果真實反映了混凝土的強度，大大降低了工程的檢測成本。在試驗過程中，通過對試驗結(jié)果反復(fù)驗證表明，在采用回彈法檢測混凝土強度時，檢測的范圍最好在C15—C35之間，而且，同一工程項目混凝土強度的回彈檢測，應(yīng)采用同一支回彈儀并固定檢測人員，當回彈儀回彈次數(shù)到達2000次時，應(yīng)重新采集不少于10組對比數(shù)據(jù)對建立的數(shù)學(xué)模型進行修正，當回彈檢測次數(shù)達到8000次時，應(yīng)對使用的回彈儀進行標