回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度在非洲某水電站工程上的應(yīng)用

回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度在**水電站工程上的應(yīng)用摘要：回彈法檢測(cè)常態(tài)混凝土強(qiáng)度由于具備較強(qiáng)的時(shí)效性，操作方便，已成為檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的一種重要手段。但是，在水利水電工程建設(shè)中，由于項(xiàng)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(cè)方法在工程檢測(cè)的普遍實(shí)用性方面存在一定的局限。筆者針對(duì)**水電站工程建立了回彈檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)建立的強(qiáng)度曲線方程對(duì)該工程的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并在項(xiàng)目建設(shè)過程中對(duì)數(shù)學(xué)模型不斷修正，真實(shí)反映混凝土的強(qiáng)度情況，取得了較好的效果。關(guān)鍵詞：回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度應(yīng)用研究數(shù)學(xué)模型1．項(xiàng)目概述**水電站位于非洲**共和國(guó)南方省**縣境內(nèi)的**河上，是世界第一長(zhǎng)河——尼羅河（NILE）主干流的最上游，電站裝機(jī)容量9600KW（3×3200KW），承包合同總價(jià)為16180500美元。項(xiàng)目業(yè)主為**國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施部，由**生態(tài)能源全球（私有）有限公司承擔(dān)設(shè)計(jì)和施工任務(wù)，由中國(guó)**科技有限公司和貴州**監(jiān)理有限公司聯(lián)合承擔(dān)該項(xiàng)目的咨詢（監(jiān)理）工作。該電站是一個(gè)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(zhǎng)138m，鋼筋混凝土渠道長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)混凝土強(qiáng)度的應(yīng)用背景由于該工程戰(zhàn)線長(zhǎng)，混凝土澆筑工程量不集中，這就大大增加了混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)的取樣數(shù)量。由于現(xiàn)場(chǎng)條件不具備造成承包商無法在工地現(xiàn)場(chǎng)建立工地實(shí)驗(yàn)室，而**國(guó)家建筑科研相對(duì)落后，全國(guó)具備檢測(cè)資質(zhì)和檢測(cè)能力的實(shí)驗(yàn)室只有兩家，其中一家為位于南方省**市的**國(guó)家大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，距施工現(xiàn)場(chǎng)70公里，另一家為位于首都**的**國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，距施工現(xiàn)場(chǎng)190公里。遠(yuǎn)距離交通給檢測(cè)工作帶來不便，這就決定了需要尋找一種快捷、有效、準(zhǔn)確的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法，因此，回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度作為首選方法提出。3．回彈值—強(qiáng)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(jī)制花崗片麻巖骨料細(xì)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(guó)生產(chǎn)的DY-400型自稱重滾筒式拌和機(jī)3．2實(shí)驗(yàn)室回彈值獲取回彈儀型號(hào)：中國(guó)制造JGT-A中型回彈儀選取的實(shí)驗(yàn)室：位于**的**國(guó)家實(shí)驗(yàn)室壓力試驗(yàn)機(jī)型號(hào)：德國(guó)制造SEINDERD—7940型壓力試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)步驟：在施工現(xiàn)場(chǎng)制作15cm×15cm×15cm混凝土試件，與結(jié)構(gòu)混凝土同條件養(yǎng)護(hù)，達(dá)到齡期后送到實(shí)驗(yàn)室，標(biāo)出測(cè)點(diǎn)位置后，采用50—70KN壓力固定在壓力試驗(yàn)機(jī)上，用回彈儀分別對(duì)準(zhǔn)各測(cè)點(diǎn)測(cè)定回彈值Rn，隨后測(cè)定抗壓強(qiáng)度值fcu-s。見表1:表1實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度fcu-s和對(duì)應(yīng)的回彈值Rn表回彈值Rn31.926.227.828.034.432.231.731.831.831.224.1實(shí)驗(yàn)室抗壓強(qiáng)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(shí)驗(yàn)室抗壓強(qiáng)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(yàn)規(guī)程》（DL/T5110—2001）選取冪函數(shù)方程進(jìn)行回歸分析，即：fcu-h=ARnB（1）fcu-h——混凝土回彈強(qiáng)度(Mpa)Rn——回彈值A(chǔ)、B——試驗(yàn)常數(shù)將（1）兩邊取對(duì)數(shù)得：lgfcu-h=lgA+BlgRn（2）對(duì)回彈值和強(qiáng)度值取對(duì)數(shù)，見表2：表2回彈值和強(qiáng)度值取對(duì)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(duì)方程（3）進(jìn)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(qiáng)度值取對(duì)數(shù)后的散點(diǎn)圖如圖1：3．4相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)對(duì)所得的方程進(jìn)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(yàn)表，當(dāng)n-2=20時(shí)，(20)=0.4227，(20)=0.5368由于=0.922>(20)=0.5368，認(rèn)為回彈值和強(qiáng)度值取對(duì)數(shù)后的線性相關(guān)關(guān)系特別顯著。從而得出針對(duì)**水電站工程采用回彈法檢測(cè)混凝土的數(shù)學(xué)模型為：fcu=0.0695Rn1.7586(7)回彈值-強(qiáng)度值散點(diǎn)圖見圖2圖2回彈值—強(qiáng)度散點(diǎn)圖0.0圖2回彈值—強(qiáng)度散點(diǎn)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(qiáng)度（MPa）4．?dāng)?shù)學(xué)模型的精確性和可靠性分析與驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型建立后，我們知道，對(duì)于取得的每一個(gè)回彈值，根據(jù)該數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的強(qiáng)度值只是真實(shí)強(qiáng)度值的一個(gè)估計(jì)值，其精確性和可靠性能否保證？因此，針對(duì)每一個(gè)回彈值，必須對(duì)得出的強(qiáng)度值進(jìn)行一個(gè)區(qū)間估計(jì)，對(duì)于給定的置信概率1-a，求出強(qiáng)度的置信區(qū)間，再與實(shí)驗(yàn)室取得的立方體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，如果實(shí)驗(yàn)室取得的立方體抗壓強(qiáng)度值處于回彈強(qiáng)度的置信區(qū)間內(nèi)，則可以認(rèn)為建立的數(shù)學(xué)模型在給定的置信概率為1-a時(shí)，能真實(shí)反映混凝土的強(qiáng)度。其對(duì)比試驗(yàn)方法為：在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)澆筑的混凝土隨機(jī)取樣，樣品與現(xiàn)場(chǎng)混凝土同條件養(yǎng)護(hù)，到達(dá)一定的齡期后，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試壓，試壓同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)取樣的同批混凝土采集回彈值。根據(jù)方差分析，回彈強(qiáng)度值對(duì)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(biāo)準(zhǔn)差。其中：Se==0.0247s==0.0351s取反對(duì)數(shù)值為s′=1.0842.取a=0.05，查t分布表，得，回彈強(qiáng)度值對(duì)于置信概率95%（1-a）的置信區(qū)間為（fcu-h-2.0739s′，fcu-h+2.0739s′），計(jì)算結(jié)果見表3：表3現(xiàn)場(chǎng)回彈值與抗壓強(qiáng)度值對(duì)比表實(shí)驗(yàn)室抗壓強(qiáng)度值值fcu-s（MPa）25.727.127.324.230.233.116.418.822.127.6現(xiàn)場(chǎng)回彈值Rn28.029.031.027.032.034.021.025.026.029.0現(xiàn)場(chǎng)回彈強(qiáng)度值ffcu-h（MPa）24.425.929.222.930.834.314.720.021.425.9強(qiáng)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(jì)算結(jié)果對(duì)比得出，選取的10組驗(yàn)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(qiáng)度檢測(cè)，其可靠性和準(zhǔn)確性能滿足要求，在對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)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(duì)混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。5．結(jié)語由于每一個(gè)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(cè)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(gè)強(qiáng)度曲線方程來檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，而忽略了工程項(xiàng)目的差異性，勢(shì)必不能全面、真實(shí)地反映混凝土強(qiáng)度。基于以上原因，導(dǎo)致了采用回彈通用數(shù)學(xué)模型來檢測(cè)混凝土強(qiáng)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(shí)驗(yàn)室采集回彈值和強(qiáng)度測(cè)定值，建立了針對(duì)該工程混凝土檢測(cè)的回彈檢測(cè)數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用于該工程混凝土的強(qiáng)度測(cè)定，并不斷與立方體混凝土抗壓強(qiáng)度對(duì)比修正，根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證，其結(jié)果真實(shí)反映了混凝土的強(qiáng)度，大大降低了工程的檢測(cè)成本。在試驗(yàn)過程中，通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果反復(fù)驗(yàn)證表明，在采用回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度時(shí)，檢測(cè)的范圍最好在C15—C35之間，而且，同一工程項(xiàng)目混凝土強(qiáng)度的回彈檢測(cè)，應(yīng)采用同一支回彈儀并固定檢測(cè)人員，當(dāng)回彈儀回彈次數(shù)到達(dá)2000次時(shí)，應(yīng)重新采集不少于10組對(duì)比數(shù)據(jù)對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，當(dāng)回彈檢測(cè)次數(shù)達(dá)到8000次時(shí)，應(yīng)對(duì)使用的回彈儀進(jìn)行標(biāo)