回弹法测定水泥基灌浆料-混凝土混合料强度试验探讨

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论文字数:42555 论文编号:sb2022071311142649026 日期:2022-07-31 来源:硕博论文网

本文是一篇土木工程论文,本文通过对混合料试件进行抗压强度试验,其破坏形态与普通混凝土类似,但早期强度上升速度明显比混凝土快,具有早强的特点,3d时标养试件可以达到50%以上。而同条件试件可以达到60%以上,7d时同条件试件强度已经到达了28d强度的85%以上,而7d之后强度增速放缓,28d时标养试件强度比同条件试件高10%左右,并且随着灌浆料配比的上升,强度也随之上升,但上升幅度不明显。
第1章绪论
1.1研究背景及意义
我国从改革开放发展至今,综合国力不断增强,经济、政治、文化领域均有了长足的进步。目前我国GDP总量早已超过日本居于世界第二位,并且与美国的差距逐年减小,同时我国建筑行业规模位列世界第一,据统计,我国城镇建筑现存总量约为650亿m2,并且以每年20亿m2增速缓慢增长[1]。90年代开始,我国开始了轰轰烈烈的基础设施建设,短短30年间,我国的面貌发生了巨大的变化,大量的公共建筑及城镇居住建筑拔地而起,在初期满足了人民的生产生活需求,但随着近年来人民日益增长的生活水平和社会发展的需要,以及建设初期只追求速度不追求质量、监管不严、结构设计不合理和施工水平低等一些历史遗留原因,一部分使用多年的建筑已无法满足设计初期所要求的使用功能要求,此外有一些在建筑使用过程中因遭遇地震、火灾、台风等自然灾害或人为破坏的受损的建筑[2]。对这些建筑一般有两种处理方式,一为拆除重建、二为经加固和维修满足使用要求后继续投入使用。但拆除重建工作工期长、费用高且对环境有一定影响,并且大部分受损建筑只需局部加固处理就可重新投入使用,因此大多数情况下只需进行结构加固即可。我国现存建筑体量如此巨大,需加固和改造的建筑也与时俱增,随着行业关注度的提高以及行业发展的需要,建筑结构检测与加固技术成为我国建筑业发展迅速的重点课题之一[3]。我国从建国初期就开始研究建筑结构的加固技术,至今日70年的发展历程中,已经形成了一套从构件到结构、从局部到整体的全方位的结构加固技术,尤其进入21世纪后,我国民用建筑一般是50年设计使用年限,大量建筑目前急需进行维修加固,加固需求剧增,问题多样化,促进了加固技术的迅猛发展。

土木工程论文参考
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1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
从1802年一名法国工程师Charles Berling开辟早期灌浆料施工的先河开始[10,11],至20世纪40年代,灌浆材料经历了水泥-化学类灌浆料-水泥基灌浆料的发展历程[12,13],其中适用于不同工程的各种灌浆材料相继问世,灌浆材料的应用与发展逐渐被工程界所认可。
灌浆料可分为有机类灌浆料和无机类灌浆料,水泥基灌浆料属于无机类灌浆料,而国外多数学者比较注重有机类灌浆料的研究,对水泥基灌浆料的研究也只是注重改善水泥基灌浆料的基本性能如渗透性、流动性、耐久性等,尤其注重改善流动性能的研究,主要方法是研究灌浆料剪切应力与剪切速率之间的关系。
Kamal.H.Khayat[14]从90年代以来对灌浆料进行了大量的试验研究,提出在水泥基灌浆料中加入一种水溶性增稠剂研究对其流动性能的影响,结果表明灌浆料流动性能显著下降并且凝结时间延长,但可以提高灌浆料的粘结性能,防止灌浆料内部骨料离析,使骨料均匀分布形成均匀整体,同时提高了变形屈服强度。
Kamal.H.Khayat和A.Yahia[15]以水胶比、减水剂和稳定剂的掺量作为变量,通过改变这几个参数的掺入比例来对水泥基灌浆料力学性能和流动性能的变化进行研究,试验结果表明水胶比对灌浆料流动性能和力学性能的影响程度最大,并建立了一阶线性模型用于预测不同水胶比灌浆料的抗压强度值。
M.Jamal Shannag[16]研究了在普通水泥基灌浆料中加入天然火山灰、硅灰等矿物和减水剂后灌浆料基本性能的变化,并对其进行了流动度、抗压强度、耐久性等试验,试验结果表明灌浆料各项性能均得到了明显改善,最佳配比的灌浆料28d强度最高能达到90MPa左右,是结构加固工程中的理想材料。
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第2章回弹法的原理及测强曲线的概念
2.1回弹法基本原理
回弹法因具有经济、方便、易操作、准确且易于计算的优点,是目前无损检测技术中评定混凝土抗压强度的最常用的方法。回弹法实际上测得的数据是混凝土的表面硬度,而根据相关研究,混凝土抗压强度和其表面硬度之间是正相关的关系,即一般情况下,混凝土表面硬度越高,其抗压强度也就越高。因此可以通过测量出的回弹值来得到材料的表面硬度,从而间接的推断出材料的抗压强度[47]。

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目前在实际工程中应用的回弹仪主要有指针式回弹仪和数显回弹仪两种,两种回弹仪都是通过读取测量数据然后根据相关规范得到回弹值,在通过计算一些影响因素例如碳化深度的影响,利用已有的回弹测强曲线推测出混凝土的抗压强度。回弹仪进行测试时,首先对回弹仪底部快速施压,弹击杆随之被推动,弹击弹簧被拉伸,此时连接弹击弹簧的弹击重锤获得一个冲击动能,脱钩冲击在弹击杆上,弹击重锤释放出的动能就通过弹击杆传递给混凝土构件并在构件表面造成微小的塑性变形,之后冲击反力又通过弹击杆传递给弹击重锤,弹击重锤受到反力的作用弹回。
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2.2回弹法的应用和特点
发展到至今,回弹仪已经诞生了很多适应不同工况和材质的各种类型的回弹仪,这些回弹仪尽管操作方式不同,但普遍都易于操作,能够快速上手,因此对于检测工程师来说仪器的基本操作都不成问题,但有几个关键环节需要特别注意,即回弹仪的检定、率定和保养。
回弹仪作为测量试件表面硬度的仪器,其测得的回弹值是否准确对试件强度的推定有着至关重要的作用,若因回弹仪出现问题导致最终推测强度出现误差,很可能埋下安全隐患造成经济损失,同时国内有很多厂家都在生产回弹仪,其生产出的回弹仪是否能满足实际工程使用的需要也未可知,因此,为了使全国制造的回弹仪基本性能保持一致,提高检测工作的可靠度,国家出台了JJG817-2011《回弹仪》规定:回弹仪每半年都需要到相关检定机构进行检定,并且回弹仪使用过程中,若出现以下情况,应立即送至有资质的检定机构进行检定:
(1)新回弹仪启用前;(2)超过半年检定有效期限;(3)数字式回弹仪数显的回弹值与直读回弹值相差大于1;(4)保养之后,在钢砧上的回弹值不满足规范要求;(5)遭受撞击影响正常使用后。
回弹仪送往检定时,应送至正规的检定机构,应具有建设行政主管部门给予的相关检定资格授权,并且要拥有相应的开展检定工作所需的设备。目前一些监管不严的地区和部门没有获得相应的授权和拥有相应的设备也开展检定工作,以至于影响了回弹仪的正常的推广使用,因此有必要更加严格的执行检定回弹仪的方法。
目前回弹仪的检定尚且存在一些未解决的问题,如上一版规范中规定回弹仪回弹超过6000次后就需要检定,这个规定是参照有关试验资料制定的,正常使用过程中若不超过这一界限,回弹仪中的弹击拉簧不会产生塑性变形影响回弹仪的使用,但是考虑到定量的方式在实际操作过程中难以统计,所以最新一般的规范中予以删除、改为了半年期限,但是单以时间期限来规定检定次数也不太精确,若在期限内使用次数过多则可能还未到达鉴定日期时弹击拉簧已经产生了塑性变形,此时的检测数据难免失真,因此检定期限采用两种方式结合的办法更为合理。另外在回弹仪检定时需要将其拆分后分别进行各部件的检测,检测完成后再进行组装,但在这一过程中若操作人员出现失误,组装完成的回弹仪是否规范要求并不能确定,因为目前尚且没有一种能够对回弹仪进行整体检定的方法,以上都是在回弹仪检定时存在的问题。
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第3章混合料试块试验研究..........................19
3.1试块设计..................................19
3.1.1原材料及配比设计...................19
3.1.2试件规格及数量.........................21
第4章异常数据处理及测强曲线的建立..................................45
4.1异常数据处理.........................................45
4.2全国统一测强曲线适用性分析...................................46
结论与展望.................................63
第4章异常数据处理及测强曲线的建立

4.1异常数据处理
异常数据通常是指数据样本中出现了数值大小明显与其他数据有差别的个别数据,在数理统计过程中异常值通常要与样本平均值相差两倍以上,异常数据的出现通常是由于设备不精确、人员操作失误、试验方法缺陷等多方面因素导致的,如果不对异常数据进行处理的话会对最终结果产生影响,与真实数据存在误差,因此应该采取有效方法将数据样本中的异常数据剔除后,再进行数据的分析与处理,保证最终试验结果的精确度与可信度。
随着人们对数理统计的研究与应用的不断深入,如今已经可以减小试验误差,但在试验过程中,并不能人为的保证每次试验条件完全一致,因材料的细微差别及操作环境的改变使试验数据存在一定的离散型是正常现象,因此异常数据的辨别与剔除要有依据。按照性质误差可以分为三类:系统误差、过失误差、偶然误差三类。系统误差是由于仪器本身存在缺陷或使用前未进行校准,过失误差是由于人员在操作过程中失误或读数过程中错误所导致的,这两种误差都比较容易避免,偶然误差又叫随机误差,是指每次测量都出现无规则的随机性的变化,由不确定的外界因素扰动所导致,使试验数据呈现一定的离散型[61],在试验过程中是难以避免的,但通过大量试验数据分析和统计发现,最终的试验数据遵循概率论中的正态分布规律,即“中间大,两头小”的特点,而异常数据就存在于分布的两端[62]。
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结论与展望
本文以第Ⅲ类灌浆料和C30普通商用混凝土混合而成制成的混合料试块为研究对象,以试验研究为研究手段,以灌浆料掺入比例为变量,对混合料试块的强度和弹性模量进行了研究,建立了适用于混合料强度检测的回弹测强曲线,分析了混合料试件龄期和强度之间的变化规律,并建立了龄期强度推导公式,主要取得的成果和得出的结论如下:
(1)通过对混合料试件进行抗压强度试验,其破坏形态与普通混凝土类似,但早期强度上升速度明显比混凝土快,具有早强的特点,3d时标养试件可以达到50%以上。而同条件试件可以达到60%以上,7d时同条件试件强度已经到达了28d强度的85%以上,而7d之后强度增速放缓,28d时标养试件强度比同条件试件高10%左右,并且随着灌浆料配比的上升,强度也随之上升,但上升幅度不明显。根据抗压强度试验数据建立混合料龄期强度计算公式,且检验结果显示误差很小,可以满足实际使用需求。
(2)通过对不同配比的混合料试块和灌浆料试块成本和强度两方面的分析,混合料试块在实际工程中有应用的价值,在满足强度要求的基础上,混合料试块又有着普通混凝土所没有的早强优势,可以在加固工程中使用,并且比应用纯灌浆料大大降低成本。
参考文献(略)


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