《海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土抗壓強(qiáng)度無損檢測方法超聲回彈法》編制說明

《海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土抗壓強(qiáng)度無損檢測方法超聲回

彈法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說明

一、工作簡況

1.1任務(wù)來源

標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要意義就是通過標(biāo)準(zhǔn)對重復(fù)性的事物和概念達(dá)到統(tǒng)一，

以獲得最佳秩序和社會效益。2023年1月，中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)

向中國建筑材料聯(lián)合會遞交標(biāo)準(zhǔn)草案和項目建議書；2023年3月，經(jīng)中國

建筑材料聯(lián)合會專家對立項材料進(jìn)行審核并提出部分修改意見，修改后，

專家認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)項目科學(xué)、合理，制定必要性充足，參與起草單位組成和

編制周期合理，同意標(biāo)準(zhǔn)項目上報；2023年5月，中國建筑材料聯(lián)合會發(fā)

文《關(guān)于下達(dá)2023年第四批協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)制定計劃的通知》（中建材聯(lián)標(biāo)發(fā)〔2023〕

48號），批準(zhǔn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《混凝土抗壓強(qiáng)度無損檢測方法超聲回彈法》立項，

標(biāo)準(zhǔn)項目歸口管理委員會為中國建筑材料聯(lián)合會，標(biāo)準(zhǔn)計劃號為

2023-56-xbjh，標(biāo)準(zhǔn)牽頭單位為中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)，南京玻璃纖

維研究設(shè)計院有限公司負(fù)責(zé)具體的編制任務(wù)。

1.2標(biāo)準(zhǔn)制定的目的和意義

水泥混凝土是當(dāng)今世界上建筑工程中使用量最大、適用范圍最廣的土

木工程材料，因其原料易得、成本低、操作簡便、耐久性好而廣泛應(yīng)用于

工業(yè)和民用建筑以及交通、市政、能源、水利、海洋等建設(shè)工程中。快凝

快硬混凝土因具有凝結(jié)時間短、早期強(qiáng)度高且耐久性良好等特點，廣泛用

于混凝土路面、機(jī)場跑道等需要快速修補(bǔ)的工程以及海港碼頭、橋梁隧道

等快速搶修搶建工程。

南海作為我國最重要的南大門，自古以來對我國都有著重要的戰(zhàn)略價

值，南海海域遼闊，出于政治、軍事和巨大海洋權(quán)益的考慮，在南海島礁

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開展大規(guī)模海防工程建設(shè)具有非常重要的意義。雖然我國南海島礁上缺乏

大陸常見的天然砂石和淡水資源，但利用南海島礁附近大量存在的珊瑚礁

砂及海水等原材料，不但能節(jié)省施工時間，滿足快速推進(jìn)工程建設(shè)的要求，

而且可以大幅降低由于材料運(yùn)輸?shù)群馁M(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本。海水珊瑚骨料混凝土

材料早期強(qiáng)度發(fā)展較快，恰好能符合快速搶修搶建工程的要求，因此開展

海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土材料在南海新型島體用機(jī)場跑道修補(bǔ)、彈坑

修補(bǔ)、新型工程搶修搶建等工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究具有重要的國防安全意義

和戰(zhàn)時工程實用價值。

抗壓強(qiáng)度是混凝土非常重要的性能指標(biāo)之一，傳統(tǒng)的抗壓強(qiáng)度檢測方

法需制作混凝土試塊，養(yǎng)護(hù)28天后再進(jìn)行破壞性實驗，時間周期長。隨著

建筑質(zhì)量控制水平的不斷提高以及混凝土抗壓強(qiáng)度檢測方法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建

立，回彈法和超聲檢測法這兩類無損檢測技術(shù)逐漸在工程中被應(yīng)用，但由

于這兩類方法與傳統(tǒng)破壞性實驗相比準(zhǔn)確率不高，通過結(jié)合回彈法和超聲

檢測法兩種無損檢測方法的超聲回彈綜合法技術(shù)得到了快速發(fā)展，能更準(zhǔn)

確地評價混凝土的抗壓特性，也更適用于快速搶建工程，值得推廣應(yīng)用。

目前國內(nèi)尚無檢測針對海水拌合珊瑚砂快凝快硬混凝土抗壓強(qiáng)度的快

速檢測方法標(biāo)準(zhǔn)，制定該測試方法的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，能夠在搶修搶建工程中快

速、準(zhǔn)確的判斷混凝土是否符合使用抗壓強(qiáng)度的要求，支撐和保障該材料

在國家重點發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用需求，為推動我國材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供重要的

技術(shù)支撐。

1.3標(biāo)準(zhǔn)制定工作的過程

標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)下達(dá)后，中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)聯(lián)合南京玻璃纖

維研究設(shè)計院有限公司、江蘇蘇博特新材料股份有限公司、江蘇科技大學(xué)

中具有多年生產(chǎn)、測試和標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)驗的人員組成標(biāo)準(zhǔn)起草小組，總結(jié)海水

珊瑚骨料快凝快硬混凝土抗壓強(qiáng)度檢測、標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)驗，形成標(biāo)準(zhǔn)草案。

2023年6月28日，起草小組在江蘇南京召開了標(biāo)準(zhǔn)工作組會，對文本

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的各項內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真的討論和修改，確定了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、試驗方法等

內(nèi)容,并制定了相關(guān)的試驗計劃，對成員組成和分工以及項目計劃進(jìn)行了充

分的討論，同時對標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)和測試方法進(jìn)行商討與確認(rèn)。

會后，編制組根據(jù)計劃開展了試驗驗證工作，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理、

分析和研究，并根據(jù)試驗結(jié)果完成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和編制說明初稿。擬

于2023年10月向中國建筑材料聯(lián)合會和相關(guān)單位發(fā)出征求意見稿。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

（1）與相關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等協(xié)調(diào)一致。

（2）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)、格式和表達(dá)方式等按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作

導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》進(jìn)行編寫。

2.2標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)對海水珊瑚骨料拌合快凝快硬混凝土的抗壓強(qiáng)度無損檢測方法

相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定，具體包括：

（1）對“海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土”和“超聲回彈法”的術(shù)語和定義

進(jìn)行了明確，避免對標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍產(chǎn)生歧義。

（2）對試驗過程中涉及到的試驗儀器和材料要求進(jìn)行了規(guī)定，包括回

彈儀和超聲波檢測儀應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）對試驗中試塊制備的步驟進(jìn)行了規(guī)定，包括混凝土材料的制備及

試塊的模具、養(yǎng)護(hù)要求等，并給出人工配置海水參考附錄。

（4）對試驗步驟進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，包括測試區(qū)域的選擇、測試點的

選擇、回彈測試和超聲測試的步驟，并給出測試點參考圖。

（5）對結(jié)果計算公示和試驗報告內(nèi)容進(jìn)行了明確規(guī)定。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于對海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土材料抗壓強(qiáng)度的快速測

試，并利用曲線方程推算混凝土的抗壓強(qiáng)度，不作為仲裁試驗或工程驗收

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使用。

三、主要試驗（或驗證）情況分析

為了驗證本標(biāo)準(zhǔn)試驗步驟和結(jié)果計算的合理性，編制組開展了充分的

試驗驗證和分析工作。

3.1試塊制備

3.1.1海水珊瑚骨料混凝土材料的制備

目前在快速修補(bǔ)材料方面，高性能混凝土是近年來建筑領(lǐng)域最具創(chuàng)新

性的技術(shù)，但當(dāng)前普通高性能混凝土具有早期強(qiáng)度低、凝結(jié)時間長（超過

4h）、自收縮值大（1500με~2000με）等特點，這些特點直接影響高性能混

凝土修復(fù)效果和后期服役性能。因此，為更好地利用在南海相關(guān)搶修搶建

工程中應(yīng)用，需要對普通高性能混凝土的膠凝材料組分進(jìn)行調(diào)整。

經(jīng)項目編制組前期充分的試驗工作，得到了以膠凝材料的最優(yōu)配合比，

并分別測試該配合比在水上的服役性能，包括凝結(jié)時間、力學(xué)性能等。并

結(jié)合項目實際的施工環(huán)境，對水下高性能搶修混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整，

以滿足它在施工的要求。為因此，本標(biāo)準(zhǔn)驗證試驗工作均以該配合比的海

水珊瑚骨料快凝快硬混凝土材料基礎(chǔ)，并制成大小為

150mm×150mm×150mm的試塊開展驗證，材料配比如下表1所示：

表1海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土材料配比

快干水泥砂珊瑚骨料海水

45.1425.5215.959.28

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圖1制備混凝土照片

3.1.2人工海水的制備

海水作為海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土的重要組成部分，對混凝土性

能有著較大的影響，為提高內(nèi)陸地區(qū)試驗的便利性，在參考ASTMD1141-98

《StandardPracticeforthePreparationofSubstituteOceanWater》的基礎(chǔ)上，

結(jié)合海水珊瑚骨料混凝土應(yīng)用情況和試驗驗證結(jié)果，提出人造海水制方法

備，并在標(biāo)準(zhǔn)附錄A中給出供參考。具體制備過程如下：

溶液A的制備：稱量3889.0g的MgCl2·6H2O，405.6g的CaCl2，14.8g

的SrCl26H2O，溶于7kg的純水中，攪拌至液體完全透明，存儲在密封的

玻璃容器中。

溶液B的制備：稱取486.2g的KCl，140.7g的NaHCO3，70.4g的KBr，

19.0g的H3BO3，2.1g的NaF溶于7kg的純水中，攪拌至液體完全透明，

存儲在密封的玻璃容器中。

將245.34gNaCl和40.94gNa2SO4溶于9kg水中。加入200mL溶液A，

緩慢攪拌，然后加入100mL溶液B，緩慢攪拌，用水稀釋至10L，具體成

分見表2。用0.1mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至8.2。

表2人造海水成分表

化合物濃度（g/L）

NaCl24.53

5/14

MgCl25.20

Na2SO44.09

CaCl21.16

KCl0.695

NaHCO30.201

KBr0.101

H3BO30.027

SrCl20.025

NaF0.003

3.2開展驗證試驗

在前期試驗的基礎(chǔ)上已知本次試驗用的海水珊瑚骨料快凝快硬混凝土

的終凝時間約為52min，結(jié)合材料的凝固情況來看，抗壓強(qiáng)度測試從混凝土

材料倒入模具起1.5h開始進(jìn)行第一個試塊的檢測。

快凝快硬混凝土材料前期抗壓壓強(qiáng)變化較大，隨著時間增加變化逐漸

變緩，材料抗壓強(qiáng)度隨時間變化趨勢可參考圖2。根據(jù)材料壓強(qiáng)隨時間變化

趨勢，從第一個試塊開始，后續(xù)測試時間間隔分別為0.25h、0.5h、1h直至

制樣后48h，共針對13個試塊進(jìn)行試驗，每個試塊依據(jù)回彈測試、超聲測

試和破壞性壓強(qiáng)測試的順序依次開展。

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圖2混凝土材料抗壓強(qiáng)度隨時間變化曲線

3.2.1回彈測試結(jié)果

本標(biāo)準(zhǔn)驗證試驗中回彈測試部分參考JTG3450-2019《公路路基路面現(xiàn)

場測試規(guī)程》中T0954-1995《回彈儀測試水泥混凝土強(qiáng)度方法》相關(guān)步驟，

依據(jù)上文中提到的時間間隔依次對13個試塊試驗，選擇混凝土澆筑面的側(cè)

面進(jìn)行回彈值的測試，每個試塊均勻分布不少于9個測試點如圖2所示，

如有氣孔、外露的砂石等避開該點重新選擇附近的測試點。

圖2回彈值測試點分布圖

經(jīng)過測試后，每個試塊得到9個測點數(shù)據(jù)，實驗得到的數(shù)據(jù)如表3所

示，從測得的9個回彈值中剔除1個最大值和1個最小值，根據(jù)其余7個

有效回彈值的平均值得到該試塊的回彈代表值R。

表3回彈值數(shù)據(jù)

回彈值測點序號平均回彈

試塊序號123456789代表值R

124252325262721262625.00

228292032292626273027.86

330303227303127323230.29

430323233333029332931.29

531313434303029343532.00

7/14

630333535333332363333.43

734333131303136333332.29

837373837373936383837.43

937393637363733383636.71

1036404235383936353937.57

1138334042403933373837.86

1239374135393837403938.43

1336384138394140443939.43

圖3回彈值測試拍攝照片

3.2.2超聲測試結(jié)果

本標(biāo)準(zhǔn)驗證試驗中超聲測試部分參考T/CECS02-2020《超聲回彈綜合

法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中相關(guān)步驟，依據(jù)上文中提到的時間間

隔依次對13個試塊試驗，選擇回彈值測試區(qū)域進(jìn)行超聲測試，每個試塊均

勻分布不少于3個測試點如圖4所示，如有氣孔、外露的砂石等避開該點

重新選擇附近的測試點。

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圖2超聲值測試點分布圖

經(jīng)過測試后，每個試塊得到3個測點數(shù)據(jù)，實驗得到的數(shù)據(jù)如表4所

示，按公式計算，超聲測距l(xiāng)為150mm，聲時初讀數(shù)t0為0.6μs，

13??

?=3