回彈法檢測混凝土抗壓強度的方法及影響因素分析

董若菲

（寧夏路鑫工程試驗檢測有限公司，寧夏 銀川750001）

0 引言

無損檢測技術(shù)在混凝土施工質(zhì)量控制和事故處理以及老建筑物鑒定等方面具有常規(guī)混凝土標準試塊破壞試驗所無法比擬的優(yōu)點，它已經(jīng)成為混凝土測試技術(shù)體系的重要分支，且屬于建筑工程測試技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向。

1 回彈法檢測混凝土強度的方法

首先要在構(gòu)件上選擇及布置測區(qū)，所謂“測區(qū)”系指每一試樣的測試區(qū)域。 每一測區(qū)相當于該試樣同條件混凝土的一組試塊。 每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定∶

1）每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10 個，對某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m 的構(gòu)件，其測區(qū)數(shù)量可適當減少，但不應(yīng)少于5 個；

2）相鄰兩測區(qū)的間距應(yīng)控制在2m 以內(nèi)，測區(qū)離構(gòu)件端部在2m以內(nèi)，測區(qū)離構(gòu)件端部或施工縫邊緣的距離不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m；

3）測區(qū)應(yīng)選在使回彈儀處于水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面，當不能滿足這一要求時，可使用回彈儀處于非水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面、表面或底面；

4）測區(qū)宜選在構(gòu)件的兩個對稱可測面上，也可選在一個可測面上，且應(yīng)均勻分布，在構(gòu)件的重要部位及薄弱部位必須布置測區(qū)，并應(yīng)避開預(yù)埋件；

5）測區(qū)的面積不宜大于0.04m2；

6）檢測面應(yīng)為原狀混凝土表面，應(yīng)避開蜂窩、麻面，并應(yīng)清潔、平整，不應(yīng)有裝飾層、疏松層、浮漿、油垢、涂層等，必要時可用砂輪清除疏松層和雜物，并清理殘留的粉末或碎屑；

7）對彈擊時產(chǎn)生顫動的薄壁、小型構(gòu)件應(yīng)進行固定。

按上述方法選取試樣和布置測區(qū)后，先測量回彈值。 測試時回彈儀應(yīng)始終與側(cè)面相垂直，并不得打在氣孔和外露石子上。 每一測區(qū)的兩個側(cè)面用回彈儀各彈擊8 點，如一個測區(qū)只有一個測面，則需測16點。同一測點只允許彈擊一次，測點宜在測面范圍內(nèi)均勻分布，每一測點的回彈值讀數(shù)準確至一度， 相鄰兩測點的凈距一般不少于20mm，測點距構(gòu)件邊緣與外露鋼筋、鐵件的間距不得小于30mm。 檢測時，回彈儀的軸線應(yīng)始終垂直于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土檢測面， 緩慢施壓，準確讀數(shù)，快速復(fù)位。

回彈值測量完畢后， 應(yīng)在有代表性的位置上測量碳化深度值，測點不應(yīng)少于構(gòu)件測區(qū)數(shù)的30%，取其平均值為該構(gòu)件每測區(qū)的碳化深度值。 當碳化深度值極差大于2.0mm 時，應(yīng)在每一測區(qū)測量碳化深度值。

碳化深度值測量，可采用適當?shù)墓ぞ咴跍y區(qū)表面形成直徑15mm的孔洞，其深度應(yīng)大于混凝土的碳化深度。 孔洞中的粉末和碎屑應(yīng)除凈，并不得用水擦洗。 同時，應(yīng)采用濃度約為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處，當已碳化與未碳化界線清楚時，再用深度測量工具測量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離，測量不應(yīng)少于3 次，取其平均值。每次讀數(shù)精確到0.5mm。當碳化深度值大于6.0mm 時，取6.0mm。

2 回彈法檢測混凝土強度的影響因素

2.1 石子種類與粒徑

由國內(nèi)學者余紅發(fā)研究表明， 當石子粒徑在5-40mm 范圍內(nèi)時，它對回彈法測強基本無影響；當石子粒徑達到60-80mm 時，石子粒徑對回彈法檢測有明顯的影響。 因此， 制定測強曲線時， 可不考慮5-40mm 的石子粒徑對回彈法檢測的影響，但是，當石子粒徑過大，達到60mm 以上必須另行制定專用測強曲線。

2.2 養(yǎng)護方法的影響

對于現(xiàn)場混凝土工程，我國常用的養(yǎng)護方法是自然養(yǎng)護，而混凝土強度等級評定時的標準試件則采用潮濕養(yǎng)護?；炷猎诓煌瑮l件下養(yǎng)護，其強度發(fā)展規(guī)律是不同的，混凝土在潮濕條件下因水泥水化比較充分，強度比較均勻的持續(xù)增長；當混凝土在空氣中自然養(yǎng)護時因失水導(dǎo)致水泥水化不充分，后期強度增長緩慢，甚至表現(xiàn)出一定程度的倒縮。 自然養(yǎng)護混凝土的強度要低于潮濕養(yǎng)護混凝土，而且適當?shù)脑缙诔睗耩B(yǎng)護對于提高混凝土強度是極其有利的，早期潮濕養(yǎng)護的時間越長，混凝土后期強度越高。 潮濕養(yǎng)護28d 再轉(zhuǎn)入空氣中自然養(yǎng)護的混凝土強度接近于一直處于潮濕養(yǎng)護混凝土的強度。由于結(jié)構(gòu)中混凝土與評定質(zhì)量時采用試件的養(yǎng)護條件有差異，結(jié)構(gòu)混凝土強度普遍低于試件強度。

養(yǎng)護方法不僅影響混凝土強度， 而且影響混凝土表面的回彈值，它對回彈法檢測必然存在影響。

以上分析表明，養(yǎng)護方法對混凝土的回彈法檢測有非常顯著的影響，制訂測強曲線時必須限定養(yǎng)護方法。

關(guān)于蒸汽養(yǎng)護對混凝土回彈法檢測的影響，國內(nèi)已取得了基本一致的看法∶蒸汽養(yǎng)護后再自然養(yǎng)護7d 以上的混凝土，其回彈法測強曲線可采用自然養(yǎng)護混凝土的測強曲線。

2.3 碳化的影響

混凝土的碳化作用指混凝土內(nèi)的Ca(OH)2受空氣中CO2氣體，生成硬度較高的CaCO3，使混凝土表明回彈值增大，但對混凝土強度影響不大，從而影響了回彈法測強曲線fcu-R 的關(guān)系。采用碳化深度修正以后，回彈法測強曲線的相關(guān)性和精度更高一些。

此外，采用碳化深度修正，對于準確推定養(yǎng)護齡期較長的結(jié)構(gòu)混凝土強度尤其重要，這樣可以避免回彈法強度偏高給工程帶來的隱患。

2.4 含水率的影響

混凝土因含水導(dǎo)致表面硬度軟化，使回彈值降低，從而影響了回彈法檢測。因此，在制訂含水率較大或潮濕混凝土回彈法測強曲線時，應(yīng)考慮混凝土含水率的影響。 在普通混凝土檢測中，必須了解混凝土表面的含水狀況，便于工程檢測時綜合判斷結(jié)果的誤差大小。

2.5 測試面的影響

由于混凝土存在分層泌水現(xiàn)象，振動成型時底部石子較多，使回彈值偏高；表層泌水，使回彈值偏低。 因此，測試時盡量選擇混凝土澆筑側(cè)面，如選擇表面或底面測試應(yīng)按有關(guān)規(guī)程進行修正。

2.6 鋼筋的影響

鋼筋對混凝土回彈值的影響與混凝土保護層厚度、 鋼筋及其密集程度有關(guān)。 當混凝土保護層厚度大于20mm 時，可以認為沒有影響；當鋼筋直徑為Φ4-6mm 時，也可以不考慮它的影響。采用回彈法檢測混凝土強度時，應(yīng)避開直徑較大且保護層小于20mm 的鋼筋或鋼筋密集區(qū)。

3 數(shù)據(jù)處理

計算測區(qū)平均回彈值， 應(yīng)從該測區(qū)的16 個回彈值中剔除3 個最大值和3 個最小值，余下的10 個回彈值應(yīng)按下式計算∶

非水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面時，應(yīng)按下式修正∶

Rm=Rmα＋Raα

水平方向檢測混凝土澆筑頂面或底面時，應(yīng)按下式修正∶

當檢測時回彈儀為非水平方向且測試面為非混凝土的澆筑側(cè)面時，應(yīng)先按對回彈值進行角度修正，再對修正后的值進行澆筑面修正。

4 回彈法的誤差范圍

對回彈法測強誤差的估計，一般采用在實驗室內(nèi)通過試塊測試測強相關(guān)曲線，即上述按試驗值進行最小二乘法回歸分析時所得的標準差作為測定誤差。 表1 即為部分國家的回彈法標準中，按這一估計方法所列出的回彈值測強誤差范圍。

5 結(jié)束語

總之，混凝土無損檢測技術(shù)的發(fā)展雖然時快時慢，但由于工程建設(shè)的實際需要，它始終具有生命力，許多國家逐步將其標準化，成為法定的檢測手段之一。 可以預(yù)料，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，非破損檢測技術(shù)的發(fā)展前景是廣闊的。

表1 部分國家回彈法標準中的強度測定誤差

［1］劉傳輝.談混凝土非破損檢測方法[J]應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計，2010（02）∶41-42.

［2］余紅發(fā).混凝土非破損測強技術(shù)研究[M].北京∶中國建材工業(yè)出版社，1999.