回彈法檢測混凝土抗壓強度在結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用

田 焜

(1.天津市津南區(qū)建設(shè)工程試驗室，天津 300350;2.天津市南華建筑材料檢測中心，天津 300350)

混凝土強度是混凝土結(jié)構(gòu)中影響安全的重要因素之一，混凝土強度檢驗是結(jié)構(gòu)實體檢驗的重要內(nèi)容。混凝土的強度檢驗，應(yīng)以在混凝土澆筑地點制備并與結(jié)構(gòu)實體同條件養(yǎng)護的試件強度為依據(jù)，也可根據(jù)合同的約定，采用非破損或局部破損的檢測方法，按國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定進行?；貜椃ㄊ抢没炷恋谋砻嬗捕扰c混凝土抗壓強度之間的函數(shù)關(guān)系式來推定混凝土抗壓強度的一種間接檢測混凝土抗壓強度的方法。在混凝土強度非破損檢測領(lǐng)域，回彈法以其操作簡單、使用方便、經(jīng)濟、迅速和具有相當?shù)臏y試精度，被廣泛應(yīng)用于工程質(zhì)量控制、質(zhì)量監(jiān)督、質(zhì)量檢測的各個環(huán)節(jié)，是目前混凝土工程驗收中最簡單的一種無損檢測方法。2011年修訂的《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》增加了數(shù)字式回彈儀的技術(shù)要求，規(guī)范了數(shù)字式回彈儀的應(yīng)用條件;增加了泵送混凝土的檢測方法、測強曲線、測區(qū)強度換算表，進而提高了泵送混凝土的檢測精度;將回彈修正由原來的修正系數(shù)改為修正量法，修正量法對測區(qū)強度進行修正后，只修正混凝土測區(qū)強度值，不會改變同一構(gòu)件或同批構(gòu)件的標準差。

1 回彈法檢測的適用條件

1)回彈法適用于普通混凝土抗壓強度的檢測，要求被檢測的混凝土內(nèi)外質(zhì)量基本一致，被檢測構(gòu)件表面光潔、平整、干燥。2)檢測面應(yīng)為混凝土原漿面，已經(jīng)粉刷的構(gòu)件應(yīng)將粉刷層清除干凈，不可在粉刷層上進行檢測。如果養(yǎng)護不當，混凝土表面會產(chǎn)生疏松層，尤其在干燥地區(qū)更應(yīng)注意，應(yīng)將疏松層清除后方可檢測，否則會造成誤判。3)蒸汽養(yǎng)護出池經(jīng)自然養(yǎng)護7 d以上，且混凝土表面為干燥狀態(tài);抗壓強度為10.0 MPa～60.0 MPa。

2 回彈儀

現(xiàn)在應(yīng)用的回彈儀主要是指針直讀式和數(shù)字式回彈儀，通過測定和讀取回彈儀上的回彈值即位移值，通過對位移值及其他參數(shù)的計算和處理，來推定被測混凝土的抗壓強度值。因為回彈儀是在施工現(xiàn)場使用，檢測環(huán)境比較惡劣，灰塵易進入回彈儀中，影響使用功能，故回彈儀應(yīng)按時進行保養(yǎng)，保證回彈儀處于良好的工作狀態(tài)和檢測結(jié)果的準確性。

影響回彈儀檢測性能的主要因素有:1)回彈儀機芯主要零件的裝配尺寸，包括彈擊拉簧的工作長度、彈擊錘的沖擊長度以及彈擊錘的起跳位置等。2)主要零件的質(zhì)量，包括拉簧剛度、彈擊桿前端的球面半徑、指針長度和摩擦力、影響彈擊錘起跳的有關(guān)零件。3)機芯裝配質(zhì)量，如調(diào)零螺釘、固定彈擊拉簧和機芯同軸度。4)回彈儀的常規(guī)保養(yǎng)。5)彈擊桿和彈擊桿導(dǎo)向槽應(yīng)保持潔凈、潤滑狀態(tài)。6)回彈儀使用完畢，應(yīng)使彈擊桿伸出機殼，并應(yīng)清除彈擊桿、桿前端球面以及刻度尺表面和外殼上的污垢、塵土。

回彈儀檢定周期為半年。新回彈儀啟用前需進行檢定;使用中如數(shù)字式回彈儀數(shù)字顯示的回彈值與指針直讀示值相差大于1，在鋼砧上率定值不合格、遭受嚴重撞擊或其他損害時，需重新檢定。

3 回彈法檢測的技術(shù)要求

3.1 相關(guān)資料準備

檢測前須由委托方提供工程名稱、設(shè)計單位、施工單位;構(gòu)件名稱、數(shù)量、混凝土類型、強度等級;混凝土配合比、澆筑日期、結(jié)構(gòu)施工圖紙、檢測原因及水泥安定性檢測報告等。水泥安定性不合格不能檢測，如不能提供水泥安定性合格的報告，則應(yīng)在報告上說明，以免產(chǎn)生由于后期混凝土強度因水泥安定性不合格而降低或喪失所引起的事故責(zé)任不清的問題。檢測單位、建設(shè)單位、施工單位應(yīng)根據(jù)上述情況，共同商定抽樣的范圍、數(shù)量和方法，制定詳細的抽樣和檢測方案。

3.2 測試構(gòu)件抽取

抽取試樣應(yīng)遵循隨機并有代表性的原則。一般檢測混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有兩類方法:一類是單個構(gòu)件檢測，另一類是按批量抽樣檢測。單個構(gòu)件檢測方法主要用于對混凝土強度質(zhì)量有懷疑的獨立結(jié)構(gòu)、單獨構(gòu)件和有明顯質(zhì)量問題的某些構(gòu)件，測區(qū)數(shù)不宜少于10個。批量抽樣檢測主要用于在相同的生產(chǎn)工藝條件下，強度等級相同、原材料和配比基本一致且齡期相近的同類混凝土構(gòu)件。被檢測的構(gòu)件應(yīng)抽取不少于同類構(gòu)件總數(shù)的30%，且不宜少于10件。當檢驗批構(gòu)件數(shù)量大于30個時，抽樣數(shù)量可按照GB/T 50344-2004建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準對建筑結(jié)構(gòu)抽樣檢測的最小樣本容量要求抽取。

3.3 測區(qū)布置

相鄰兩測區(qū)的間距應(yīng)控制在2 m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0.5 m，且不宜小于0.2 m;測區(qū)應(yīng)選在使回彈儀處于水平方向檢測混凝土澆筑面，并選在對稱的兩個可測面上，如果不能滿足這一要求時，也可選在一個可測面上，但一定要分布均勻。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，在0.04 m2范圍內(nèi)測點均勻分布。所選測區(qū)相對平整和清潔，不存在蜂窩和麻面，也沒有裂縫、裂紋、剝落、層裂等現(xiàn)象。測點間距不小于20 mm，測點距試件邊緣或外露鋼筋、預(yù)埋件的間距一般不小于30 mm，每一測點的回彈值讀數(shù)應(yīng)精確至1。

3.4 回彈檢測的計算及修正

1)測試時回彈儀應(yīng)始終與測試面相垂直，不得傾斜，并應(yīng)緩慢施壓、準確讀數(shù)、快速復(fù)位。同一測點只能彈擊一處。

2)由于回彈法測強曲線是根據(jù)回彈儀水平方向測試混凝土試件側(cè)面的試驗數(shù)據(jù)計算得出的，根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(以下稱《規(guī)程》)的要求，檢測泵送混凝土強度時，測區(qū)應(yīng)選在混凝土澆筑側(cè)面。混凝土澆筑面的底面、表面和側(cè)面的力學(xué)性能有一定的差異，特別是泵送混凝土摻入了泵送劑、摻合料，砂率增加、粗骨料粒徑小、漿體含量高、坍落度增大、流動度大，造成混凝土表面強度較低、硬度較小，底面由于石子下沉，強度較高、硬度較大。但是在實際的工程檢測中，經(jīng)常會遇到非水平方向檢測混凝土的非澆筑面的側(cè)面，這些混凝土試件無法滿足側(cè)面回彈的要求，需要傾斜一定角度進行檢測，這就需要對測得的回彈值進行測試角度的修正。

3)修正的順序和方法。a.非水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面時，先對回彈值進行測試角度修正，修正后的回彈值為非水平方向檢測時測區(qū)的平均回彈值+非水平方向檢測時回彈修正值(應(yīng)按本《規(guī)程》附錄C取值)。b.水平方向檢測混凝土澆筑表面或澆筑底面時，修正后的回彈值為水平方向檢測混凝土澆筑表面或澆筑底面時測區(qū)的平均回彈值+混凝土澆筑表面或澆筑底面回彈修正值(應(yīng)按本《規(guī)程》附錄D取值)。c.當回彈儀為非水平方向且測試面為混凝土的非澆筑側(cè)面時，應(yīng)先對回彈值進行角度修正，并應(yīng)對修正后的回彈值進行澆筑面修正，在進行兩次修正時，兩者的修正順序不可顛倒。經(jīng)過兩次修正，得到相當于水平方向檢測混凝土澆筑面的側(cè)面的回彈值。d.鉆取混凝土芯樣或同條件試塊時對混凝土強度的修正。當檢測條件與測強曲線的適用條件有較大差異時，可采用在構(gòu)件上鉆取混凝土芯樣或同條件試塊對測區(qū)混凝土強度換算值進行修正。對同一強度等級混凝土修正時，芯樣數(shù)量不應(yīng)少于6個，公稱直徑宜為100 mm，高徑比應(yīng)為1(標準芯樣)。如果芯樣數(shù)量太少代表性不夠，且離散較大，如果數(shù)量過多，鉆取芯樣工作量太大，而且從結(jié)構(gòu)安全性的角度考慮，有些結(jié)構(gòu)又不宜取過多芯樣。

鉆取芯樣前，應(yīng)按施工方提供的設(shè)計圖紙，了解取芯構(gòu)件的鋼筋布置情況及管線位置，然后用鋼筋探測儀對構(gòu)件進行掃描，避開鋼筋位置，在相應(yīng)位置做好標記，在該位置內(nèi)測定測區(qū)回彈值、碳化深度值，然后再鉆取芯樣，鉆取芯樣的部位均應(yīng)在回彈測區(qū)內(nèi)，每一個芯樣只能加工一個圓柱體抗壓試件。芯樣的鉆取、加工、技術(shù)要求、試驗、計算可參照CECS 03∶2007鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。同條件試塊(指與被測混凝土構(gòu)件配合比相同、齡期相近、養(yǎng)護條件一致的混凝土試塊)修正時，試塊數(shù)量不少于6個，試塊邊長應(yīng)為150 mm，以避免由于試塊尺寸不同進行換算時帶來新的誤差。為了更準確、合理的對測區(qū)混凝土強度進行修正，根據(jù)GB/T 50344-2004建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準的規(guī)定，采用鉆芯修正法時，宜選用總體修正量的方法。

3.5 碳化深度值測量

1)混凝土的碳化現(xiàn)象是水泥水化生成的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣。一般情況下碳化可以使混凝土的表面硬度增加，回彈值增大，但對混凝土強度影響相對較小?；炷恋奶蓟瘜貜椃z測混凝土強度有很大的影響。當碳化深度由0增加到6 mm時，因碳化而引起的混凝土強度折減系數(shù)最高可達40%，因此碳化深度值測量準確與否與回彈值一樣，直接影響推定混凝土的精度?；貜椫禍y量完畢后，應(yīng)在有代表性的測區(qū)上測量碳化深度值。測定數(shù)不應(yīng)少于測區(qū)數(shù)的30%，應(yīng)取其平均值作為該構(gòu)件每個測區(qū)的碳化深度值。當碳化深度值極差大于2.0 mm時，說明該構(gòu)件的混凝土強度不均勻，因此應(yīng)在每一測區(qū)分別測量碳化深度值。2)碳化深度的測量要求:a.用工具在測區(qū)表面形成直徑約15 mm、深度應(yīng)大于碳化深度的孔洞。b.清除孔洞內(nèi)的粉末和碎屑，一定要清除干凈之后再測量，否則將難以區(qū)分已碳化和未碳化的界線，造成較大的測試誤差。c.用濃度1%～2%的酚酞酒精溶液滴在空洞內(nèi)壁的邊緣處，當已碳化與未碳化界限清晰時，用碳化深度測量儀測量已碳化與未碳化交界面到混凝土表面的垂直距離。d.碳化深度測量儀是一個位移放大器，它把測得的數(shù)值放大了10倍，以便觀察，使用它不僅可以垂直測量碳化深度，也可以在空洞的斜面上準確測量碳化深度，相比于采用游標卡尺及其他測量工具，更方便、準確。

3.6 混凝土強度計算

1)構(gòu)件測區(qū)混凝土強度換算值，由平均回彈值和平均碳化深度值按本《規(guī)程》附錄A和B查表或計算得出。當有地區(qū)或?qū)Ｓ脺y強曲線時，宜按地區(qū)或?qū)Ｓ脺y強曲線查表或計算得出?！兑?guī)程》中給出了全國通用回彈法檢測的測強曲線，并由此得到測定混凝土強度值換算表，但該曲線要綜合考慮到全國各地的原材料使用情況。而地區(qū)測強曲線是充分考慮本地區(qū)的混凝土原材料、氣候條件和成型、養(yǎng)護工藝，通過試驗、校核、修正所建立的曲線，與通用測強曲線相比較，地區(qū)曲線更接近實際數(shù)據(jù)，能更好的推算本地區(qū)混凝土的實際強度。2)構(gòu)件的測區(qū)混凝土強度平均值應(yīng)根據(jù)各測區(qū)的混凝土強度換算值計算，當測區(qū)數(shù)為10個及以上時，還應(yīng)計算強度標準差。3)構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土強度推定值應(yīng)符合下列規(guī)定:當構(gòu)件測區(qū)數(shù)少于10個時，強度推定值=構(gòu)件中最小的測區(qū)混凝土強度換算值;當構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個時，強度推定值=構(gòu)件測區(qū)混凝土強度換算值的平均值-1.645×標準差。

4 結(jié)語

回彈法作為一種檢測混凝土抗壓強度的方法，因其檢測儀器的輕便、靈活、精度高、檢測方法統(tǒng)一、抽取試樣的代表性高等優(yōu)點，在工程檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。但其檢測結(jié)果只能是評價現(xiàn)場混凝土強度或處理混凝土質(zhì)量問題的依據(jù)之一，不能用作評定混凝土抗壓強度。

[1] JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(2011年版)[S].

[3] 文恒武.回彈法檢測混凝土抗壓強度應(yīng)用技術(shù)手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4] GB/T 50344-2004，建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準[S].

[5] CECS 03∶2007，鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程[S].