高強混凝土現(xiàn)場檢測技術(shù)方法研究

侯 高 峰

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站,安徽 合肥 230088)

高強混凝土現(xiàn)場檢測技術(shù)方法研究

侯 高 峰1,2

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站,安徽 合肥 230088)

簡述了回彈法、后裝拔出法、后錨固法、鉆芯法等幾種常用的現(xiàn)場檢測高強混凝土強度的方法，總結(jié)和比較了各種方法的優(yōu)缺點，并提出了各方法的使用建議，以期更準確更方便地檢測高強混凝土的強度，更好的為工程質(zhì)量提供服務(wù)。

高強混凝土，現(xiàn)場檢測技術(shù)，研究

0 引言

近年來，我國混凝土技術(shù)的發(fā)展速度較快，高強混凝土的應(yīng)用也越來越廣泛。如何有效地對高強混凝土質(zhì)量進行現(xiàn)場檢測與控制，成為目前工程上亟待解決的技術(shù)難題。

高強混凝土(HSC)，文獻[1]規(guī)定：高強混凝土為采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰超細礦渣硅灰等礦物摻合料以常規(guī)工藝配制的C50～C80級混凝土。而文獻[2]認為強度等級不低于C60的混凝土為高強混凝土。在實際檢測過程中，一般將C60及以上強度等級的混凝土定義為高強混凝土，因此本文把C60及以上混凝土稱之為高強混凝土。

1 現(xiàn)場檢測技術(shù)方法

高強混凝土的現(xiàn)場檢測可以分非破損檢測、局部破損檢測及綜合法等，且編制了相應(yīng)的行業(yè)標準、協(xié)會標準及地方標準等，用于規(guī)范高強混凝土強度檢測工作。下面主要討論幾種常用現(xiàn)場檢測高強混凝土強度的方法。

1.1 回彈法

回彈法屬于非破損檢測方法，是用一彈簧驅(qū)動的重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，測出重錘被反彈回來的距離，用回彈值作為強度相關(guān)指標，來推定混凝土強度的一種方法?；貜梼x種類繁多，國內(nèi)及國外廠家均有不同類型的回彈儀，標稱動能為2.207 J的中型回彈儀，采用行標(JGJ/T 23-2011)對混凝土推定值進行評價，盡管部分文獻[3]認為普通回彈儀仍然適用，但一般認為檢測抗壓強度大于60 MPa的混凝土已不適用。

2013年12月1日實施的行標[4]JGJ/T 294-2013中采用標稱動能為4.5 J或5.5 J的回彈儀，可以檢測強度等級為C50～C100的混凝土抗壓強度。

1)標稱動能4.5 J的回彈儀，其在洛氏硬度為HRC60±2的鋼砧上，率定值應(yīng)為(88±2)，混凝土強度換算值可按表A.0.2計算。

2)標稱動能5.5 J的回彈儀，在洛氏硬度為HRC60±2的鋼砧上，回彈儀的率定值應(yīng)為(83±1)，混凝土強度換算值可按表B.0.2計算。如果測強曲線的相對標準差不大于±15%，就可以使用本規(guī)程曲線，否則應(yīng)建立專用測強曲線。

優(yōu)點：回彈法檢測，儀器價格便宜，操作簡單，試驗費用低，現(xiàn)場檢測方便快捷，測試值與混凝土強度有很好的相關(guān)性，一般不會受構(gòu)件的特征限制等優(yōu)點，在工程的質(zhì)量檢測、安全鑒定、事故處理、工程改擴建及監(jiān)督檢查中得到了廣泛的應(yīng)用，也是非破損檢測方法中應(yīng)用范圍最廣的。

缺點：回彈法屬于表面硬度法，其利用混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間所存在的關(guān)系來測定混凝土表面的強度，所以對混凝土表面有較嚴格的要求，但是回彈法往往只能反映混凝土表面厚度大約為3 cm的情況，因此這種方法無法反映出混凝土內(nèi)部的質(zhì)量。另外根據(jù)相關(guān)文獻及多年現(xiàn)場檢測實踐經(jīng)驗來看，混凝土材料及外加劑的影響、水泥品種及摻合料的影響、測試角度的影響、不同模板材料的影響、不同澆筑面的影響、齡期與碳化深度的影響、養(yǎng)護條件的影響等，其檢測精度相對較低。規(guī)范規(guī)定回彈法檢測混凝土的齡期不宜超過900 d，而且不適用于表層及內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或者內(nèi)部存在缺陷的混凝土構(gòu)件及特種成型工藝制作的混凝土的檢測，這就限制了回彈法檢測的范圍。

1.2 超聲回彈綜合法

超聲法屬于非破損檢測的方法，目前只制定了CECS 21∶2000超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程，國內(nèi)尚無關(guān)于超聲檢測混凝土強度的規(guī)范，也沒有全國統(tǒng)一或者地方的測強曲線，因此本文暫不作介紹。

超聲回彈綜合法屬于非破損檢測方法，是以材料的應(yīng)力應(yīng)變行為與其強度的關(guān)系作為依據(jù)。超聲回彈法采用帶波形顯示器的低頻超聲波檢測儀，配置頻率為50 kHz～100 kHz的換能器，測量混凝土中的超聲波聲速值，結(jié)合采用沖擊能量為2.207 J的混凝土回彈儀，測量回彈值。聲速主要反映材料的彈性性質(zhì)，由于超聲波能穿過材料，因此它能反映材料內(nèi)部構(gòu)造情況，如：蜂窩、開裂、離析、空洞等。根據(jù)在測區(qū)測得的回彈值和聲時值，基于已經(jīng)建立的測強曲線推算混凝土強度。標準[5]CECS 02∶2005的測量范圍為10 MPa～70 MPa。

優(yōu)點：超聲回彈綜合法將回彈與超聲法兩種單一的檢測方法綜合后，發(fā)揮各自的優(yōu)點，使得混凝土齡期與濕度的影響大大抵消。該方法對其他因素雖不能抵消，但影響的系數(shù)要比單一法要少，就精度而言，比單一采用回彈法檢測出的強度值準確性有了提高，這種方法在我國工程質(zhì)量檢測中應(yīng)用較為廣泛。

另外，在規(guī)范中JGJ/T 294-2013高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程采用的是標稱動能為4.5 J的回彈儀，從實驗及模擬的情況來看，此種超聲回彈綜合法檢測的結(jié)果更接近于真實值。

缺點：在實際的檢測過程中，由于其操作過程相對較為復雜，檢測前需要彈線布置測點等準備工作稍顯復雜，檢測時間相對回彈法較長，而且受到混凝土材料本身非均質(zhì)性的特點的影響以及操作超聲波儀器本身的問題，在工程實踐中有可能會造成比實際混凝土強度偏低的現(xiàn)象。

1.3 后裝拔出法

拔出法屬于微破損的檢測方法，一般分為兩種。一種是澆灌混凝土時在測試部位預先埋置錨固件，待混凝土硬化后做拔出試驗，稱之為預埋拔出法。而另一種是在已硬化混凝土的測試部位上鉆孔，磨槽，嵌入錨固件后做拔出試驗，通過測定極限拔出力，根據(jù)預先建立的拔出力與混凝土強度之間的相關(guān)關(guān)系，檢測混凝土抗壓強度，稱之為后裝拔出法。

隨著混凝土強度的提高，石子與水泥膠凝材料的強度相近，材料趨向勻質(zhì)，石子在檢測中的影響減少，因此，拔出法檢測高強混凝土強度具有較高的精度。根據(jù)相關(guān)文獻資料研究，拔出儀所能檢測的混凝土強度最高可達85.0 MPa，由于拔出法測強曲線為直線方程，只要檢測設(shè)備允許，理論上是可以檢測更高強度的混凝土。我國現(xiàn)行的協(xié)會標準[6]CECS 69∶2011，其檢測強度范圍為10.0 MPa～80.0 MPa。

優(yōu)點：后裝拔出法具有破損程度小、檢測精度高、測量范圍比較廣等特點。

缺點：后裝拔出法檢測比較麻煩，試驗成本稍偏高，這些都限制了該方法的應(yīng)用。規(guī)程CECS 69∶2011中規(guī)定，應(yīng)用拔出法前，應(yīng)通過專門試驗建立測強曲線，并由工程質(zhì)量主管部門審定，其測強曲線的允許相對標準差不大于12%。

1.4 后錨固法

后錨固法屬于微破損檢測方法，是通過測定混凝土表層30 mm范圍內(nèi)后錨固破壞體的拔出力，根據(jù)拔出力推定構(gòu)件的混凝土強度。該方法是在已硬化混凝土中鉆孔，然后用高強膠粘劑植入錨固件，待膠粘劑固化后進行拔出試驗，根據(jù)拔出力來推定混凝土強度。我國采用的規(guī)范是行業(yè)標準[7]JGJ/T 208-2010，其檢測強度范圍為10.0 MPa～80.0 MPa。

優(yōu)點：后錨固法具有檢測范圍廣、精度高、對結(jié)構(gòu)損傷小、操作相對簡單的優(yōu)點。

缺點：后錨固法對混凝土表層的質(zhì)量要求較高，否則較難得到可靠的結(jié)果。但在實際操作過程中對鉆孔質(zhì)量、構(gòu)件表面的平整度及錨固膠的質(zhì)量及時間要求較高，試驗時間相對較長，一旦出現(xiàn)不合格點或者未形成有效的破壞截面，就需要在該位置附近補測。

1.5 鉆芯法

鉆芯法屬于局部破損的現(xiàn)場檢測方法，是采用鉆機從結(jié)構(gòu)構(gòu)件上直接鉆取混凝土芯樣，可直觀發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部質(zhì)量情況，對混凝土芯樣施加作用力，測定混凝土強度，評定結(jié)構(gòu)質(zhì)量?，F(xiàn)行的標準[8]CECS 03∶2007規(guī)定其測量范圍為不大于80 MPa的普通混凝土強度。

優(yōu)點：鉆芯法檢測混凝土強度具有直觀、可靠和準確等特點。芯樣直接取自于混凝土結(jié)構(gòu)本身，能準確客觀的反映出結(jié)構(gòu)體混凝土的實際強度；此外試件檢測方法與傳統(tǒng)的立方體試塊檢測方法相同，直接在壓力機上測得其強度，試驗直觀，檢測結(jié)果容易被工程各方所認可。芯樣還可以通過劈裂試驗，測得混凝土的劈裂抗拉強度。

缺點：對結(jié)構(gòu)具有局部損傷，特別是檢測樣本量較大。比如批量評定的時候，對鉆芯處的混凝土結(jié)構(gòu)將造成一定的損傷。對鉆孔留下的空洞如果不及時用高一強度等級的混凝土進行填塞，會給結(jié)構(gòu)帶來一定的安全隱患。此外鉆芯位置應(yīng)避開結(jié)構(gòu)的重要部位和主要受力鋼筋。芯樣取出后需要經(jīng)過鋸切加工、磨平，試驗成本相對較高。鉆芯法檢測時一般需要注意的問題還有：

1)鉆取芯樣前應(yīng)將鉆芯機用膨脹螺絲固定好，由于高強混凝土強度較高，比普通混凝土鉆取困難，因此鉆芯機必須固定的牢固，否則一旦鉆機顫動，芯樣表面就會出現(xiàn)波紋狀，從而導致芯樣產(chǎn)生較強的擾動，使得芯樣強度嚴重降低，甚至于出現(xiàn)低于C15 的強度。因此取芯機必須有很高的精度且完全固定。

2)芯樣加工水平的高低對芯樣強度影響是至關(guān)重要的，其尺寸偏差及外觀質(zhì)量必須滿足規(guī)范6.0.5條之規(guī)定，承壓面必須嚴格平整光潔平行。

3)在壓力機上實驗操作也是影響混凝土強度的一個重要因素，防止偏心等現(xiàn)象的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)操作失誤，其結(jié)果是不可逆的，將直接影響結(jié)果的評價。

4)當采用補平處理芯樣時，必須保證補平材料的強度與混凝土強度接近，偏低或偏高都會導致試件強度偏低。就實踐經(jīng)驗來看，對高強混凝土而言，補平后的芯樣強度會略低于磨平后的芯樣強度。

盡管鉆芯法具有直觀準確等特點，但是由于其損傷結(jié)構(gòu)及對芯樣加工水平處理等問題，一般不是首選的檢測方法，但其作為安全鑒定及在對強度異議的時候往往成為最終的評定方法。

1.6 鉆芯—回彈綜合法

本方法主要采用的是鉆芯修正回彈的方法，采用標準CECS 03∶2007，JGJ/T 294-2013及GB/T 50344-2004等規(guī)程及標準進行計算，本方法的優(yōu)點是既能保證檢測的精度，又能盡量減少大面積取芯給結(jié)構(gòu)帶來的破壞。在回彈法檢測混凝土強度不滿足設(shè)計要求，需要進行進一步驗證的時候，往往采用鉆芯法進行修正。這是一種在工程實踐中比較常用的檢測方法。

2 建議

1)采用回彈法檢測高強混凝土強度，應(yīng)積極建立專用測強或地方測強曲線，提高其檢測精度和認可度。

2)拔出法檢測高強混凝土強度，從未得到廣泛的應(yīng)用，特別是預埋拔出法應(yīng)用更少，這表明其實際操作性存在一定的難度，在條件允許時應(yīng)對其進行適當改進。

3)鉆芯法檢測高強混凝土強度時，對芯樣的平整度和垂直度要求較普通混凝土更高，應(yīng)予以重視。如果無合適的補平材料，可以直接進行磨平而不進行補平。采用小直徑芯樣進行高強混凝土強度檢測，會成為今后檢測應(yīng)用的一個發(fā)展方向，但是考慮到小直徑芯樣的強度試驗數(shù)據(jù)離散性比較大，應(yīng)適當增加芯樣數(shù)量方能達到標準芯樣的檢測效果。但實際檢測過程中，在重要結(jié)構(gòu)上鉆取大批量的芯樣，無論是對結(jié)構(gòu)的影響上還是工程各方的接受程度上均具有一定的難度，對鉆芯法的應(yīng)用推廣上具有一定的難度。

4)鉆芯修正回彈法是一種比較準確且性價比較高的檢測方法，在一定的程度上值得推廣。

5)在某些工程中，采用兩種或兩種以上的檢測方法綜合應(yīng)用，可以得出更為準確可靠的結(jié)論。

[1] CECS 104∶99，高強混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] JGJ 55-2011,普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S].

[3] 朱浮聲，黃志燁.普通回彈儀在高強混凝土強度檢測中的應(yīng)用[J].東北大學學報(自然科學版)，2002，23(5)：76-77.

[4] JGJ/T 294-2013,高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程[S].

[5] CECS 02∶2005,超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程[S].

[6] CECS 69∶2011,后裝拔出法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程[S].

[7] JGJ/T 208-2010,后錨固法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].

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

Research on high-strength concrete site detection technology methods

HOU Gao-feng1,2

(1.AnhuiandHuaiRiverWaterResourcesResearchInstitute,Bengbu233000,China;2.AnhuiProvinceCenterforQualitySupervision&TestofBuildingEngineering,Hefei230088,China)

The paper indicates some common methods for the site detection high-strength concrete strength, including rebounding method, post-installing pull-out method, post-anchoring method and drilled core method, and sums up and compares their advantages and disadvantages and points out suggestions, have the more accurate and convenient test of high-strength concrete and provide better service for engineering quality.

high-strength concrete, site detection technology, research

2014-07-17

侯高峰(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2014)27-0047-03

TU528.31

A