回彈法檢測商品混凝土強(qiáng)度推定值偏低的分析

劉自強(qiáng)

(景德鎮(zhèn)市景磐城建混凝土有限公司,江西 景德鎮(zhèn) 333000)

1 前言

回彈法檢測混凝土質(zhì)量是非破損檢測硬化混凝土抗壓強(qiáng)度的一種最常用的方法,在工程建設(shè)中成為質(zhì)量檢測、質(zhì)量監(jiān)督和質(zhì)量控制的重要方法。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),按照規(guī)范JGJ/T23-2011《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)進(jìn)行商品混凝土的強(qiáng)度推定時(shí)存在較大的偏差。

本文作者根據(jù)工作實(shí)踐和對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析認(rèn)為：《規(guī)范》要求進(jìn)行回彈法檢測混凝土實(shí)體強(qiáng)度,對(duì)商品混凝土的特點(diǎn)考慮不足,對(duì)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況未能進(jìn)行合理區(qū)分,不能通過對(duì)混凝土表面狀態(tài)進(jìn)行符合實(shí)際情況的修正,從而導(dǎo)致回彈法推定實(shí)體混凝土強(qiáng)度值與立方體抗壓強(qiáng)度存在較大的偏差。必須對(duì)現(xiàn)場施工過程中的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)修正,并結(jié)合現(xiàn)在商品混凝土實(shí)際應(yīng)用材料進(jìn)行一定的修正,方可使回彈法推定強(qiáng)度值更能符合商品混凝土澆筑的結(jié)構(gòu)實(shí)體的實(shí)際情況。

2 回彈法推定混凝土強(qiáng)度值與試件強(qiáng)度的關(guān)系

2.1 回彈原理和回彈曲線

回彈檢測結(jié)果實(shí)際反映的是混凝土的表面硬度?；炷翉?qiáng)度與表面硬度之間有一定相關(guān)性。使用回彈儀測定混凝土表面硬度,就可以根據(jù)強(qiáng)度換算表(回彈曲線),推定出混凝土強(qiáng)度?；貜椙€是用標(biāo)準(zhǔn)方法和常規(guī)的材料進(jìn)行試驗(yàn),測得混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度值與回彈儀回彈讀值,經(jīng)碳化等修正后所得的趨勢線,用來編制混凝土抗壓強(qiáng)度推定值的換算表。由于試驗(yàn)回彈曲線時(shí)考慮的條件與目前商品混凝土實(shí)際應(yīng)用的情況有不同,且針對(duì)不同的材料所形成的曲線差異較大,《規(guī)范》所列統(tǒng)一回彈曲線有相當(dāng)大的局限性,因此《規(guī)范》鼓勵(lì)各地方根據(jù)各自不同條件制定符合自身?xiàng)l件的地方曲線和專用曲線。

2.2 回彈的局限與偏差原因

(1)摻和料的添加：回彈曲線確定時(shí)未考慮混凝土摻用多種摻和料情況下對(duì)回彈值的影響。在摻入摻和料后將會(huì)在早期降低混凝土的強(qiáng)度,表面強(qiáng)度會(huì)更低。同時(shí),在未采取符合要求的養(yǎng)護(hù)制度時(shí)也會(huì)增加混凝土表面的未水化層深度,使混凝土內(nèi)外的強(qiáng)度差距加大。

(2)流動(dòng)性的增長：泵送商品混凝土與普通混凝土相比最大的區(qū)別是流動(dòng)性大,工作性能要求高,混凝土需要的漿體數(shù)量多。而現(xiàn)行規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是建立在普通塑性混凝土基礎(chǔ)上的,相同強(qiáng)度的塑性混凝土的表面硬度要高于泵送預(yù)拌混凝土。因此用“統(tǒng)一曲線”得出的泵送預(yù)拌混凝土強(qiáng)度推定值較實(shí)際值偏低。雖然規(guī)程中對(duì)泵送混凝土進(jìn)行了修正,但據(jù)現(xiàn)場實(shí)際檢測結(jié)果,其修正后仍然存在較大的負(fù)偏差。流動(dòng)性大的混凝土要求石子粒徑偏小,砂率偏大,石子的砂漿包裹層偏厚等特點(diǎn),導(dǎo)致其表面硬度較低。也是導(dǎo)致回彈進(jìn)行強(qiáng)度推定值低的原因之一。

(3)空氣濕度：空氣濕度對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體的強(qiáng)度增長影響較大。潮濕能讓混凝土很好的發(fā)展強(qiáng)度,但潮濕狀態(tài)會(huì)降低混凝土表面的硬度。在回彈規(guī)程中也強(qiáng)調(diào)潮濕的狀態(tài)、濕度大的天氣不適宜回彈。但如何對(duì)其進(jìn)行修正并未明確提出。在地下室封閉環(huán)境中進(jìn)行驗(yàn)收檢測時(shí),剪力墻表面經(jīng)常會(huì)有冷凝水珠,如不對(duì)這種狀態(tài)進(jìn)行一定的修正,所測結(jié)果必然偏低。

(4)外加劑對(duì)泵送商品混凝土影響：在混凝土中摻入外加劑的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果十分顯著,但外加劑一般均會(huì)產(chǎn)生4%-6%的含氣量,在混凝土中產(chǎn)生微小、獨(dú)立、封閉的氣泡?；炷琳駬v后,混凝土表面氣泡多于混凝土內(nèi)部,而使混凝土表面硬度降低,自然回彈值偏低。

2.3 碳化深度與碳化折減

碳化深度影響回彈推定強(qiáng)度的原意是考慮到混凝土碳化后使表面更密實(shí),提高了混凝土的表面強(qiáng)度,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行折減。但結(jié)構(gòu)實(shí)體的實(shí)際情況與此原意相差更大。

(1)資料[1]中有如下對(duì)碳化情況的說明：ISO1920-7-2004《混凝土試驗(yàn) 第2 部分：硬化混凝土無損試驗(yàn)》附錄B.6碳化中有“3 個(gè)月齡期內(nèi)的混凝土以正常的速率碳化不會(huì)對(duì)回彈值產(chǎn)生很大的影響......碳化層會(huì)影響整個(gè)表層混凝土,使其無法代表構(gòu)件內(nèi)部情況,如需要,可以將碳化表層磨碎除去”的表述。ASTMC805M-08《硬化混凝土回彈檢測方法》7.2條中也規(guī)定“為了使所測得的回彈值能代表內(nèi)部混凝土強(qiáng)度,如果混凝土的碳化深度較深,可以用電動(dòng)磨碎機(jī)將測區(qū)內(nèi)的碳化層除去”。這兩種規(guī)范都是考慮到碳化層無法讓檢測推定值反應(yīng)內(nèi)部的實(shí)際情況,采取必要的措施對(duì)偏差予以消除。

(2)實(shí)際情況中,在春秋季或干燥大風(fēng)時(shí)節(jié),用現(xiàn)行規(guī)范所規(guī)定的測定碳化的方法,甚至一個(gè)月齡期的結(jié)構(gòu)實(shí)體表面,都會(huì)有超過2mm以上的不變色層。這個(gè)表面層到底是混凝土的碳化還是混凝土表層的風(fēng)化,是需要仔細(xì)進(jìn)行分辨的。

(3)由于摻和料的摻入和施工過程控制的諸多因素都會(huì)對(duì)混凝土表面的狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響,最常見的是在成型的混凝土立面(墻柱等結(jié)構(gòu),為常規(guī)回彈部位),混凝土表面有一層疏松層,用手都可以抹下灰。這一層回彈值非常低,用規(guī)程測碳化的方法,都是屬于碳化層,實(shí)際上這一層的混凝土水化程度非常低,與內(nèi)部的混凝土強(qiáng)度相差極大。由此也造成了在檢測前對(duì)混凝土表面是否需要打磨和打磨深度問題的爭論?！兑?guī)范》要求“測區(qū)表面應(yīng)為混凝土原漿面,不應(yīng)有疏松層、浮漿……以及蜂窩、麻面”,而實(shí)際上,除非新模板并經(jīng)過仔細(xì)振搗,這樣的混凝土表面很難找到。這樣的浮漿層如果不進(jìn)行有效的修正,嚴(yán)重影響了回彈法推定混凝土的精確程度。

2.4 幾組試驗(yàn)數(shù)據(jù)反映回彈與實(shí)際強(qiáng)度的差別

表1 泵送混凝土試件強(qiáng)度增長表

注：養(yǎng)護(hù)方式：28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),28天后自然養(yǎng)護(hù)

表2 試件回彈值增長表

注：同表1試件

表3 試件碳化值增長表

注：同表1試件

表4 不考慮標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)的強(qiáng)度推定值

以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)是針對(duì)回彈檢測所做的一些驗(yàn)證,膠凝材料中摻有15%的II級(jí)粉煤灰,18%的S95級(jí)礦渣粉,高效減水劑；出機(jī)坍落度約200mm；試驗(yàn)方法為抽取混凝土制作標(biāo)準(zhǔn)試件,按《規(guī)范》所提供的方法對(duì)試件進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和回彈檢驗(yàn)?？梢悦黠@看出以下特點(diǎn)：強(qiáng)度隨時(shí)間增長幅度大,且后期增長率高；回彈值隨時(shí)間增長幅度?。惶蓟惦S時(shí)間增長率高。但如果按規(guī)程進(jìn)行推定,混凝土后期強(qiáng)度是倒退的。對(duì)于高于C40的混凝土,其按《規(guī)范》進(jìn)行回彈推定出的強(qiáng)度與試件強(qiáng)度差別更大。

3 回彈曲線所推定強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)實(shí)體真實(shí)強(qiáng)度的差別原因

(1)曲線建立試驗(yàn)時(shí)的條件與結(jié)構(gòu)實(shí)體成型時(shí)的條件?；貜椊y(tǒng)一曲線是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下建立的,而實(shí)際施工澆筑成型過程中的實(shí)際情況與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)存在較多差別,導(dǎo)致了影響回彈推定強(qiáng)度偏差有很多因素。曲線建立時(shí)的試驗(yàn)狀態(tài)與條件與結(jié)構(gòu)實(shí)體成型時(shí)的條件存在較多差異,必將導(dǎo)致所推定的混凝土強(qiáng)度值存在較大差異,這與混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試件與現(xiàn)場結(jié)構(gòu)實(shí)體存在差異本質(zhì)是相同的。

(2)養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土表面硬度至關(guān)重要。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場工地觀察,絕大多數(shù)的工地基本上是養(yǎng)護(hù)樓面而不注重養(yǎng)護(hù)墻柱,導(dǎo)致樓面強(qiáng)度好于墻柱。如過早拆模又不及時(shí)養(yǎng)護(hù),失水會(huì)使混凝土表面來不及水化,表層就會(huì)疏松,嚴(yán)重影響混凝土表面強(qiáng)度。特別在干燥、氣溫高,以及有風(fēng)的天氣,以及高層結(jié)構(gòu)(干燥,有風(fēng)),這種情況就更加嚴(yán)重。GB50204對(duì)養(yǎng)護(hù)的要求：①混凝土應(yīng)在澆筑完畢后的12小時(shí)內(nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)；②對(duì)于摻緩凝外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天；③澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土處于潮濕狀態(tài)...這樣的要求在現(xiàn)場實(shí)際施工時(shí)很少有施工單位做到。對(duì)摻有摻和料的混凝土如果忽視養(yǎng)護(hù),其表面強(qiáng)度下降往往較不摻的更顯著。

(3)振搗的影響。商品混凝土流動(dòng)性好,混凝土澆筑到樓面后,施工人員認(rèn)為混凝土較易密實(shí),無需仔細(xì)振搗,忽視振搗的重要性,造成混凝土蜂窩、麻面、氣孔等缺陷,也造成現(xiàn)場實(shí)體回彈強(qiáng)度差。

(4)豎向結(jié)構(gòu)的成型困難與檢測中的必選。高層基本上是框剪和剪力墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎過密或不規(guī)范,造成了施工澆筑混凝土振搗成型困難和其它原因無法密實(shí),或過振形成表面浮漿加厚。豎向結(jié)構(gòu)也難以正常養(yǎng)護(hù),從而造成豎向結(jié)構(gòu)比水平結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要低。實(shí)際上在進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測時(shí),豎向結(jié)構(gòu)又是承重結(jié)構(gòu),檢測必選,所以總是豎向結(jié)構(gòu)回彈不合格。

(5)模板影響?，F(xiàn)在工地模板使用周轉(zhuǎn)率高,舊模板的吸水率就比新模板要大,模板表面涂隔離劑也不常見,易造成混凝土表面因吸水而未水化,形成疏松層。為趕進(jìn)度,拆模又快,加上養(yǎng)護(hù)不足,直接造成混凝土表面疏松,實(shí)體表面疏松層是不能直接回彈,容易造成誤判。

(6)流動(dòng)性大的混凝土經(jīng)振搗后使一般構(gòu)件底部石子較多,回彈讀數(shù)偏高；表層泌水,水灰比略大,面層疏松,回彈值偏低。鋼筋對(duì)回彈值的影響視混凝土保護(hù)層厚度、鋼筋直徑及其密集程度而定。

4 結(jié)論

(1)從以上分析可以看出,使用目前采用的國家統(tǒng)一曲線進(jìn)行混凝土實(shí)體回彈檢測,結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度推定值與混凝土試件強(qiáng)度值存在較大偏差；沒有很高的富余,沒有精心的施工,檢測結(jié)果都會(huì)與混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值存在較大的差別。當(dāng)回彈值換算成混凝土強(qiáng)度推定值時(shí),在不考慮計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差和碳化折減的情況下,仍存在有約一個(gè)等級(jí)的強(qiáng)度差。

(2)回彈法檢測結(jié)構(gòu)實(shí)體應(yīng)充分考慮商品混凝土在配合比所用材料情況、配合比所選取的技術(shù)參數(shù)的特點(diǎn)。

(3)回彈法對(duì)碳化修正方式與現(xiàn)場實(shí)際情況存在較大偏差,需要進(jìn)行較大幅度的調(diào)整。

(4)回彈法檢測結(jié)構(gòu)實(shí)體應(yīng)充分考慮施工方式與檢測時(shí)混凝土的表面狀態(tài),并對(duì)不同情況采取相應(yīng)的修正系數(shù),方可真實(shí)代表所測結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。