回彈法在預(yù)制 T 梁強度評定中的影響因素分析

盧佳林，蘭聰，陳景，唐天明

（中建西部建設(shè)西南有限公司，四川 成都 610041）

0 前言

回彈法是檢測混凝土結(jié)構(gòu)強度的一種常用的無損檢測方法，該種方法具有設(shè)備簡單、過程方便、操作簡便及數(shù)據(jù)處理容易的特點[1]。我國在20世紀80年代開始逐步推廣使用回彈儀，從業(yè)人員普遍認為這是一種較為可信的混凝土強度檢測方法[2]，但是回彈法在應(yīng)用與評價過程中也暴露了諸多問題，廉慧珍、文恒武等也對回彈法的適應(yīng)性、合理性進行了大量的討論，其根本原因在于人們對回彈法缺乏正確的認識[3-5]，從而在諸多工程檢測和判定中，造成了較多的質(zhì)量爭議和糾紛[6,7]。本文針對華麗高速公路預(yù)制 T 梁在強度檢測過程中回彈強度偏低，而同條件試件、鉆芯強度卻滿足設(shè)計強度的情況，通過各種原因分析，確定影響回彈值偏低的影響因素。

1 混凝土原材料及配合比

1.1 原材料

（1）水泥：永保 P·O42.5 水泥，性能指標見表 1。

（2）Ⅱ 級粉煤灰：攀枝花某廠粉煤灰，滿足 JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求。

（3）減水劑：山西華凱高性能減水劑，減水率25%。

（4）粗集料：5～10mm、10～25mm 卵碎石。

（5）細集料：五郎河河砂、濤源江沙。

1.2 混凝土配合比

配合比見表 2。

表1 水泥基本性能指標

1.3 試驗技術(shù)條件

試件制作及養(yǎng)護：標準養(yǎng)護為每片梁制作150mm×150mm×150mm 立方體試件3組，測定 7d 和28d 齡期抗壓強度，并用于混凝土質(zhì)量評定；同條件試件在梁場制作 150mm×150mm×150mm 立方體試件 3組，用于 7d 和 28d 齡期強度對比及預(yù)應(yīng)力張拉條件控制。

混凝土實體回彈：依據(jù) JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》對 T 梁實體強度進行回彈推定實體強度，不考慮等效齡期。

表2 C50 機制砂 T 梁混凝土配合比 kg/m3

2 不同強度檢測方法對 T 梁強度評定結(jié)果的差異性

表3 為某標段8月不同檢測方法 T 梁強度的差異分析。華麗高速沿線8月白日平均氣溫 24℃，夜間15℃，采用人工灑水養(yǎng)護 4～7d。由表3可見，7d 標準養(yǎng)護條件最小值均大于 50MPa，同條件試塊最小值48.8MPa，滿足張拉條件，28d 強度均滿足實體強度要求，但是 7d 回彈強度偏低且 28d 增幅較小。抽取回彈值偏低的 T-1 和 T-10 利用鉆芯法進行強度檢測，28d 強度分別為 51.0MPa 和 54.1MPa，強度滿足要求。由以上數(shù)據(jù)分析可見，在標準養(yǎng)護條件、同條件及鉆芯強度均滿足要求的情況下，T 梁回彈強度不滿足要求。

表3 不同檢測方法 T 梁強度差異

3 回彈法檢測 T 梁強度影響因素分析

3.1 混凝土本身的影響

回彈法測定混凝土強度的原理是通過材料表面回彈值與材料強度之間存在的統(tǒng)計相關(guān)性，從而推導(dǎo)材料實體強度的一種技術(shù)，它主要表征材料實體表面10～15mm 厚度范圍內(nèi)的硬度，對材料勻質(zhì)具有極高的要求。混凝土材料是一種混沌體系（固、氣、液共存的非線性體系），在強度等級相同的條件下，其組成材料卻未必相同，并且存在相當大的差異性；這種非勻質(zhì)的復(fù)雜材料，尤其內(nèi)部和表面差異性較大時，其表面特征無法真實的反應(yīng)實體結(jié)構(gòu)的強度，造成較大的偏差甚至錯誤；一般認為回彈法與混凝土實體強度之間存在5%～25% 的偏差波動。

3.2 薄壁結(jié)構(gòu)震顫對回彈值的影響

回彈儀的基本原理見圖 1，是用彈簧驅(qū)動彈擊錘以恒定的動能撞擊彈擊桿，使局部混凝土吸收部分能量并使另一部分轉(zhuǎn)化為反彈動能，當反彈動能全部轉(zhuǎn)化成勢能時，彈擊錘反彈達到最大距離，最大反彈距離以回彈值的名義顯示出來[8]。T 梁屬于薄壁結(jié)構(gòu)，在檢測過程中，回彈儀彈擊桿撞擊 T 梁混凝土表面時，T 梁薄壁結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生震顫，從而存在能量損失，使得反彈的動能較小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化的勢能也減小，彈擊錘反彈的最大距離相對真值偏小，回彈儀顯示的回彈值偏低，導(dǎo)致回彈法評定 T 梁強度失真，最終混凝土強度值偏小。

圖1 回彈儀工作原理圖

表4 分別對 T-1～T-5 號 T 梁 28d 齡期腹板和馬蹄部分回彈強度進行對比。

表4 T 梁不同部位 28d 回彈強度對比 MPa

由表4可見，T-1～T-5 號 T 梁同條件試塊平均強度為 58.9MPa，同條件試塊能比較準確地反應(yīng) T 梁同齡期實體強度。而 T-1～T-5 號 T 梁腹板、馬蹄部分回彈強度均值分別為 43.8MPa 和 48.9MPa，二者相差5.1MPa，圖2所示，虛線箭頭所指區(qū)域為震顫區(qū)，測量易失真，實線箭頭所指區(qū)域為非震顫區(qū)，回彈數(shù)值相對偏高。同時，可能由于壓漿波紋管空洞區(qū)域也易造成回單數(shù)值偏低[9]。

圖2 T 梁截面

3.3 T 梁混凝土表面強度的影響

華麗高速該項目位于云南省麗江市，該地區(qū)的特點是風(fēng)大、濕度小、溫度較高。梁場受供水系統(tǒng)影響采用人工灑水養(yǎng)護，無法有效保證充分養(yǎng)護。腹板和馬蹄未受到較好的養(yǎng)護，腹板和馬蹄部分面層混凝土無法充分水化，7d 停止人工灑水養(yǎng)護后水化放緩，導(dǎo)致面層混凝土強度偏低，而內(nèi)部混凝土所受影響較小，從而回彈值無法代表實體強度，采用貼膜結(jié)合人工灑水養(yǎng)護回彈值可有效提升。同時由于特殊的施工工藝的原因，T 梁腹板設(shè)置附著式振動器振搗，造成面層形成富漿層，同時由于振動時間長、頻率高，造成面層砂漿水灰比增大，造成混凝土面層實際強度偏低，進而影響回彈強度。T 梁模板采用不銹鋼鋼模，測區(qū)表面回彈值受表面平整度、脫模劑及表面氣泡影響也較大。

3.4 地區(qū)測強曲線的影響

云南昆明地區(qū)已經(jīng)有地區(qū)回彈曲線，但基礎(chǔ)設(shè)施項目仍然采用行業(yè)標準曲線。全國測強曲線是考慮全國代表性的材料等因素建立的，各地區(qū)材料、施工及氣候等差異較大，從而易造成評定偏差。對比 C50 混凝土，昆明地區(qū)測強曲線推定的實體強度高于行業(yè)標準約5MPa。采用不同的測強曲線進行強度推定，對強度評定結(jié)果影響較大。

4 結(jié)論

回彈法檢測構(gòu)件測試簡便，對于測試 T 梁薄壁結(jié)構(gòu)時，建議考慮如下因素：

（1）各地區(qū)材料、氣候差異較大，如行業(yè)標準測強曲線不適用，易對實體結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成誤判，盡可能采用地區(qū)測強曲線。

（2）回彈法檢測 T 梁強度時，存在震顫、波紋管空心等因素影響，回彈推定強度數(shù)據(jù)存在失真，易造成實體強度誤判，T 梁張拉及強度評定宜采用條件試件為準。

（3）T 梁體的養(yǎng)護、混凝土坍落度控制和適宜的振搗工藝及良好的表觀，確保面層混凝土充分水化、降低富漿程度可有效提高 T 梁回彈強度。