順德地區(qū)C50～C60高強(qiáng)混凝土回彈法與鉆芯法比對試驗研究

梁韶綿，劉穎波，莊勇杰，伍敬恒

（佛山市順德區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督檢測中心有限公司 廣東佛山528300）

0 引言

混凝土強(qiáng)度一直都受大眾的關(guān)注，尤其是高強(qiáng)度混凝土，如高層商住樓的剪力墻和多層綜合體的框架柱等，混凝土強(qiáng)度不僅影響工程質(zhì)量，還關(guān)系到人民的財產(chǎn)和生命安全。當(dāng)前檢測混凝土強(qiáng)度的方法有鉆芯法、回彈法、超聲回彈綜合法和拔出法等，其中最常用的是鉆芯法和回彈法。本文對廣東省佛山市順德地區(qū)從2020年4月～2020年11月在建工程的高強(qiáng)度混凝土進(jìn)行高強(qiáng)回彈法和鉆芯法檢測，進(jìn)行比對試驗。本次比對試驗共選取15個工程，23個構(gòu)件，69個芯樣，主要比較鉆芯法與高強(qiáng)回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度的差異，以便在實際工程檢測時采用一種較恰當(dāng)?shù)姆椒?，獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)效果，為類似工程提供借鑒意義［3-4］。

1 比對試驗設(shè)計

回彈儀的基本原理是用彈簧驅(qū)動重錘，重錘以恒定的動能撞擊與混凝土表面垂直接觸的彈擊桿，使局部混凝土發(fā)生變形并吸收一部分能量，另一部分能量轉(zhuǎn)化為重錘的反彈動能，使彈擊錘帶動指針彈回并指示出回彈硬度值?；炷帘砻鎻?qiáng)度越高回彈硬度值越大，反之亦然。由實驗方法建立“混凝土抗壓強(qiáng)度——回彈值”的相關(guān)測強(qiáng)曲線。測強(qiáng)曲線分為統(tǒng)一測強(qiáng)曲線、地區(qū)測強(qiáng)曲線和專用測強(qiáng)曲線?；貜椃z測混凝土強(qiáng)度方法儀器輕巧使用方便、檢測速度快、費用低、計算簡捷，不造成結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的局部損壞等。缺點是對表面與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土構(gòu)件不適用［1，5-6］。

鉆芯法是用專用鉆機(jī)和人造金剛石空心薄壁鉆頭，從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中鉆取圓柱狀試件，再用萬能試驗機(jī)檢測混凝土強(qiáng)度。該方法缺點是檢測過程復(fù)雜、時間長，費用高，強(qiáng)度受局部質(zhì)量好壞影響，對構(gòu)件具有一定的破損性，芯樣加工質(zhì)量直接影響強(qiáng)度結(jié)果，優(yōu)點是結(jié)果較為直觀，能較直接地反映混凝土的強(qiáng)度［7-9］。

比對方法：先采用4.5J型號為HT450-D 高強(qiáng)回彈儀對被測混凝土構(gòu)件進(jìn)行回彈檢測，再用日本某公司生產(chǎn)的鉆芯機(jī)在回彈檢測的測區(qū)進(jìn)行芯樣鉆取［10］。試驗擬分別用高強(qiáng)回彈法和鉆芯法對設(shè)計強(qiáng)度為C50～C60 的混凝土構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度檢測，并對2 種不同檢測方法的結(jié)果進(jìn)行對比分析。對高強(qiáng)回彈法分別采用文獻(xiàn)［1］的測強(qiáng)曲線和文獻(xiàn)［2］的測強(qiáng)曲線進(jìn)行強(qiáng)度換算。本次所比對的混凝土構(gòu)件檢測環(huán)境一致，齡期相近，溫濕度均在允許范圍內(nèi)。

2 比對數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

2.1 比對試驗數(shù)據(jù)圖表

芯樣抗壓強(qiáng)度值采用高徑比（H∕d）在0.95～1.05之間的芯樣，混凝土抗壓強(qiáng)度試驗機(jī)測量精度為±1%，試件破壞荷載在壓力機(jī)全量程20%～80%之間?；貜椃y區(qū)強(qiáng)度換算值，分別采用行標(biāo)的測強(qiáng)曲線和地標(biāo)的測強(qiáng)曲線進(jìn)行強(qiáng)度換算，具體結(jié)果如表1、圖1所示。

圖1 高強(qiáng)回彈強(qiáng)度結(jié)果（文獻(xiàn)［1］、文獻(xiàn)［2］）、鉆芯強(qiáng)度結(jié)果與設(shè)計強(qiáng)度值對比Fig.1 Comparison of High Strength Rebound Strength Results（Literature［1］and Literature［2］）Core Drilling Strength Results and Design Strength Values

表1 高強(qiáng)回彈-鉆芯檢測結(jié)果比對Tab.1 Comparison of Concrete Rebound Method and Core Drilling Method

續(xù)表1

2.2 比對數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本次比對試驗，實際共完成檢測數(shù)據(jù)69 組：設(shè)計強(qiáng)度C50 共27 組，設(shè)計強(qiáng)度C55 共30 組，設(shè)計強(qiáng)度C60 共12 組，受本區(qū)域工程規(guī)模限制，未能對C60 以上混凝土進(jìn)行比對。根據(jù)檢測結(jié)果，按文獻(xiàn)［2］曲線強(qiáng)度換算值69.2～87.9 MPa，按文獻(xiàn)［1］曲線強(qiáng)度換算值介于63.4～84.1 MPa，芯樣抗壓強(qiáng)度值48.1～84.4 MPa。

2.3 比對數(shù)據(jù)分析

通過將高強(qiáng)回彈測強(qiáng)曲線換算的高強(qiáng)回彈強(qiáng)度換算值，與對應(yīng)測區(qū)鉆芯取樣的芯樣抗壓試驗數(shù)據(jù)對比分析，數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mintab并進(jìn)行Anderson-Darling正態(tài)性檢驗，直方圖與統(tǒng)計數(shù)據(jù)（見圖2、圖3），得出以下結(jié)果：

圖2 高強(qiáng)回彈強(qiáng)度結(jié)果（文獻(xiàn)［1］、文獻(xiàn)［2］）、鉆芯強(qiáng)度結(jié)果統(tǒng)計Fig.2 Rebound Strength Results（Literature［1］and Literature［2］）and Core Drilling Strength Results

圖3 文獻(xiàn)［2］換算強(qiáng)度/文獻(xiàn)［1］換算強(qiáng)度Fig.3 Conversion strength of Literature［2］/Conversion strength of Literature［1］

⑴文獻(xiàn)［1］回彈換算強(qiáng)度值與鉆芯強(qiáng)度值相關(guān)性更強(qiáng)。文獻(xiàn)［1］換算強(qiáng)度與鉆芯強(qiáng)度比值0.82～1.37，中位數(shù)1.09，95%中位數(shù)置信區(qū)間1.04～1.11；文獻(xiàn)［2］回彈換算強(qiáng)度值與鉆芯強(qiáng)度比值為0.89～1.49，中位數(shù)1.16，95%中位數(shù)置信區(qū)間1.11～1.20；文獻(xiàn)［2］與文獻(xiàn)［1］比值為1.04～1.09，中位數(shù)1.08，該系列數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，集中度很高，基本落在1.07～1.08 區(qū)間。從統(tǒng)計直方圖和統(tǒng)計結(jié)果分析，文獻(xiàn)［1］回彈強(qiáng)度與鉆芯強(qiáng)度的比值更接近正態(tài)分布，文獻(xiàn)［1］與鉆芯的相關(guān)性更強(qiáng)。

文獻(xiàn)［1］與文獻(xiàn)［2］的強(qiáng)度換算值結(jié)果與同測區(qū)鉆芯抗壓強(qiáng)度結(jié)果之間具有相關(guān)趨勢?？傮w比較，文獻(xiàn)［2］強(qiáng)度換算值＞文獻(xiàn)［1］強(qiáng)度換算值＞芯樣抗壓強(qiáng)度值，文獻(xiàn)［2］強(qiáng)度換算值≈1.07 文獻(xiàn)［1］強(qiáng)度換算值，文獻(xiàn)［1］強(qiáng)度換算值≈1.09芯樣抗壓強(qiáng)度值。

⑵不同設(shè)計強(qiáng)度鉆芯檢測結(jié)果統(tǒng)計如表2所示。同構(gòu)件3 個測區(qū)回彈強(qiáng)度換算值較為接近，但3 個芯樣抗壓結(jié)果離散較大。從表2 可知，各等級鉆芯強(qiáng)度均未呈現(xiàn)明顯的正態(tài)分布特征，C55更接近平均分布，C60 偏離正態(tài)分布。從統(tǒng)計結(jié)果看，各設(shè)計強(qiáng)度等級實際鉆芯強(qiáng)度基本滿足要求（僅1 個芯樣鉆芯略小于設(shè)計值），3個等級鉆芯強(qiáng)度與設(shè)計強(qiáng)度比值的中位數(shù)分別為1.22、1.29、1.12，說明鉆芯結(jié)果離散。C50質(zhì)量控制水平最好、C55次之、C60最差。

表2 各設(shè)計強(qiáng)度等級鉆芯結(jié)果統(tǒng)計分析Tab.2 Statistical Analysis of Core Drilling Results of Each Design Strength Grade

3 比對結(jié)果分析

⑴高強(qiáng)回彈法主要通過混凝土構(gòu)件表面強(qiáng)度推算其抗壓強(qiáng)度，是一種間接檢測法，其檢測結(jié)果受表面質(zhì)量影響較大。根據(jù)工程實際情況分析，高強(qiáng)混凝土構(gòu)件大多位于低樓層的墻柱，使用的模板較新，養(yǎng)護(hù)簡便，構(gòu)件表面較為光滑、平整，無明顯蜂窩、麻面等缺陷，表觀質(zhì)量較好，回彈值會偏高。

⑵文獻(xiàn)［1］和文獻(xiàn)［2］高強(qiáng)回彈法相對普通回彈法均取消碳化修正。在實際工程檢測中，高強(qiáng)混凝土存在碳化現(xiàn)象，有的碳化深度1～2 mm，甚至達(dá)3 mm。普通回彈曲線對C50～C60 強(qiáng)度區(qū)間的混凝土有碳化折減，表明碳化會增加該區(qū)間的混凝土表面硬度，從而影響回彈值。

⑶同一構(gòu)件不同測區(qū)回彈換算值較為接近，反映結(jié)構(gòu)表面較為一致，無明顯差異。

⑷同一構(gòu)件的3個芯樣抗壓強(qiáng)度結(jié)果存在差異，部分離散較大，主要原因是芯樣抗壓強(qiáng)度受芯樣質(zhì)量影響較大。在施工過程及成型后的養(yǎng)護(hù)造成等因素的影響，芯樣內(nèi)部難免存在一定程度的不均勻性，從而直接影響強(qiáng)度結(jié)果，造成抗壓結(jié)果的差異。

⑸文獻(xiàn)［1］和文獻(xiàn)［2］測強(qiáng)曲線的換算值存在一定差異，文獻(xiàn)［1］制定的曲線所采用的數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)［2］數(shù)據(jù)來源不同，試件原材、配比、樣本容量均有差異，從而導(dǎo)致測強(qiáng)曲線本身的不同。兩高強(qiáng)曲線的推定值均高于鉆芯強(qiáng)度值，略有利于施工方，文獻(xiàn)［1］相對更保守一些。

⑹商品混凝土質(zhì)量較為穩(wěn)定，混凝土公司有成熟的配比和生產(chǎn)流程，芯樣抗壓強(qiáng)度和設(shè)計配比強(qiáng)度有一定相關(guān)性，不同強(qiáng)度等級的混凝土回彈結(jié)果和鉆芯結(jié)果與配比強(qiáng)度也有一致性，回彈及鉆芯檢測強(qiáng)度結(jié)果基本大于設(shè)計強(qiáng)度，表明本地區(qū)混凝土質(zhì)量較為可靠。

4 結(jié)語

⑴鑒于回彈法為間接檢測法，鉆芯法為直接檢測法，結(jié)果存在差異也是合理的。對于內(nèi)外質(zhì)量較為一致的混凝土構(gòu)件，回彈法也能較好地反映結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度。在對回彈檢測結(jié)果有爭議的情況下，可以通過鉆芯檢測法進(jìn)行修正。

⑵從統(tǒng)計直方圖和統(tǒng)計結(jié)果分析，文獻(xiàn)［1］回彈強(qiáng)度與鉆芯強(qiáng)度比值更接近正態(tài)分布，文獻(xiàn)［1］與鉆芯相關(guān)性更強(qiáng)，對類似工程進(jìn)行高強(qiáng)回彈檢測時，可優(yōu)先選取文獻(xiàn)［1］進(jìn)行回彈換算。

⑶ 對于設(shè)計強(qiáng)度在C50～C60 強(qiáng)度區(qū)間的混凝土，回彈換算值均明顯高于芯樣抗壓值，建議對該區(qū)間的混凝土，可優(yōu)先采用鉆芯法檢測。