混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中回彈法與鉆芯法的實(shí)際應(yīng)用研究

陳文拓

廣州增城正源建設(shè)工程檢測(cè)中心有限公司 廣東 廣州 511300

引言

若工程施工過(guò)程中混凝土材料無(wú)法滿足規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)要求，就會(huì)威脅工程的穩(wěn)定性與安全性，不利于保障工程的施工質(zhì)量。因此，務(wù)必高度重視混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中回彈法與鉆芯法的實(shí)際應(yīng)用。

1 回彈法檢測(cè)原理

回彈法是利用彈簧驅(qū)動(dòng)彈擊錘，并且對(duì)混凝土表面產(chǎn)生瞬時(shí)彈性變形恢復(fù)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，讓彈擊錘帶動(dòng)指針彈回將彈回的距離指示出來(lái)?；炷恋目箟簭?qiáng)度推定是以回彈值為基礎(chǔ)。回彈值是彈回的距離和沖擊前彈擊錘與彈擊桿間距之比，主要是對(duì)混凝土表面硬度的反應(yīng)。在建筑行業(yè)，回彈法已經(jīng)有了十分廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)屬于無(wú)損檢測(cè)中一種常見(jiàn)的方式，這種方式不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷。工作人員在檢測(cè)過(guò)程中需要用傳力桿彈擊混凝土的表面，做好混凝土表面反彈距離的記錄，并且根據(jù)儀器顯示的強(qiáng)度指標(biāo)檢測(cè)混凝土表面強(qiáng)度。在混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)中，回彈法檢測(cè)最終數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理才能準(zhǔn)確地計(jì)算，主要是以混凝土強(qiáng)度和回彈值形成的曲線與混凝土表面碳化深度進(jìn)行結(jié)合分析。在實(shí)際應(yīng)用此方法時(shí)，通常有著較為準(zhǔn)確的結(jié)果，并且檢測(cè)過(guò)程便捷，檢測(cè)人員可以方便地操作設(shè)備，故該設(shè)備備受廣大工作人員的喜愛(ài)[1]。

2 鉆芯法分析

鉆芯法主要是通過(guò)人造金剛石薄壁鉆頭直接從混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件實(shí)體上鉆取若干個(gè)混凝土芯樣本，經(jīng)過(guò)雙刀切割機(jī)加工、自然養(yǎng)護(hù)并達(dá)到規(guī)定齡期后，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)混凝土的抗壓性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)，鉆芯法因?yàn)榫哂兄庇^、便捷、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，成為判斷混凝土結(jié)構(gòu)性能的有效方法。目前，我國(guó)公路、水利、建筑等行業(yè)根據(jù)本行業(yè)特征出臺(tái)了相應(yīng)的鉆芯法標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 50107—2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等。在混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，由于薄壁混凝土構(gòu)件鋼筋間距不斷減小，在鉆取100mm的芯樣時(shí)可能傷及配筋、主筋等，因此，在高徑比為1∶1～2∶1的情況下鉆取困難。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，要求鉆芯法不斷減小混凝土芯樣的直徑，并按照行業(yè)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，采用多種方法優(yōu)化鉆芯取樣過(guò)程，以避免質(zhì)量問(wèn)題，滿足建筑工程項(xiàng)目的混凝土施工要求。從技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀看，鉆芯法可用于測(cè)量混凝土的抗折強(qiáng)度、耐久性等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，與其他技術(shù)相比，在混凝土性能檢測(cè)中展現(xiàn)出其良好的靈活性，所呈現(xiàn)的信息全面，能夠?yàn)橄嚓P(guān)方提供完整的數(shù)據(jù)參數(shù)支持[2]。

3 混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中回彈法與鉆芯法的實(shí)際應(yīng)用

3.1 現(xiàn)澆混凝土原材料的變化對(duì)回彈法的影響

由于礦物摻和料、外加劑的加入，使混凝土的性質(zhì)發(fā)生了根本變化，影響最大的就是混凝土的初凝和終凝時(shí)間。市場(chǎng)上也在采取技術(shù)手段，出現(xiàn)了淡化海砂、機(jī)制砂和再生骨料等新材料，以取代由于環(huán)保監(jiān)管帶來(lái)的原材料枯竭。但是在實(shí)際使用中，由于新材料的材質(zhì)不穩(wěn)定，造成了對(duì)后期混凝土質(zhì)量的不穩(wěn)定。市場(chǎng)上沒(méi)有好的原材料，只能退而求其次選擇新材料。如淡化海砂，在嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，由于企業(yè)自律和管理的不善，清洗次數(shù)不固定，攪拌站實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力有限等，氯離子和貝殼含量超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。若使用一些劣質(zhì)的河砂，含泥量較高，造成混凝土強(qiáng)度隨著砂石含泥量的增大而降低，特別是對(duì)強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土影響更為明顯。若淡化海砂過(guò)細(xì)，則配成的混凝土要增加較多的水泥用量、而相對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土，再增加水泥用量，強(qiáng)度也無(wú)法再提高。此外，機(jī)制砂雜質(zhì)含量高，會(huì)直接影響混凝土強(qiáng)度；粗骨料材質(zhì)差，強(qiáng)度低，直接影響混凝土標(biāo)號(hào)；這些混凝土原材料材質(zhì)上的變化，基本很少能反映在混凝土的表面硬度上，所以間接造成混凝土回彈法的誤差加大。

3.2 檢測(cè)過(guò)程的影響

①檢測(cè)人員在開(kāi)始檢測(cè)之前，需要對(duì)工程概況進(jìn)行充分了解，熟悉工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，科學(xué)合理選取代表性構(gòu)件。抽樣批檢時(shí)，若選取的構(gòu)件不具備代表性，則檢測(cè)結(jié)果可能會(huì)相差較大，不利于真實(shí)合理地對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行判定。②在確定的待檢測(cè)構(gòu)件上要合理選取測(cè)區(qū)和測(cè)點(diǎn)，相關(guān)規(guī)范中要求相鄰兩側(cè)區(qū)間距不應(yīng)大于2m，測(cè)區(qū)離構(gòu)件端部或施工縫邊緣距離不宜大于0.5m，不宜小于0.2m，測(cè)區(qū)面積不宜大于0.04m2；測(cè)點(diǎn)要在測(cè)區(qū)內(nèi)均勻分布，相鄰兩側(cè)點(diǎn)之間凈距不宜小于20mm，測(cè)點(diǎn)距外露鋼筋、預(yù)埋件的距離不宜小于30mm。混凝土整體為非均勻性材料，但局部骨料分布會(huì)相對(duì)均勻，當(dāng)測(cè)區(qū)過(guò)近或者測(cè)點(diǎn)過(guò)近會(huì)導(dǎo)致回彈值集中在某一區(qū)間內(nèi)，無(wú)法準(zhǔn)確判定混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度推定值。③在對(duì)混凝土構(gòu)件回彈之前，應(yīng)將測(cè)區(qū)內(nèi)表層混凝土浮漿剔除，露出混凝土原漿面。隨著泵送混凝土的大量使用，混凝土水膠比會(huì)大量提升，部分輕質(zhì)外摻料和細(xì)骨料會(huì)附著在模板表層，水分蒸發(fā)后會(huì)形成浮漿，造成回彈值的降低。因此，必須將混凝土表層浮漿剔除，對(duì)混凝土原漿層進(jìn)行檢測(cè)才會(huì)提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 鉆芯法檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置

①對(duì)混凝土原材料的檢測(cè)，要收集相關(guān)方提供的原材料合格證、生產(chǎn)批號(hào)等，并在填寫(xiě)表格后上傳給實(shí)驗(yàn)室。原材料取樣后，相關(guān)樣本的存儲(chǔ)與管理應(yīng)充分滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格控制樣本存儲(chǔ)的溫度、濕度等，降低遠(yuǎn)景因素影響。②結(jié)構(gòu)混凝土的性能檢測(cè)，需要對(duì)所有運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的混凝土做現(xiàn)場(chǎng)取樣，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)獲得標(biāo)本；需要見(jiàn)證取樣的，可在監(jiān)理單位以及其他責(zé)任方的監(jiān)督下完成取樣[3]。

3.4 350mm直徑芯樣檢測(cè)預(yù)制構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度可行性

預(yù)制構(gòu)件上鉆取的50mm直徑芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布；50mm直徑芯樣強(qiáng)度與100mm直徑芯樣強(qiáng)度擬合曲線相關(guān)性非常好；由于芯樣直徑小，對(duì)切割、修補(bǔ)及試壓偏心等影響更敏感，50mm直徑芯樣強(qiáng)度離散性較100mm直徑芯樣強(qiáng)度離散性偏大，因此，不建議采用50mm直徑芯樣檢測(cè)單根預(yù)制構(gòu)件的混凝土抗壓強(qiáng)度。但對(duì)批量檢測(cè)而言，可通過(guò)增加芯樣數(shù)量的方式減小影響。試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)分析表明，根據(jù)混凝土強(qiáng)度不同，要保證0.85的置信度，50mm直徑芯樣的樣本數(shù)量分別為33個(gè)和37個(gè)，檢測(cè)數(shù)量偏多，但對(duì)于批量生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)而言，通過(guò)合理確定檢測(cè)批，這種檢測(cè)方法是具有可行性的。

3.5 鉆芯法修正回彈法

①對(duì)使用回彈法檢測(cè)得到的測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值有懷疑時(shí)；②使用回彈法檢測(cè)得到的測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值中有超出規(guī)范規(guī)定的范圍；③結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的齡期超過(guò)1000d時(shí)?！般@芯修正回彈法”不適用于強(qiáng)度等級(jí)小于C10或齡期小于28d的混凝土。因?yàn)?，在鉆芯過(guò)程中若結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度過(guò)低，粗骨料與水泥砂漿之間的黏結(jié)力容易遭到破壞，進(jìn)而影響混凝土芯樣強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)鉆芯法回彈法研究發(fā)現(xiàn)，分析檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，利用其優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)不足，能提高實(shí)際檢測(cè)效率。如回彈法檢測(cè)整體性能，鉆芯法觀察混凝土內(nèi)部問(wèn)題?；炷帘砻嫣蓟瘒?yán)重時(shí)刻采用鉆芯法修正回彈法檢測(cè)強(qiáng)度。鉆芯修正分為總體修正量、對(duì)應(yīng)樣本修正量、對(duì)應(yīng)樣本修正系數(shù)、一一對(duì)應(yīng)修正系數(shù)等修正方法。混凝土表面碳化嚴(yán)重時(shí)，采用鉆芯法修正回彈法檢測(cè)強(qiáng)度。鉆芯直徑一般為100mm的試件，至少取6個(gè)芯樣；如果是小直徑芯樣，則取100mm＞直徑≥70mm的試件至少9個(gè)。修正量修正是利用芯樣樣本強(qiáng)度與回彈法樣本檢測(cè)強(qiáng)度差，修正后強(qiáng)度為回彈法檢測(cè)值與修正量和。修正系數(shù)利用芯樣與回彈法樣本檢測(cè)強(qiáng)度值比，乘以回彈法樣本測(cè)試值得到修正后強(qiáng)度值。修正量法僅對(duì)回彈法樣本算數(shù)平均值修正，修正系數(shù)法修正樣本標(biāo)準(zhǔn)差，實(shí)際修正中采用修正量法，鉆芯法修正無(wú)檢驗(yàn)樣本標(biāo)準(zhǔn)差，不需對(duì)樣本標(biāo)準(zhǔn)差修正[4]。

3.6 合理操作回彈儀

為了提高回彈儀的檢測(cè)準(zhǔn)確度，盡量控制好各項(xiàng)因素所產(chǎn)生的誤差，就需要從以下三個(gè)方面加強(qiáng)控制：第一，由受過(guò)專門(mén)訓(xùn)練或者培訓(xùn)且取得合格證書(shū)的人員操作回彈儀來(lái)進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試、數(shù)據(jù)處理、強(qiáng)度評(píng)定等工作。第二，在測(cè)試大批量構(gòu)件時(shí)要做好樣品的保管和保養(yǎng)。第三，測(cè)試前通過(guò)率定試驗(yàn)明確回彈儀的使用狀態(tài)，通常是在洛氏硬度hrc為60±2的標(biāo)準(zhǔn)鋼砧上向下垂直彈擊3次，平均率定值為80±2，如果結(jié)果不符合，那么需要調(diào)整或者校驗(yàn)回彈儀。為了進(jìn)一步保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，則可由至少兩人進(jìn)行回彈檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，緩慢完成整個(gè)檢測(cè)過(guò)程。

3.7 測(cè)試方法

基體主要測(cè)試項(xiàng)目為回彈、碳化深度、芯樣強(qiáng)度（試驗(yàn)墻）、抗壓強(qiáng)度（試驗(yàn)試塊）。按齡期3、28、60、90、180、365d共分為6組，其中試驗(yàn)墻以3個(gè)測(cè)區(qū)為一組，結(jié)果取平均值；試驗(yàn)試塊以5組試塊的數(shù)據(jù)為一組測(cè)試值，結(jié)果取平均值。養(yǎng)護(hù)為自然養(yǎng)護(hù)。①碳化深度。試驗(yàn)墻和試驗(yàn)試塊碳化深度測(cè)試、取值等均遵照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23—2011）執(zhí)行。試驗(yàn)試塊碳化深度測(cè)試面取已破壞的混凝土試塊測(cè)試回彈值的面。②回彈。試驗(yàn)墻和試驗(yàn)試塊回彈測(cè)試、取值等均遵照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23—2011）執(zhí)行。試驗(yàn)墻回彈測(cè)試為減少誤差，每個(gè)齡期取試驗(yàn)墻上、中、下測(cè)區(qū)進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)試塊回彈測(cè)試流程為擦凈試塊表面，以澆筑側(cè)面的兩個(gè)相對(duì)面置于壓力機(jī)的上下承壓板之間，加壓至80kN左右保持此壓力，在試塊的兩個(gè)側(cè)面按標(biāo)準(zhǔn)的操作方法分別彈擊8個(gè)點(diǎn)。同時(shí)混凝土回彈換算值按標(biāo)準(zhǔn)附錄A測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算表進(jìn)行換算。③強(qiáng)度測(cè)試。試驗(yàn)墻芯樣取樣、測(cè)試、取值等均遵照《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 384—2016）執(zhí)行。試驗(yàn)試塊制作、測(cè)試、取值等均遵照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GB/T 50081—2016）執(zhí)行[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)建筑體系的不斷進(jìn)步，我國(guó)建筑行業(yè)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，逐漸滿足了人們對(duì)于房屋質(zhì)量的需求。就目前在混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)中，比較常用的鉆芯法和回彈法來(lái)講，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)深入掌握兩種方法，在實(shí)際工作根據(jù)檢測(cè)工作計(jì)劃和目標(biāo)，靈活、合理采用兩種檢測(cè)方法。