建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度檢測技術(shù)研究

楊子強(qiáng)

（廣州市市政工程試驗(yàn)檢測有限公司，廣東 廣州 511300）

0 引言

一直以來，混凝土都是我國現(xiàn)代建筑施工的常用材料，與建筑工程的實(shí)際質(zhì)量息息相關(guān)。近年來，隨著建筑行業(yè)欣欣向榮，一些不良企業(yè)為了追求更大的經(jīng)濟(jì)利益，在物料的使用上以次充好，降低施工成本，導(dǎo)致建筑工程的質(zhì)量與預(yù)期目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。因此，對建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度檢測技術(shù)的研究是必要的。

1 建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度檢測的價值意義

建筑行業(yè)的發(fā)展不僅關(guān)系著人民的生活水平，而且對我國城市化建設(shè)以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面具有直接影響。在建筑工程的施工過程中，只有嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范進(jìn)行施工才能最大限度的保障建筑工程質(zhì)量，避免在工程竣工之后出現(xiàn)因施工技術(shù)不符合施工標(biāo)準(zhǔn)而出現(xiàn)的質(zhì)量問題，對人民的財產(chǎn)和人身安全埋下安全隱患。建筑混凝土現(xiàn)場施工是建筑工程眾多施工流程中的一項重要任務(wù)，尤其是混凝土物料的強(qiáng)度是否達(dá)到建筑施工要求，對建筑工程的最終質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。因此，為了保障混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)符合建筑規(guī)范、進(jìn)一步確保建筑工程的施工質(zhì)量，施工人員及時采取科學(xué)有效的混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)可以對混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，從而確認(rèn)混凝土物料是否符合建筑標(biāo)準(zhǔn)，對于保障建設(shè)工程的整體質(zhì)量具有著一定的價值意義。

2 建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度的幾種檢測技術(shù)

2.1 回彈法

施工人員利用回彈法對建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度進(jìn)行檢測的原理是通過對混凝土表層硬度的測量從而對混凝土所具備的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)估推算。這種方法的合理性在于建筑施工所用的混凝土外在表層硬度與抗壓程度之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，回彈法的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)對混凝土回彈值進(jìn)行測量，從而幫助施工人員認(rèn)知混凝土的表層硬度，為抗壓強(qiáng)度的預(yù)估做好鋪墊。如果混凝土具有較強(qiáng)的可塑性，就會造成混凝土能夠吸收更多的擊彈在混凝土表面的能量，降低反彈的能量，從而回彈值的數(shù)值就會相應(yīng)的下降，此時混凝土的強(qiáng)度與回彈值之間呈現(xiàn)正比例關(guān)系[1]。目前我國建筑工程在利用回彈法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測量時普遍采用中性回彈儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

利用回彈法雖然能夠?qū)炷恋膹?qiáng)度進(jìn)行檢測，但是在測試結(jié)果上如果不重視混凝土測量的影響因素，如混凝土等級、齡期、養(yǎng)護(hù)條件等，很容易導(dǎo)致測量誤差的出現(xiàn)，使混凝土測量的最終結(jié)果失真。例如在利用回彈法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度測量的實(shí)驗(yàn)中，研究人員選用了C25 和C30 兩種等級的混凝土，并對兩種混凝土采用相同的養(yǎng)護(hù)條件，然后分別在養(yǎng)護(hù)之后的7d、14d、28d、60d 和90d 的齡期來檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度測量的準(zhǔn)確性，具體的檢測數(shù)據(jù)如圖1 所示。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)圖的數(shù)值結(jié)果來看，兩種混凝土的標(biāo)準(zhǔn)值與回彈值之差都在可控的范圍之內(nèi)。另外，在養(yǎng)護(hù)剛開始一直到第14d，兩種混凝土的標(biāo)準(zhǔn)值與回彈值之間存在著一定的差距，但是隨著養(yǎng)護(hù)天數(shù)的推延，這種差距在不斷的縮小。從數(shù)據(jù)上來看，施工人員想要利用回彈法對建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度進(jìn)行檢測需要等到齡期推延到第28d 之后，混凝土表面的硬度層完全成型，才可以得到較為精準(zhǔn)的強(qiáng)度數(shù)值。

圖1 檢測數(shù)據(jù)

2.2 鉆芯法

2.2.1 鉆芯法的適用條件

在建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度監(jiān)測過程中，使用鉆芯法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度測量的方式是要對芯樣的試壓強(qiáng)度數(shù)值進(jìn)行獲取，進(jìn)而確定混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度。鉆芯法檢測技術(shù)與回彈法具有較大的差異，這種方式并不受齡期的影響，而且操作簡單便捷，檢測效率較高，鉆芯法取樣如圖2 所示。在實(shí)際的混凝土檢測過程中，當(dāng)以回彈法為代表的多種檢測方式對混凝土區(qū)域進(jìn)行檢測時常受到外在因素的影響造成數(shù)據(jù)存在誤差時，可以利用鉆芯法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測，以減少數(shù)據(jù)誤差的出現(xiàn)。另外，如果對一些曾遭受到火災(zāi)、化學(xué)侵蝕等建筑主體的混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測時，不建議使用大面積的檢測手段，而采用鉆芯法技術(shù)進(jìn)行微取樣，通過多次測試來獲取建筑整體的混凝土質(zhì)量。

圖2 鉆芯法取樣

2.2.2 鉆芯法的應(yīng)用要點(diǎn)

（1）鉆芯法準(zhǔn)備階段。

施工人員在安裝鉆心機(jī)底座時，應(yīng)該將鉆芯機(jī)的底座放置在構(gòu)件的表面，之后再利用膨脹螺絲對底座的穩(wěn)定性進(jìn)行加固處理，防止底座與構(gòu)件的表面之間留有縫隙[2]。這樣的布置可以避免鉆芯機(jī)投入檢測工作的使用時發(fā)生取樣不規(guī)范的現(xiàn)象，導(dǎo)致后續(xù)的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)存在失真情況，從而造成利用鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度的數(shù)據(jù)信息與真實(shí)的混凝土數(shù)據(jù)之間存在較大的誤差。

（2）鉆芯法進(jìn)行階段。

當(dāng)施工人員正式利用鉆芯法進(jìn)行混凝土取樣時，要格外注意對冷卻水水流強(qiáng)度的控制，最好維持在3L/min 的流量之內(nèi)，此時的水流量可以更加充分地對混凝土取樣時產(chǎn)生的碎屑進(jìn)行清洗，確保鉆芯機(jī)在工作過程中不會遇到阻礙現(xiàn)象。值得注意的一點(diǎn)是如果發(fā)生冷卻水的流量無法達(dá)到規(guī)定的流量需求時，施工人員要注意減緩取樣鉆進(jìn)的速度，如果鉆進(jìn)的速度依舊保持原有的速率，但是冷卻水對碎屑的清洗效果減弱，很容易造成由于碎屑清洗不凈而導(dǎo)致碎屑黏著在負(fù)責(zé)鉆進(jìn)的鉆頭上，不可避免地對鉆芯機(jī)造成損傷。當(dāng)利用鉆芯機(jī)成功完成取樣工作之后，需要按照采集時由上到下的排列順序，將采集到的芯樣樣本放置在芯樣存儲箱內(nèi)部，并注明芯樣的塊號信息。在鉆芯結(jié)束之后，需要施工人員對工程信息進(jìn)行記錄，如孔深、孔號、混凝土樁長等基本信息數(shù)據(jù)。以對現(xiàn)場拍照或視頻、筆記等方式完成鉆芯機(jī)取樣工作的第一手采集資料。

2.3 超聲波技術(shù)

利用超聲波技術(shù)對建筑混凝土施工現(xiàn)場強(qiáng)度進(jìn)行檢測能夠?qū)炷恋膹?qiáng)度完成數(shù)據(jù)采集，并且不會改變和破壞混凝土物料原本的物理性質(zhì)[3]。其工作原理是利用超聲波發(fā)射穿過混凝土物料之后返回所需要的時間，從而完成對超聲波脈沖速度的測量。在測量方式上，施工人員可以利用直接法來實(shí)現(xiàn)對超聲波脈沖速度的測量。該方法涉及三個主體，分別是混凝土試件、超聲波脈沖發(fā)生器和示波器，通過這三個主體構(gòu)成的超聲波系統(tǒng)，不僅能夠產(chǎn)生測量混凝土強(qiáng)度所需要的超聲波而且能夠?qū)Τ暡ù┻^混凝土試件整體所需要的時間。系統(tǒng)的工作流程依次是，先由超聲波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號可以使超聲波換能器產(chǎn)生可以穿過混凝土試件的超聲波，再由示波器顯示產(chǎn)生的信號。接收器的接收信號功能可以在超聲波達(dá)到混凝土試件末端時完成對超聲波的采集，再將采集到的超聲波進(jìn)行轉(zhuǎn)化，生成電信號，施工人員可以通過示波器來完成對信號的掌握。為了驗(yàn)證利用超聲波技術(shù)可以對建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度進(jìn)行檢測，研究人員分別制作了15MPa、25MPa 和35MPa 的混凝土試件，來對超聲波脈沖速度對混凝土強(qiáng)度檢測的準(zhǔn)確性，測量結(jié)果如表1 所示。

表1 混凝土試件的飛行時間與超聲波脈沖速度數(shù)據(jù)

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果證明，超聲波脈沖速度與混凝土的抗壓強(qiáng)度之間存在關(guān)聯(lián)特征，這也驗(yàn)證了在建筑混凝土現(xiàn)場施工中可以利用超聲波技術(shù)來對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測。在15MPa 抗壓強(qiáng)度的混凝土試件中，超聲波脈沖速度較低、25MPa 抗壓強(qiáng)度的混凝土試件中，超聲波脈沖速度居中，在35MPa 抗壓強(qiáng)度的試件中，超聲波脈沖速度較高。由此觀之，超聲波脈沖速度會隨著混凝土試件的抗壓強(qiáng)度提升而提升，所以利用超聲波技術(shù)可以對混凝土試件的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，幫助施工人員了解施工現(xiàn)場混凝土的強(qiáng)度數(shù)值。

2.4 后錨固法

后錨固法在建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度檢測過程中具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。首先是對混凝土檢測部位的損傷程度較小。一般來說，施工現(xiàn)場利用后錨固法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度的檢測僅僅需要45mm 左右的鉆孔深度即可，錨固件的長度在40mm 上下，需要錨固的深度剛剛達(dá)到30mm。在這樣的檢測條件下，后錨固法對混凝土的破壞性極其渺小。其次，檢測數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)。在混凝土等級、齡期、養(yǎng)護(hù)條件等因素相同的混凝土試件下，利用回彈法和后錨固法進(jìn)行比較的話，后錨固法產(chǎn)生的回歸曲線更高，這也就意味著后錨固法的檢測精度更高更具有可信性。最后，后錨固法的適用范圍比較廣泛[4]。但是利用后錨固法進(jìn)行混凝土的強(qiáng)度監(jiān)測，所需的步驟較為復(fù)雜，這就使得后錨固法雖然在精度上有一定的優(yōu)勢，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中由于涉及的步驟過于冗雜，效率較低、檢測的時間也普遍更長，所以在常規(guī)條件下的混凝土檢測中，該方式的使用頻率沒有前幾種檢測技術(shù)的使用頻率高。

3 提升混凝土強(qiáng)度現(xiàn)場施工檢測效率的建議

3.1 制定檢測計劃

隨著國家對建筑工程建設(shè)施工的關(guān)注程度以及人們對建筑質(zhì)量的要求愈發(fā)提升，施工單位對混凝土強(qiáng)度的檢測力度也逐漸得到了強(qiáng)化，開始重視各項混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)在施工現(xiàn)場的使用。為了在保證混凝土檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下不影響工程的施工進(jìn)度，施工單位應(yīng)該對混凝土強(qiáng)度的檢測制定一項具有可行性的計劃。一方面，施工人員不能街道混凝土強(qiáng)度檢測的任務(wù)就盲目利用檢測方法開展檢測工作，這樣的檢測行為不僅平白浪費(fèi)時間和精力，而且最終得出的檢測結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)可能存在著較大偏差，因此，施工人員要充分結(jié)合本工程的具體概況，選擇適配的混凝土強(qiáng)度監(jiān)測技術(shù)。另一方面，在進(jìn)行檢測工作之前，施工人員要具體考察工程內(nèi)部對混凝土檢測能夠產(chǎn)生影響的多種因素，并預(yù)估檢測計劃是否具備可行性，如果在某些層面存在阻礙檢測技術(shù)應(yīng)用的問題，施工人員要對其加以解決，為檢測技術(shù)的正常運(yùn)用鋪路。

3.2 多種檢測技術(shù)聯(lián)合使用

通過上文對混凝土強(qiáng)度監(jiān)測技術(shù)的分析研究來看，雖然四種檢測技術(shù)在宏觀上存在著條件差異性，但不得不承認(rèn)的是在細(xì)節(jié)方面，幾種技術(shù)還存在著一定的互聯(lián)互通的特性。因此，如果施工人員想要對混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，就可以針對混凝土施工的實(shí)際情況，來采取多種檢測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對混凝土強(qiáng)度的檢測，不必拘泥于一種技術(shù)的使用情況。另外，施工人員在利用多種檢測技術(shù)時，應(yīng)注意技術(shù)層面的優(yōu)勢互補(bǔ)，回彈法與超聲波技術(shù)相結(jié)合形成的超聲回彈法就是最好的例子。

3.3 分批次完成對施工現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度的檢測

現(xiàn)階段，不少混凝土工程在進(jìn)行混凝土施工時普遍采用泵送的形式[5]。所以，在配合比、原材料和振搗等條件相同的情況下，養(yǎng)護(hù)工作就成為對混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響的一項決定性因素。有鑒于此，在現(xiàn)行的混凝土強(qiáng)度檢測的評判標(biāo)準(zhǔn)對混凝土的類別進(jìn)行了劃分，即同一批驗(yàn)收的混凝土建筑施工工程要由配合比、生產(chǎn)工藝技術(shù)、齡期以及混凝土的強(qiáng)度都相同的混凝土物料來構(gòu)建完成。對于因養(yǎng)護(hù)條件不同而造成混凝土出現(xiàn)較大離散的情況，不應(yīng)該將其作為單一的整體進(jìn)行質(zhì)量評估，缺乏一定的科學(xué)性，在很大程度上會將該混凝土施工工程判定為不達(dá)標(biāo)狀況。所以，在混凝土施工項目的劃分過程中，相關(guān)檢測人員要注意分類的重要性，以分批次進(jìn)行檢測的方式來實(shí)現(xiàn)對不同類別混凝土施工工程的強(qiáng)度檢測，以保障檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，施工人員在對建筑混凝土現(xiàn)場施工強(qiáng)度進(jìn)行檢測時應(yīng)當(dāng)注意各項檢測技術(shù)的基本特征和原理，針對不同的混凝土施工工況合理運(yùn)用檢測技術(shù)，以保障檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)性。同時，要注意提前制定檢測計劃、多種技術(shù)的聯(lián)合使用、分批次檢測等方式來提高混凝土建筑施工強(qiáng)度的效率和質(zhì)量。