建筑工程中混凝土強(qiáng)度的檢測方法

吳飛WU Fei

（巨野縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，菏澤 274900）

0 引言

混凝土是建筑工程中常用的一種材料，其質(zhì)量直接影響到建筑物的安全性和使用壽命。所以，對建筑項目進(jìn)行質(zhì)量檢驗至關(guān)重要，強(qiáng)度是影響混凝土其他性能的重要因素?；炷恋膹?qiáng)度測試有多種方法，包括試塊法、回彈法、超聲波法、鉆芯法、拉拔法等，各有優(yōu)劣。據(jù)此，本文以某高速公路項目為例，采用回彈法對該建筑工程中混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

1 建筑工程混凝質(zhì)檢常見的問題

在施工過程中，混凝土的質(zhì)量檢驗是施工過程中十分關(guān)鍵的一步，它直接影響到施工過程中的質(zhì)量與安全。在混凝土施工過程中，存在很多常見問題，需要混凝土檢驗人員及時發(fā)現(xiàn)和解決。建筑工程混凝土質(zhì)檢常見問題特征及處理方式如表1 所示。

表1 建筑工程混凝土質(zhì)檢常見問題特征及處理方式

在建筑工程中，混凝土是最重要的材料，它對工程的質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用。強(qiáng)度高則使用壽命較長，耐磨抗壓性能也相應(yīng)較高；而如果混凝土的強(qiáng)度太弱，容易帶來一系列的起砂起灰、開裂、耐磨性差、抗?jié)B性差等缺點，還需要一筆較大資金對其進(jìn)行翻新。回彈法是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測中常用的一種非破損試驗方法。

2 回彈法檢測

回彈法檢測原理是利用回彈錘在混凝土表面的反彈情況，推算出混凝土的強(qiáng)度、密度等質(zhì)量指標(biāo)。具體過程是將回彈錘在混凝土表面平穩(wěn)地垂直落下，然后根據(jù)回彈高度計算出混凝土的彈性模量，再通過經(jīng)驗公式進(jìn)行計算從而得出混凝土的強(qiáng)度等指標(biāo)。

相較于其他檢測方法，回彈法檢測具有以下優(yōu)勢：

①便捷快速：回彈法檢測無需取樣試驗，只需要在混凝土表面進(jìn)行回彈測量即可，檢測速度更快，能夠大大節(jié)省時間成本。

②準(zhǔn)確可靠：回彈法檢測采用先進(jìn)的儀器設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度測量，結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠。

③廣泛適用：回彈法檢測適用于各種混凝土結(jié)構(gòu)，無論是新建還是老化的混凝土都能夠進(jìn)行檢測，具有廣泛的適用性。

回彈法檢測也存在一些局限性，比如不適用于表面不平整的混凝土結(jié)構(gòu)、無法測量深層結(jié)構(gòu)等。因此在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的方法進(jìn)行混凝土質(zhì)量檢測。

3 案例分析

3.1 工程概況

隨著交通事業(yè)的發(fā)展，高速公路建設(shè)已成為國家重點工程。某高速公路工程中，主橋長度約為線路全長的95%，其設(shè)計方法是通過主橋設(shè)計來實現(xiàn)的。其中大部分都是預(yù)張預(yù)應(yīng)力混凝土工字梁，采用了預(yù)張預(yù)應(yīng)力混凝土工字梁。為確保施工質(zhì)量，在施工過程中采取了“全張拉法”，按設(shè)計圖的規(guī)定，梁的強(qiáng)度必須在85%以上，28 天后才能進(jìn)行“全張”。為了提高周轉(zhuǎn)效率，研發(fā)了一套自動控制熱模蒸汽養(yǎng)生模板系統(tǒng)，一般情況下，只需要2 到3 天就可以放張出廠，大大降低了工程周期和人工成本。同時，還對梁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，采用了輕量化的材料，使得每片梁體的重量得到了有效的降低，進(jìn)一步降低了工程成本。

3.2 試驗方法

按照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》中的規(guī)定，在預(yù)制梁施工現(xiàn)場，制備出51 個規(guī)格為150x150x150mm 的C70 混凝土抗壓強(qiáng)度試件。試件的養(yǎng)護(hù)條件與預(yù)制梁的養(yǎng)護(hù)條件一樣，其抗壓強(qiáng)度齡期為2～29 天，其中2～7 天、14 天和28 天的試件數(shù)量為2～7 塊，其余齡期試件數(shù)量為1 塊。通過這些試件的測試，可以對混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行評估和控制，確保預(yù)制梁的質(zhì)量和安全性能。

試驗前，為了保證儀表達(dá)到校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，首先用兩種高強(qiáng)度的金屬砧板對其進(jìn)行率定。把樣品放到壓力機(jī)上，把樣品壓至大約60kN，并維持這個壓力。然后，采用4.5 J型超高強(qiáng)度回彈裝置，分別在兩條對角線上進(jìn)行8 次測量，共計16 個測點，并進(jìn)行試驗。試驗結(jié)束后，卸載并將試件轉(zhuǎn)動90 度，放置于壓力機(jī)中，利用5.5J 高強(qiáng)回彈儀，在其他兩個相反的側(cè)面上，對8 個測點進(jìn)行彈擊，共計16 個測點，并將試驗結(jié)果進(jìn)行記錄。試驗結(jié)束后，必須將試驗樣品的重量降到最低。其施工方法為：將試樣兩側(cè)置于上、下兩塊承載板中間，按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》中的規(guī)定，對其施加荷載，直至其失效為止。在此過程中，需要計算試件的抗壓強(qiáng)度實測值。通過降重處理，可以保證試件的準(zhǔn)確性和可靠性，從而更好地評估材料的性能。

3.3 實驗結(jié)果

3.3.1 回彈代表值比較

根據(jù)與試件對應(yīng)的2 組16 個測點的回彈值，除去3個最大值和3 個最小值，再將剩余10 個有效回彈值的平均值，即為該試件中兩種高強(qiáng)回彈儀的回彈代表值。在4.5J 和5.5J 的高強(qiáng)回彈儀上，有代表性的回彈值如表2所示。

圖1 兩種強(qiáng)度試樣的彈性表征值散點圖

表2 兩種回彈儀換算強(qiáng)度值與抗壓強(qiáng)度值差值統(tǒng)計表 單位：MPa

針對高強(qiáng)回彈儀的對比結(jié)果，可以通過降重來解決5.5J 高強(qiáng)回彈儀回彈距離較短的問題。降重是指在高強(qiáng)回彈儀的基礎(chǔ)上增加附加重量，以達(dá)到消耗相同勢能的目的，從而提高回彈距離。在5.5J 高強(qiáng)回彈儀中增加適當(dāng)?shù)母郊又亓浚梢杂行У亟档屠椈傻膭偠认禂?shù)，從而提高回彈距離。通過降重技術(shù)，可以在保持高強(qiáng)回彈儀其他參數(shù)不變的情況下，有效地提高回彈距離，達(dá)到更準(zhǔn)確的測試結(jié)果。

3.3.2 回彈換算值與試件抗壓強(qiáng)度值比較

本次實驗使用4.5J 和5.5J 高強(qiáng)回彈儀測試不同齡期混凝土試件的回彈值，并按照《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程》附錄A 和附錄B 中的強(qiáng)度換算表得到了強(qiáng)度換算值。通過對比回彈換算值與試件抗壓強(qiáng)度值，可以看出兩者之間存在一定的關(guān)系。對于同一齡期試樣，用5.5 J 的高強(qiáng)度回彈計測得的轉(zhuǎn)換回彈比用4.5 J 的高強(qiáng)度回彈計測得的轉(zhuǎn)換回彈與用5.5 J 的高強(qiáng)度回彈更相近。具體結(jié)果如圖2 所示。

圖2 兩種高強(qiáng)回彈儀器在不同年齡階段的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換與樣品壓縮強(qiáng)度的關(guān)系

由圖2 中的比較可知，這兩臺高強(qiáng)度的回彈儀的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換數(shù)值低于試樣的壓縮強(qiáng)度數(shù)值。這表明，兩種測量方法得到的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換結(jié)果都比較保守，但是這種方法可以使混凝土的真實強(qiáng)度大于測量結(jié)果，因此可以保證其回彈性能是合格的。而對于工字形截面梁回彈強(qiáng)度測試，為了確保其符合要求，需要對其進(jìn)行較大幅度的提高，以便于對其進(jìn)行施工質(zhì)量的監(jiān)控。對于相同的樣品，5.5 J 的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換值要高于4.5 J 的樣品，且與樣品的抗壓強(qiáng)度比較相近。

3.3.3 回彈強(qiáng)度換算值與試件抗壓強(qiáng)度值的差值比較

從直方圖（圖3、圖4）中可以看出，兩臺高強(qiáng)回彈儀的差值分布相似，均呈現(xiàn)出集中分布的趨勢，但是4.5J 高強(qiáng)回彈儀的差值分布相對來說更加集中，差異性更小。而從統(tǒng)計表2 中可以看出，兩種高強(qiáng)回彈儀的平均差值均在可接受范圍內(nèi)，且標(biāo)準(zhǔn)差相對較小，說明數(shù)據(jù)的可靠性較高。

圖3 4.5J 高強(qiáng)回彈儀換算強(qiáng)度值與抗壓強(qiáng)度值差值直方圖

圖4 5.5J 高強(qiáng)回彈儀換算強(qiáng)度值與抗壓強(qiáng)度值差值直方圖

3.3.4 回彈代表值與抗壓強(qiáng)度值散點圖同測強(qiáng)曲線的對比

根據(jù)圖5 和圖6 的散點圖可以得出，5.5 J 型高密度回彈計所得到的測試數(shù)據(jù)與樣品的壓縮強(qiáng)度值之間的關(guān)系基本上沿回彈譜線的下邊緣進(jìn)行，其上邊緣與下邊緣處的散點處的坡度大致一致，確保C70 工字形梁回彈強(qiáng)度參數(shù)和構(gòu)造都是合格的。而4.5 J 型的高強(qiáng)度回彈計，其強(qiáng)度曲線冗余度過大，則會造成回彈測試值不高。

圖5 4.5J 高強(qiáng)回彈儀的強(qiáng)度特征值和壓縮強(qiáng)度值的散點圖

圖6 5.5J 高強(qiáng)回彈儀的強(qiáng)度特征值和壓縮強(qiáng)度值的散點圖

3.3.5 兩種高強(qiáng)回彈儀在預(yù)制梁廠現(xiàn)場檢測對比

在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中，采用兩種不同類型的高強(qiáng)回彈儀，測定了12 個2～3 日齡工字形組合梁板的回彈強(qiáng)度。每片梁分別檢測了10 個測區(qū)，共檢測了240 個測區(qū)。根據(jù)兩種高強(qiáng)回彈儀的回彈強(qiáng)度推定結(jié)果（詳見圖7），可以得出梁的整體質(zhì)量情況。這項工作對于保證梁的質(zhì)量以及工程的安全至關(guān)重要。

圖7 兩種高強(qiáng)回彈儀現(xiàn)場檢測強(qiáng)度推定值折線圖

根據(jù)圖7 的比較結(jié)果可以看出，5.5J 和4.5J 高強(qiáng)回彈儀之間存在著很大的差異，差值集中在4.4～13.2MPa 之間，平均值為9.2MPa。這個結(jié)果基本與室內(nèi)試件上檢測的差值平均值9.5MPa 相似。此外，結(jié)果顯示，5.5 J 的高強(qiáng)回彈與相同養(yǎng)護(hù)條件下的相同截面梁抗壓強(qiáng)度相差不大，只有-3.0～3.6MPa，因此5.5J 的高強(qiáng)度回彈較適用于原位測試及強(qiáng)度判斷。由此可以斷定：5.5J 高強(qiáng)回彈儀是一種更加可靠和準(zhǔn)確的現(xiàn)場檢測工具。

3.4 實驗結(jié)論

①根據(jù)該依托項目的情況，采用《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程》中給出的測試數(shù)據(jù)，5.5 J 高強(qiáng)回彈測量數(shù)據(jù)與4.5 J 相比，具有較好的轉(zhuǎn)換精度。同時，該依托項目中的C70 工字梁需要保證回彈強(qiáng)度數(shù)據(jù)合格，以確保結(jié)構(gòu)物合格。因此，使用5.5J 高強(qiáng)回彈儀可以確保該工字梁的強(qiáng)度檢測更為準(zhǔn)確，并且有合理的富余量。②該C70 混凝土的齡期強(qiáng)度表現(xiàn)出逐漸上升的趨勢，在28 天內(nèi)，其強(qiáng)變化幅度在10MPa 左右，但在以后的時間內(nèi)，其變化幅度相對較小。通過對該實驗結(jié)果的分析，消除了對該問題的懷疑，為測試高強(qiáng)混凝土的回彈性性能奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

混凝土工程的質(zhì)量關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性和可靠性。因此，混凝土工程的質(zhì)檢工作至關(guān)重要?；炷翉?qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計要求，是質(zhì)檢工作中主要問題。如果混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求，就需要加強(qiáng)原材料管理，對原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查和選擇。對不合格的混凝土進(jìn)行重新施工或拆除重建。對于已經(jīng)施工的混凝土結(jié)構(gòu)，可以采取加固、修補(bǔ)等措施，保證結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性?？傊炷凉こ痰馁|(zhì)檢和處理是建筑工程中非常重要的環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格按照規(guī)定操作，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，以確保建筑物的安全和穩(wěn)定。