鉆芯修正回彈法檢測混凝土強度的分析

彭衛(wèi)星

（中交建筑集團有限公司，北京 100022）

1 引言

混凝土質(zhì)量評價指標較多，強度屬于基礎指標，現(xiàn)階段可選擇的強度檢測方法多種多樣，在建筑工程中以回彈法較為主流，原因在于此方法兼具操作便捷、不損傷被測結構、效率高等優(yōu)勢。但遇到混凝土表面粗糙、假性碳化、內(nèi)部和表面質(zhì)量不一致等情況時，則難以有效應用回彈法。鉆芯法的直觀性良好，可更加準確地反映混凝土強度，但存在混凝土結構受損問題。為此，可考慮鉆芯法和回彈法的綜合應用方式，用鉆芯檢測結果檢驗回彈檢測結果，獲得準確可靠的混凝土結構強度檢測數(shù)據(jù)。

2 項目概況

某住宅工程，地下2 層，地上16 層。各部位施工所用混凝土的強度等級為：基礎墊層C15；基礎C30；-2 層～1 層的墻、柱均為C35，剩余各層的墻、柱均為C30；主體梁板為C30。建設單位懷疑-1 層剪力墻混凝土強度不達標（未達到C35 混凝土的強度要求），為探明真實強度，由具有資質(zhì)的第三方以鉆芯法和回彈法進行強度檢測，驗證實際情況。針對梁、柱進行檢測，在獲取到的30 對數(shù)據(jù)中，高徑比不符合5 個，芯樣有原始裂紋且有鋼筋1 個，行標、省標回彈強度值＞60 MPa 的4 個，芯樣有氣孔的1 個。

實測鉆芯法強度為35.7～39.9 MPa，實測回彈強度推定値為29.7～36.0 MPa，具體如圖1 所示。相同構件以不同方法檢測時產(chǎn)生的混凝土強度結果存在差異，具有鉆芯法所測結果高于回彈法的特點，且高于設計強度。

圖1 鉆芯法與回彈法應用示意圖

3 強度檢測結果產(chǎn)生差異的原因

以回彈法和鉆芯法針對同一混凝土構件進行檢測時，測定的強度推定値 存在差異。原因包括：

1）混凝土構件澆筑不到24 h 便拆模，養(yǎng)護周期較短，構件表面的水分于短時間內(nèi)快速散失，不利于水泥膠凝材料的正常反應，導致結構內(nèi)部和表面的質(zhì)量存在差異，針對此類結構進行強度檢測時，具有回彈值較低的特殊性；

2）混凝土結構施工所用模板為膠合板，經(jīng)過多次周轉(zhuǎn)使用后，表面受損，若將此部分受損的模板用于施工，難以保證混凝土表面的施工質(zhì)量，例如，有平整度低、局部受損等問題，導致實測回彈強度偏低；

3）泵送混凝土時作業(yè)不規(guī)范，例如，施工人員隨意加水而導致混凝土的坍落度偏高，泵送完成后堆積大量浮漿，在此條件下做回彈檢測后，由于浮漿的干擾而導致實測結果低于真實值，缺乏參考價值；

4）混凝土中的礦粉、粉煤灰等材料摻量過高，前期強度低，回彈值低。

4 鉆芯法和回彈法的比較

鉆芯法是向混凝土結構取芯樣進行檢驗，可真實反映混凝土的強度，但存在損傷混凝土結構、員工勞動強度高、操作較為煩瑣等局限性，因此，在混凝土強度檢測中通常將其作為回填法檢測結果的補充，以獲得更加完善與準確的強度檢測結果?；貜椃ê豌@芯法的優(yōu)缺點，如表1 所示。

表1 回彈法與鉆芯法優(yōu)缺點對比

5 鉆芯修正回彈法在混凝土強度檢測中的應用

聯(lián)合采用鉆芯法和回彈法，以獲得更加完善且準確的檢測結果。思路為：向被測結構取芯樣，做抗壓強度試驗，據(jù)此對結構內(nèi)部的完整性、抗壓強度做出判斷；同時根據(jù)回彈法換算強度進行結構的深入分析，重點評價結構混凝土的勻質(zhì)性；經(jīng)過兩種方法的應用后，獲得相同部位不同方法的檢測數(shù)據(jù)，對結果做對比分析，盡可能準確地判斷混凝土結構的強度。聯(lián)合采取鉆芯法和回填法，充分融合兩項方法的優(yōu)勢，無論在保證檢測結果可靠性還是提高效率等方面均有優(yōu)勢。

5.1 修正芯樣的鉆取

鉆芯取樣，用此方法的測試結果修正回彈法測定的混凝土強度，發(fā)揮出鉆芯取樣高準確性的優(yōu)勢，獲得更加準確的強度檢測結果。鉆芯取樣部位與被修正方法的檢測部位需保持一致，按照此要求，應做到取芯部位與某回彈測區(qū)重合，且鉆芯取樣不可發(fā)生在對結構受力有明顯影響以及結構存在嚴重缺陷的部位。數(shù)量方面，按相同檢驗批考慮，應至少準備6 個標準芯樣試件用于強度檢測結果的修正，必要時增加數(shù)量以保證修正結果的準確性?？紤]到芯樣強度的離散性問題，可適當增加芯樣的數(shù)量，保證修正結果的有效性，按照此思路，通常需取9～12 個芯樣。

5.2 修正方法的選用

總體修正量法，按式（1）、式（2）計算推定區(qū)間，要求抗壓強度樣本均值在推定區(qū)間內(nèi)。

式中，μ1、μ2分別為推定區(qū)間強度的上限值和下限值；m為樣本強度均值；k為推定系數(shù)；s為樣本標準差。

在明確推定區(qū)間后，判斷芯樣的樣本均值是否在該區(qū)間內(nèi)，若在，則表明總體修正量法具有可行性，予以采用。此外，還可從芯樣試件強度離散性的角度進行分析，總體修正量法在離散性較小時具有可行性，否則不宜采用此方法。若芯樣試件強度均值不滿足條件，應進行修正，可行的方法有對應樣本修正量法、一一對應修正系數(shù)法等，具體應以修正效果最佳化為基本要求進行選取。

5.3 不同修正方法的修正計算

5.3.1 總體修正量法修正計算

修正公式如下：

式中，Δtot為總體修正量；fcor,m為芯樣試件換算抗壓強度樣本的均值；fccu,mo為被修正方法檢測得到的換算抗壓強度樣本的均值；fccu,i為修正后的混凝土強度；fccu,io為修正前的混凝土強度。

芯樣試件換算抗壓強度fccu,i的樣本均值計算方法為：

式中，n為芯樣數(shù)量。

若采用總體修正量法，按照測區(qū)強度換算值加1 個修正量的方法進行，經(jīng)過修正后，樣本標準差并未出現(xiàn)變化，即以該方法進行修正后樣本的標準差未受到影響，修正前后保持一致。

對比來看，對應樣本修正法與總體修正量法所采用的修正公式并無差異，但兩者的計算方式有所不同。修正后的測區(qū)換算抗壓強度和芯樣換算強度各自的樣本均值存在差異，標準差在修正前后保持一致。

5.3.2 對應樣本修正系數(shù)計算

計算方法如下：

式中，fccu,mo,1oc為回彈法測得的與芯樣測區(qū)換算抗壓強度樣本均值；η1oc為修正系數(shù)；修正前與修正后，樣本標準差發(fā)生變化，究其原因，與樣本修正系數(shù)法的計算方式有關，而此方面的特殊性也正是該方法與修正量法的顯著區(qū)別。

5.4 強度推定

若未知檢測批的標準差為，在進行強度推定時需要重點考慮的是推定區(qū)間的上限值和下限值，在此基礎上進行計算，得到相應的強度推定結果。檢測批的標準差＜7 為未知時，計量抽樣檢測批具有95%保證率的標準值（0.05 分位值）與的推定區(qū)間上限值和下限值按式（8）、式（9）計算：

式中，xk,1、xk,2為標準值（0.05 分位值）推定區(qū)間強度的上、下限值；m為修正后的樣本強度均值；k1、k2為推定系數(shù)；s為修正后的樣本標準差。

在強度推定計算中，k1、k2的選取尤為關鍵，取值對推定計算結果有明顯的影響。根據(jù)檢測批的測區(qū)數(shù)確定樣本容量，采取此方法的理由在于：無論樣本均值還是標準差，兩項數(shù)據(jù)的確定均基于測區(qū)數(shù)計算而得，因此兩者需保持一致。需注意，樣本容量不可根據(jù)構件數(shù)進行確定。

6 實例計算

6.1 修正量法

按照式（1）、式（2）計算樣本抗壓強度的上限值和下限值：

分析數(shù)據(jù)關系可知，0.8 MPa＜5 MPa，0.8 MPa＜38.4 MPa×0.1=3.84 MPa，從該關系來看，總體修正量法在本工程中具有可行性。

按照式（3）的方法進行計算后，確定修正量為：38.4-29.9=8.5 MPa。從計算結果來看，修正后的強度值達到C35 的設計強度要求。檢驗批混凝土強度如表3 所示。

表3 修正量法檢驗批混凝土強度

6.2 修正系數(shù)法

在各構件分別選取2 個區(qū)，向各自對應回彈區(qū)鉆芯取樣進行檢驗。修正系數(shù)取1.21 値，將測區(qū)強度推定 乘以修正系數(shù)，計算結果顯示混凝土強度達到設計強度C35 的要求。檢驗批混凝土強度，如表4 所示。

表4 修正系數(shù)法檢驗批混凝土強度

7 混凝土強度檢測的注意事項

混凝土強度的檢測方法多樣，不同方法的適用性存在差異，需結合檢測方法的特點、被測混凝土結構的特性等做綜合分析，經(jīng)過比選后確定操作可行、結果可靠的檢測方法，思路如下：

1）對于內(nèi)部存在質(zhì)量缺陷或內(nèi)部和表層質(zhì)量不一致的混凝土，不宜采用回彈法進行強度檢測，原因在于此時的檢測結果缺乏可靠性；

2）混凝土強度推定值受多因素的影響，碳化深度屬于重點檢測指標，在強度檢測時需排除碳化深度測量時的異常狀況，其中，不容忽視的是混凝土的假性碳化；

3）若混凝土的齡期較長，在進行混凝土強度檢測時不宜采用回彈法，此時的強度測試可采用鉆芯修正回彈的方法進行，以取得更加準確的檢測結果；

4）回彈法雖可用于混凝土強度檢測，但測區(qū)范圍有限，例如在高強混凝土測強時缺乏可行性，為應對該方法在此測強條件下的不適性，需要調(diào)整為其他可行的方法，例如，鉆芯法或超聲回彈綜合法，在高性能混凝土的強度檢測中可行；

5）回彈法在泵送混凝土的強度檢測中缺乏可行性，較為適宜的是后裝拔出法，或參照地方標準開展強度檢測工作；

6）雖然混凝土強度檢測方法的原理可靠，但仍有可能存在結果不準確的問題，因此，經(jīng)過檢測后不宜盲目給出結論，原因在于強度檢測結果的準確性受到材料材質(zhì)的特殊性、儀器的運行精度、員工操作水平等因素的影響，因此，需要對關鍵影響因素進行全面的考量后再進行混凝土強度的判斷，以便得到更加準確的混凝土強度檢測結果。

8 結語

綜上所述，隨著工程技術的發(fā)展，混凝土結構強度檢測可選擇的方法愈發(fā)豐富，其中，頗具代表性的有鉆芯法和回彈法，各自均有優(yōu)缺點，根據(jù)檢測效果最佳化的原則，可聯(lián)合采用，即鉆芯修正回彈法，以不同的方法測量混凝土強度后，對檢測數(shù)據(jù)做對比分析。在本文中，提出鉆芯修正回彈法，經(jīng)過分析后，發(fā)現(xiàn)兩種方法的強度平均值及推定值基本接近，修正量法對標準差無影響，但混凝土強度均值與芯樣樣本均值在修正后有所變化?？傮w來看，鉆芯修正回彈法屬于集多項優(yōu)勢于一體的方法，在客觀反映混凝土強度的同時，還可反映混凝土檢驗批質(zhì)量均勻程度，綜合應用效果良好，富有推廣價值。