回彈法檢測混凝土強(qiáng)度的準(zhǔn)確性研究

蘇漢飛　汪清河　夏信友

摘 要：為確保結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，首先要做好結(jié)構(gòu)的檢驗工作。在結(jié)構(gòu)檢驗工作中最重要的一項就是混凝土強(qiáng)度檢測。在混凝土強(qiáng)度的檢測方法中，由于回彈法具有操作簡單便捷、評定速度快等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。本文將對回彈法和回彈儀進(jìn)行簡單的介紹，并對其檢測混凝土強(qiáng)度的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：回彈法;混凝土強(qiáng)度;檢測;準(zhǔn)確性

中圖分類號：TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

混凝土由于會受到構(gòu)成原材料、外加劑、制造工藝水平等因素的影響，其強(qiáng)度和性能都會有所不同;而混凝土的強(qiáng)度是混凝土結(jié)構(gòu)中最重要的評價指標(biāo)，目前常用的檢驗混凝土強(qiáng)度的方法有立方體抗壓強(qiáng)度試驗法、鉆芯法、回彈法等。

立方體抗壓強(qiáng)度試驗法是將邊長制作成150 mm新拌混凝土的立方體試件養(yǎng)護(hù)到指定的齡期后，利用壓力試驗機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度測試。這種測試方式雖然結(jié)果準(zhǔn)確度高，數(shù)據(jù)直觀可視，但是容易受到施工條件或主客觀因素的影響，而且無法完全反映出工程實體的強(qiáng)度，通常用于仲裁測試或工程驗收。

鉆芯法是在混凝土結(jié)構(gòu)物上鉆取圓柱體芯樣，經(jīng)過篩選加工后再放到壓力試驗機(jī)上做抗壓測試。這種方式雖然可以對工程中混凝土的實際強(qiáng)度進(jìn)行精確的檢測，但是實際操作中會對混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件造成損壞，使建筑物的原始受力情況遭到破壞，因此很少在實際中進(jìn)行使用。

回彈法測量混凝土強(qiáng)度主要是在混凝土表面進(jìn)行的無損檢測，以不損壞混凝土結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對其硬化后的強(qiáng)度進(jìn)行測評。相對于前面介紹過的兩種方法而言，回彈法具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：操作簡單便捷，使用靈活性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性高等?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，目前我國工程質(zhì)量控制大多會選擇使用回彈法進(jìn)行測評。但是由于回彈法測量混凝土強(qiáng)度時容易受到原材料、外加劑、建造工藝等因素的影響，測量的精確度還需要進(jìn)一步研究分析，目前回彈法測得的數(shù)據(jù)也僅用作參考，而無法用作評判混凝土是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。

1 回彈儀工作原理

回彈法是通過測量混凝土的硬度進(jìn)而推求混凝土的抗壓強(qiáng)度，由于混凝土的抗壓強(qiáng)度與其表面的硬度存在相關(guān)性，所以在應(yīng)用回彈法檢測混凝土強(qiáng)度前，應(yīng)先確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表層干凈，避免浮漿等問題影響檢測結(jié)果;除此之外，還應(yīng)確?；炷帘砻娴母稍铮绻炷镣獗碛谐睗瘳F(xiàn)象應(yīng)先進(jìn)行干燥處理，以免對外層混凝土造成灼傷，也避免混凝土含水量的變化對混凝土外表硬度造成影響。

回彈儀是在重錘中利用彈簧對其進(jìn)行加力，當(dāng)彈簧松開時，沖擊桿會產(chǎn)生一種恒定的力量并向測試表面進(jìn)行樁基。二擋重錘被撞擊產(chǎn)生回彈時，滑塊的會談將達(dá)到峰值，此時使用標(biāo)尺記錄下重錘反彈的間距。反彈間距和彈簧原長度之比為回彈值，通過測量回彈值的大小即可間接推斷出混凝土的強(qiáng)度。例如，混凝土的強(qiáng)度較低，則受到彈擊能量時就會吸收更多能力，反彈力就變小，故而回彈值就小，反之同理。上述原理即可得出混凝土強(qiáng)度大小與回彈值大小在一定程度上成正比關(guān)系。

回彈儀的彈擊能量計算方法如下：

式中：A1為使混凝土產(chǎn)生塑性變形的功;A2為使彈擊錘、彈擊桿及混凝土產(chǎn)生彈性變形的功;A3為彈擊錘和指針工作中因摩擦損耗的功;A4為彈擊錘和指針工作中克服空氣阻力的功;A5為混凝土產(chǎn)生塑性變形時增加自由表面所損耗的功;A6為混凝土構(gòu)件的顫動和彈擊桿與混凝土表面移動而損耗的功。在試驗過程中，如果混凝土構(gòu)件剛度足夠大，在回彈過程中回彈儀可保持與混凝土表面緊貼時，所產(chǎn)生的功的損耗對于回彈值的影響基本可以忽略不計;如果混凝土構(gòu)件無法與回彈儀保持緊貼時，由所產(chǎn)生的功的損耗不可以忽略不計。

在測量過程中，回彈儀的準(zhǔn)確度會受到很多外在因素的影響，例如由于混凝土的骨架結(jié)構(gòu)中充滿不同的原材料，當(dāng)強(qiáng)度較大的原材料剛好出現(xiàn)在測量點(diǎn)時，回彈儀測得的數(shù)據(jù)值會偏大，反之同理。除此之外溫濕度等因素也會對回彈儀測得的硬度值造成一定程度的影響，故而回彈儀的測量結(jié)果是具有不穩(wěn)定性的。

2 試驗材料及方法

本文將依據(jù)相關(guān)規(guī)程中的立方體試塊抗壓強(qiáng)度的測量方法，以及其中的回彈法測量方法，對某項目的混凝土進(jìn)行對比測量，測試組與對比組所取用的樣品均為同一批次所制作的混凝土。

3 分析研究混凝土回彈法測定強(qiáng)度的準(zhǔn)確性

3.1 預(yù)加應(yīng)力對試驗的影響

根據(jù)回彈法的具體工作原理可知，我們將應(yīng)力預(yù)加到標(biāo)準(zhǔn)試塊后再進(jìn)行試驗，防止出現(xiàn)誤差較大的現(xiàn)象發(fā)生而導(dǎo)致測量結(jié)果失真。測量結(jié)果的準(zhǔn)確性的直接影響因素便是預(yù)加應(yīng)力值，預(yù)加較小的應(yīng)力，導(dǎo)致能量損耗在測量過程中無法消除;較大的應(yīng)力，回彈值會增大幅度會隨著應(yīng)力的增大而增加，所以預(yù)加應(yīng)力值應(yīng)該合理適宜進(jìn)而保證試驗結(jié)果可取。通過試驗研究得出：本文混凝土強(qiáng)度等級不同，施加不同應(yīng)力，最終確定預(yù)加應(yīng)力范圍是：60 kN～80 kN。

3.2 分析混凝土采用回彈法測量的準(zhǔn)確性

影響準(zhǔn)確性的因素較多，主要包括：養(yǎng)護(hù)條件、齡期、混凝土等級和成型方式。以下便針對這四種影響因素逐一分析。

3.2.1 分析混凝土強(qiáng)度等級差異測得回彈值的準(zhǔn)確性

標(biāo)準(zhǔn)值和回彈值差異較大的是等級較低的混凝土，但是都不超過15%，在可控范圍內(nèi)。隨著不斷增大的等級，二者差值越來越小，所以，謹(jǐn)慎對待混凝土等級較低時，采取回彈法測量的工作。

3.2.2 分析混凝土齡期差異測得回彈值的準(zhǔn)確性

混凝土養(yǎng)護(hù)齡期分別選擇：90、60、28、14、7d，同時等級選擇C30、C25，進(jìn)行試驗分析。結(jié)果表示：在可控范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)值與回彈值差異較小，并且齡期越大，差值越小，所以，盡可能的選取齡期盡量在28d以后的混凝土。

3.2.3 分析混凝土養(yǎng)護(hù)條件的差異測得回彈值的準(zhǔn)確性

蒸壓、自然和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)是混凝土的幾種養(yǎng)護(hù)方法，由具體規(guī)范可知檢測手段是回彈法時不宜使用蒸壓保護(hù)，因此的實驗對象采取自然和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，進(jìn)而分析標(biāo)準(zhǔn)值與回彈值之間的差異，混凝土的等級為C30，28d養(yǎng)護(hù)。

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的各項數(shù)據(jù)低于自然養(yǎng)護(hù)的混凝土，與混凝土強(qiáng)度關(guān)系不大。并且，二者的差值與養(yǎng)護(hù)條件的影響較小，因此測量方法為回彈法時具有較高的準(zhǔn)確性。

3.2.4 分析混凝土成型方式的差異測得回彈值的準(zhǔn)確性

研究表明，強(qiáng)度等級和齡期完全一致的混凝土，回彈值也會由于不同的成型方法而造成偏差，C30混凝土作為本次研究對象，搗鼓方式為機(jī)械和人工，振動停止操作的標(biāo)志是有漿在混凝土表面出現(xiàn)，然后檢驗試驗為28d試塊，對比回彈值與標(biāo)準(zhǔn)值。

當(dāng)成型方式不同，根據(jù)測量方式中回彈法的具體原理，即使搗鼓方式不同，但標(biāo)準(zhǔn)值與回彈值差別不大，保證混凝土成型后密實，回彈值就可以應(yīng)用。

4 結(jié)論

（1）抗壓強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)試塊的表征值普遍大于混凝土強(qiáng)度由回彈法測算值，同時影響因素包括混凝土搗鼓方式、養(yǎng)護(hù)條件以及齡期和等級，使得差值出現(xiàn)在二者之間，通常二者之間差值不大，13.9%是其最大差值，而為了使工程質(zhì)量得到保證，測量手段中可以使用回彈法作為輔助，精確度在混凝土強(qiáng)度上的表征不會隨著狀況的不同而產(chǎn)生較大的差異。

（2）使用回彈法過程中應(yīng)該謹(jǐn)慎，避免誤判的情況發(fā)生，尤其是混凝土等級較低時，測量強(qiáng)度過程中應(yīng)特別注意。

（3）當(dāng)14d為混凝土齡期時，未完全成型的表面硬度出現(xiàn)在混凝土中，較大的差值出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)值與回彈值之間，精確度準(zhǔn)確性得到保證的依據(jù)是齡期盡量在28d以上，此時測量強(qiáng)度才能采取回彈法。

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