回彈法檢測混凝土強度

回彈法檢測混凝土強度1檢測原理及特點1.1原理由于混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間存在某種相關(guān)關(guān)系，而回彈儀的彈擊錘被一定的彈力打擊在混凝土表面上，其回彈高度（通過回彈儀讀得回彈值）與混凝土表面硬度成一定的比例關(guān)系。因此以回彈值反映混凝土表面硬度，根據(jù)表面硬度則可推求混凝土的抗壓強度。1.2特點用回彈法檢測混凝土抗壓強度，雖然檢測精度不高，但是設(shè)備簡單、操作方便、測試迅速，以及檢測費用低廉，且不破壞混凝土的正常使用，故在現(xiàn)場直接測定中使用較多。影響回彈法準確度的因素較多，如操作方法、儀器性能、氣候條件等。為此，必須掌握正確的操作方法，注意回彈儀的保養(yǎng)和校正?！痘貜椃z測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2001）中規(guī)定：回彈法檢測混凝土的齡期為7d～1000d，不適用于表層及內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土構(gòu)件和特種成型工藝制作的混凝土的檢測，這大大限制了回彈法的檢測范圍。另外，由于高強混凝土的強度基數(shù)較大，即使只有15%的相對誤差，其絕對誤差也會很大而使檢測結(jié)果失去意義。2儀器測量回彈值使用的儀器為回彈儀?；貜梼x的質(zhì)量及其穩(wěn)定性是保證回彈法檢測精度的技術(shù)關(guān)鍵。2.1類型國內(nèi)回彈儀的構(gòu)造及零部件和裝配質(zhì)量必須符合《混凝土回彈儀》（JJG817-93）的要求?；貜梼x按回彈沖擊能量大小分為重型、中型和輕型。普通混凝土抗壓強度不大于C50時，通常采用中型回彈儀；混凝土抗壓強度不小于C60時，宜采用重型回彈儀。傳統(tǒng)的回彈儀是通過直接讀取回彈儀指針所在位置讀數(shù)來測取數(shù)據(jù)的，為一直讀式。目前已有的新產(chǎn)品有自記式、帶微型工控機的自動記錄及處理數(shù)據(jù)等功能的回彈儀。2.2影響檢測性能的因素影響回彈儀檢測性能的主要因素有：①回彈儀機芯主要零件的裝配尺寸，包括彈擊拉簧的工作長度、彈擊錘的沖擊長度以及彈擊錘的起跳位置等。②主要零件的質(zhì)量，包括拉簧剛度、彈擊桿前端的球面半徑、指針長度和摩擦力、影響彈擊錘起跳的有關(guān)零件。③機芯裝配質(zhì)量，如調(diào)零螺釘、固定彈擊拉簧和機芯同軸度等。2.3鋼砧率定作用我國傳統(tǒng)的回彈儀率定方法是：在符合標準的鋼砧上，將儀器垂直向下率定。由上述影響回彈儀檢測性能的主要因素可知，僅以鋼砧率作為檢驗合格與否往往是欠妥的。只有在儀器３個裝配尺寸和主要零件質(zhì)量合格的前提下，鋼砧率定值才能夠作為檢驗合格與否的一項標準。3檢測強度值的影響因素回彈法是根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)表面約6mm厚度范圍的彈塑性能，間接推定混凝土的表面強度，并把構(gòu)件豎向側(cè)面的混凝土表面強度與內(nèi)部看作一致。因此，混凝土構(gòu)件的表面狀態(tài)直接影響推定值的準確性和合理性。3.1原材料3.1.1水泥水泥品種對回彈法測強的影響，還存在爭議。一種觀點認為，只要考慮了碳化深度的影響，可以不考慮水泥品種的影響。3.1.2集料已有的研究表明，只要普通混凝土用細集料的品種和粒徑符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法》（JGJ52）的規(guī)定，對回彈法測強的影響不顯著。3.1.3粗集料目前，人們對粗集料品種的影響還沒有一致的認識。一般在制訂地方測強曲線時，結(jié)合具體情況予以考慮。3.2外加劑在普通混凝土中，外加劑對回彈法測強的影響不顯著。摻有外加劑的混凝土測強曲線比不摻者的強度偏高1.5MPa～5MPa。這對于采用統(tǒng)一測強曲線進行的回彈法檢測，所得混凝土強度的安全性是可以接受的。3.3成型方法絕對值越大的誤差，出現(xiàn)的概率越小，當劃定了超越概率或保證率時，其數(shù)據(jù)合理范圍也相應(yīng)確定。因此，可以選擇一個“判定值”去和測量數(shù)據(jù)比較，超出判定值者則認為包含過失誤差而應(yīng)剔除。4.4強度推定按批量檢測，其混凝土強度推定值由下式計算：式中，Rm，mine為該批構(gòu)件中最小的測區(qū)混凝土強度換算值的平均值（MPa），精確至0.1MPa。該批構(gòu)件混凝土強度推定值取上述公式中（Rm或R2）較大值。對于按批量檢測的構(gòu)件，當該批構(gòu)件混凝土強度標準差出現(xiàn)下列情況之一時，則該批構(gòu)件應(yīng)該全部按單個構(gòu)件進行檢測：①當該批構(gòu)件混凝土強度平均值小于25MPa時，S大于4.5MPa。②當該批構(gòu)件混凝土強度平均值不小于25MPa時，S大于5.5MPa。當按單個構(gòu)件計算時以最小值為該構(gòu)件的混凝土強度推定值：R=Rm，mine.

提高回彈法檢測混凝土抗壓強度精確度的探討

回彈法檢測混凝土抗壓強度在我國使用已達四十余年,因其簡便、靈活、準確、可靠、快速、經(jīng)濟等特點而倍受工程檢測人員的青睞,是我國目前工程檢測中應(yīng)用最為廣泛的檢測儀器之一。當對工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量有懷疑時,均可運用回彈法進行檢測。但回彈法在使用過程中還是出現(xiàn)了較多的操作不規(guī)范、隨意性大、計算方法不當?shù)葐栴},造成了較大的測試誤差。如何保證檢測精度,使其在監(jiān)督檢驗結(jié)構(gòu)工程和混凝土質(zhì)量中發(fā)揮應(yīng)有的作用,已成為眾多工程建設(shè)者所關(guān)注的話題。要提高回彈法的檢測精度,應(yīng)綜合考慮以下幾個方面因素。

1注意回彈法檢測的適用條件

回彈法是通過回彈儀檢測混凝土表面硬度從而推算出混凝土強度的方法,當出現(xiàn)標準養(yǎng)護試件數(shù)量不足或未按規(guī)定制作試件;對構(gòu)件的混凝土強度有懷疑;或?qū)υ嚰臋z驗結(jié)果有懷疑時,可按《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJPT2322001)(以下簡稱《規(guī)程》)進行檢測。必須注意回彈法的使用前題是要求被測混凝土的內(nèi)外質(zhì)量基本一致,當混凝土表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異,如遭受化學(xué)腐蝕、火災(zāi)、凍傷,或內(nèi)部存在缺陷時,不能直接采用回彈法檢測混凝土強度。

2測試前必須進行回彈儀的率定試驗回彈儀的質(zhì)量及測試性能直接影響混凝土強度推定的準確性,只有性能良好的回彈儀才能保證測試結(jié)果的可靠性?；貜梼x的標準狀態(tài)應(yīng)是在洛氏硬度HRC為60±2的標準鋼砧上,垂直向下彈擊三次,其平均率定值應(yīng)為80±2,否則回彈儀必須進行調(diào)整或校驗。在單個構(gòu)件檢測中,一般只需測試前進行率定即可,但在大批量檢測時,由于受現(xiàn)場灰粉及回彈儀自身穩(wěn)定性等因素的影響,隨著工作時間的延長,回彈儀的工作狀態(tài)逐漸低于標準狀態(tài)。有時一個批量檢測項目檢測前后回彈儀率定值的差異較大,從而導(dǎo)致測試結(jié)果偏低。因此,在大批量檢測時,應(yīng)隨身攜帶標準鋼砧,以便隨時進行率定檢測,適時更換,從而保證檢測結(jié)果的精確性。

3測區(qū)選擇要正確檢測構(gòu)件布置測區(qū)時,相鄰兩測區(qū)的間距應(yīng)控制在2m以內(nèi),測區(qū)離構(gòu)件端部或施工縫邊緣的距離不宜大于0.5m且不宜小于0.2m;測區(qū)應(yīng)選在使回彈儀處于水平方向檢測混凝土澆筑面,并選在對稱的兩個可測面上,如果不能滿足這一要求時,也可選在一個可測面上,但一定要分布均勻,在構(gòu)件的重要部位及薄弱部位必須布置測區(qū),并應(yīng)避開預(yù)埋件。當遇到薄壁小構(gòu)件時,則不宜布置測區(qū),因為薄壁構(gòu)件在彈擊時產(chǎn)生的振動,會造成回彈能量的損失,使檢測結(jié)果偏低。如果必須檢測,則應(yīng)加以可靠支撐使之有足夠的約束力時方可檢測。

4測試動作要規(guī)范,切忌隨意操作

回彈法本身是一種科學(xué)的操作方法,國家也專門制定了相應(yīng)的規(guī)程,不容許操作人員隨意操作。回彈的精度也取決于操作人員用力是否合適和均勻,是否垂直于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的表面,是否規(guī)范操作。但實際檢測中卻很少有人嚴格按照標準規(guī)定的技術(shù)要求進行檢測操作,責任心不強,敷衍了事,這樣的檢測將帶來較大的測試誤差,無法保證回彈質(zhì)量,為此,應(yīng)加強檢測人員的職業(yè)道德素養(yǎng),提高檢測責任心,也只有如此,才能真正提高回彈法的檢測精度。

5消除測試面因素的影響

《規(guī)程》規(guī)定:用于回彈檢測的混凝土構(gòu)件,表面應(yīng)清潔、平整,不應(yīng)有疏松層、浮漿、油垢、蜂窩、麻面。我們在檢測時經(jīng)常遇到麻面或有浮漿的構(gòu)件,回彈前必須有砂輪磨平,否則結(jié)果偏低。在測試面達到清潔、平整的前提下,還需注意混凝土表層是否干燥,混凝土的含水率會影響其表面的硬度,混凝土在水泡之后會導(dǎo)致其表面硬度降低。因此,混凝土表面的濕度對回彈法檢測影響較大,對于潮濕或浸水的混凝土,須待其表面干燥后再進行測試。建議采用自然干燥的方式。禁止采用熱火、電源強制干燥,以防混凝土面層被灼傷,影響檢測精度。

6注意碳化深度的測試取值

碳化深度值的測量準確與否與回彈值一樣,直接影響推定混凝土強度的精度。在碳化深度的測試中,注意其深度值應(yīng)為垂直距離,而非孔洞中呈現(xiàn)的非垂直距離?？锥磧?nèi)的粉末和碎屑一定要清除干凈之后再測量,否則將難以區(qū)分已碳化和未碳化的界線,造成較大的測試誤差。測量碳化深度值時最好用專用測量儀器,不能采用目測方法。還有一種情況應(yīng)特別注意,在檢測已用粉刷砂漿覆蓋的構(gòu)件碳化深度時,由于測試面受水泥砂漿的充填滲透影響,其表層含堿量較高,而用于碳化測試的酚酞酒精溶液遇堿即變紅,極易使人產(chǎn)生視覺誤差,認為其碳化深度值很小。如果認真觀察測試孔,可發(fā)現(xiàn)外表層顏色較深,而孔內(nèi)混凝土所變的顏色較淺,這顏色較淺部分的厚度即為混凝土實際的碳化深度。這一點細微的差別,檢測人員一定要注意區(qū)分。

7注意混凝土回彈值的修正

近年來,隨著城市泵送混凝土使用的普及,采用回彈法按測區(qū)混凝土強度換算值表推定的測區(qū)混凝土溫度值將明顯低于其實際強度值。這是因為泵送混凝土流動性大,粗骨料粒徑較小,砂率增加,混凝土的砂漿包裹層偏厚,表面硬度較低所致。因此在運用回彈法檢測混凝土強度時,必須要事先了解到施工單位澆注混凝土的方式,并注意修正。另外,當檢測時回彈儀為非水平方向且測試面為非混凝土側(cè)面時,一定要先按非水平狀態(tài)檢測時的回彈值進行修正,然后再按角度修正后的回彈值進行不同澆筑面的回彈值進行修正,這種先后修正的順序不能顛倒,更不能用分別修正后的值直接與原始值相加或相減,否則將造成計算錯誤,影響對混凝土強度的推定。

8測試異常時,需與鉆芯法配合使用現(xiàn)行的工程施工中,普遍采用膠合板面的大模板,

此種模板密閉性能極好但不透氣,振搗過程中產(chǎn)生的氣泡聚集在混凝土表面和大模板之間,不易排出,致使拆模后在混凝土表面存在大量的微小氣孔,使混凝土表面不是很密實,如果混凝土養(yǎng)護跟不上,混凝土表面將不能有效地進行水化反應(yīng),不僅有粉化現(xiàn)象,而且混凝土碳化深度較大,造成混凝土表面強度低。如我市某一框架結(jié)構(gòu)商住樓,在使用回彈儀抽檢三層剪力墻混凝土?xí)r發(fā)現(xiàn),全部抽檢構(gòu)件混凝土表面強度都比較低,只達到原設(shè)計強度等級的67%。經(jīng)查施工技術(shù)資料,該工程的混凝土配合比以及使用的原材料均不存在問題,施工單位混凝土攪拌后的管理也比較到位,遂用鉆芯法取樣復(fù)檢,芯樣上觀察,混凝土表層10mm較疏松。內(nèi)層較為堅硬,芯樣檢測結(jié)果是實際混凝土抗壓強度符合原設(shè)計強度等級,從而避免了一次誤判。

9建立本地區(qū)的專用測強曲線

國家標準雖給出了全國通用回彈法檢測的測強曲線并由此得到測定混凝土強度值換算表,但全國統(tǒng)一曲線僅綜合考慮到全國各地的原材料使用情況,沒有把碎、卵石普通混凝土區(qū)分開來,而實際上回彈法檢測碎、卵石普通混凝土強度是有很大差異的。而地區(qū)測強曲線正是充分考慮本地區(qū)的混凝土原材料、氣候條件和成型養(yǎng)分護工藝,通過試驗、校核、修正所建立的曲線,與通用測強曲線相比較,該曲線比通用測強曲線更接近實驗數(shù)據(jù),能更好的推算本地區(qū)混凝土的實際強度。因此,建立本地區(qū)的專用測強曲線,能有效地提高回彈法的檢測精度。

超聲回彈混凝土強度技術(shù)的應(yīng)用上世紀六十年代羅馬尼亞的建筑及建筑經(jīng)濟科學(xué)研究院，率先提出采用超聲回彈綜合法對混凝土強度進行檢測起，我國從1976年也開始對此方法進行了全面及大量的檢測，并于1988年制訂了中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》（CECS02：88）。2005年由中國建筑科學(xué)研究院會同有關(guān)單位再次對《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》進行了修訂，并于2005年12月1日執(zhí)行《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》CECS02：2005。簡稱《綜合法》。為了執(zhí)行《綜合法》，國家規(guī)范在《混凝土強度檢驗評定標準》（GBJ107—87）中規(guī)定：“當時混凝土試件強度的代表性有懷疑時，可采用從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中鉆取試件的方法或采用非破損檢驗方法，按有關(guān)標準的規(guī)定對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中混凝土的強度進行推定”?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）中也有規(guī)定，“當混凝土試件強度評定不合格時，可采用非破損或局部破損的檢驗測方法，按國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定對結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的混凝土強度進行推定，并作為處理的依據(jù)”。1.《綜合法》的定義及優(yōu)點超聲回彈檢測混凝土強度技術(shù)簡稱“綜合法”，是混凝土強度的無損檢測中的非破損方法之一。所謂綜合法就是采用兩種或兩種以上的無損檢測方法（超聲波脈沖速度—回彈值），獲取多種物理參量，并建立強度與多項物理參量的綜合相關(guān)關(guān)系，以便從不同角度綜合評價混凝土的強度。由于綜合法采用多項物理參數(shù)，能較全面地反映構(gòu)成混凝土強度的各種因素，并且還能抵消部分影響強度與物理量相關(guān)關(guān)系的因素，因而它比單一物理量的無損檢測方法（回彈法、超聲法）具有更高的準確性和可靠性。單一的回彈法和超聲法，同一影響因素對不同方法影響程度不同，有的甚至完全相反。例如:當混凝土的強度等級相同，生產(chǎn)工藝和配合比基本相同的混凝土標養(yǎng)試件在用單一的回彈法和超聲法進行強度檢測時發(fā)現(xiàn)，混凝土齡期和混凝土濕度，對回彈法來講，隨著混凝土齡期的增長，混凝土表面硬化，加上混凝土表面結(jié)硬，使回彈值偏高，對潮濕混凝土表面硬度降低，回彈值顯著偏低。對超聲法來講，情況卻相反，隨著齡期增長，混凝土內(nèi)部逐漸趨于干燥，傳播速度偏低，對潮濕混凝土傳播速度要比干燥混凝土要快。如果將兩種單一方法結(jié)合后，混凝土齡期和濕度的影響可以相互抵消而不加考慮了。這樣，綜合法正是利用了兩種對構(gòu)件損傷最小，一個利用構(gòu)件內(nèi)部的物理指標，一個從表面硬度著手，起到由表至內(nèi)多側(cè)面綜合反應(yīng)混凝土抗壓強度，正因為是多側(cè)面反應(yīng)混凝土強度指標，故有較好的相關(guān)性，另外，綜合法和半破損法的鉆芯法相比也有一定的優(yōu)點，鉆芯法由于要造成結(jié)構(gòu)或構(gòu)件局部結(jié)構(gòu)破壞，不宜在一結(jié)構(gòu)中大面積使用。這樣“超聲波脈沖速度—回彈值”綜合法成了混凝土強度無損檢測技術(shù)的一個重要發(fā)展方法。某工程實例：存在問題檢測結(jié)果（綜合法的比較）2.《綜合法》的工程應(yīng)用（1）監(jiān)理工程實踐中，常常由于施工控制不嚴或施工過程中某種意外事故可能影響混凝土的質(zhì)量，以及發(fā)現(xiàn)預(yù)留試塊的取樣、制作、養(yǎng)護、抗壓試驗等不符合有關(guān)技術(shù)規(guī)程或標準所規(guī)定的條款，懷疑預(yù)留的試塊強度不能代表結(jié)構(gòu)混凝土的實際強度，如：預(yù)留試塊的丟失、同條件養(yǎng)護和標養(yǎng)不真實，都應(yīng)優(yōu)先采用綜合法。（2）當需要了解混凝土在施工期間的強度增長情況，以便滿足結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的拆模、出養(yǎng)護池、出廠、吊裝、預(yù)應(yīng)力筋張拉或放張，以及施工期間負荷對混凝土強度的要求時。如：冬期施工等，都應(yīng)優(yōu)先采用綜合法。（3）對已建成結(jié)構(gòu)需要進行維修、加層、拆除等決策時，或受災(zāi)害性因素影響時，可優(yōu)先采用綜合法對原有混凝土強度進行強度推定，以便提供改建、加固設(shè)計時的基本強度參數(shù)和其他設(shè)計依據(jù)。（4）另外，國際上對建筑物結(jié)構(gòu)的檢測已擴大到設(shè)計基準期內(nèi)的檢測，對混凝土強度部分都應(yīng)優(yōu)先采用綜合法。3.建立適合自己的測強曲線用混凝土試塊的抗壓強度與無損檢測的參數(shù)之間建立起來的關(guān)系曲線，稱為測強曲線。超聲回彈綜合法測強曲線，是以混凝土試塊的抗壓強度與超聲聲速值、回彈值，選擇響應(yīng)的數(shù)學(xué)來擬合它們之間的相關(guān)關(guān)系。建立適合自己的測強曲線，采用本地區(qū)（或以某一工程為對象）具有代表性的混凝土原材料、成型養(yǎng)護工藝和齡期為基本條件，制作一定數(shù)量的試塊，進行非破損測試后，再進行破損試驗建立的測強曲線。這樣建立起來的測強曲線其現(xiàn)場適應(yīng)性和強度測試精度均優(yōu)于統(tǒng)一的測強曲線。另外，在各地區(qū)紛紛建立自己的測強曲線時候，保定市也建立起了自