回弹法检测混凝土抗压强度在结构检测中的应用

2013-08-15田焜

山西建筑 2013年17期

田焜

(1.天津市津南区建设工程试验室，天津 300350;2.天津市南华建筑材料检测中心，天津 300350)

混凝土强度是混凝土结构中影响安全的重要因素之一，混凝土强度检验是结构实体检验的重要内容。混凝土的强度检验，应以在混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的试件强度为依据，也可根据合同的约定，采用非破损或局部破损的检测方法，按国家现行有关标准的规定进行。回弹法是利用混凝土的表面硬度与混凝土抗压强度之间的函数关系式来推定混凝土抗压强度的一种间接检测混凝土抗压强度的方法。在混凝土强度非破损检测领域，回弹法以其操作简单、使用方便、经济、迅速和具有相当的测试精度，被广泛应用于工程质量控制、质量监督、质量检测的各个环节，是目前混凝土工程验收中最简单的一种无损检测方法。2011年修订的《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》增加了数字式回弹仪的技术要求，规范了数字式回弹仪的应用条件;增加了泵送混凝土的检测方法、测强曲线、测区强度换算表，进而提高了泵送混凝土的检测精度;将回弹修正由原来的修正系数改为修正量法，修正量法对测区强度进行修正后，只修正混凝土测区强度值，不会改变同一构件或同批构件的标准差。

1 回弹法检测的适用条件

1)回弹法适用于普通混凝土抗压强度的检测，要求被检测的混凝土内外质量基本一致，被检测构件表面光洁、平整、干燥。2)检测面应为混凝土原浆面，已经粉刷的构件应将粉刷层清除干净，不可在粉刷层上进行检测。如果养护不当，混凝土表面会产生疏松层，尤其在干燥地区更应注意，应将疏松层清除后方可检测，否则会造成误判。3)蒸汽养护出池经自然养护7 d以上，且混凝土表面为干燥状态;抗压强度为10.0 MPa～60.0 MPa。

2 回弹仪

现在应用的回弹仪主要是指针直读式和数字式回弹仪，通过测定和读取回弹仪上的回弹值即位移值，通过对位移值及其他参数的计算和处理，来推定被测混凝土的抗压强度值。因为回弹仪是在施工现场使用，检测环境比较恶劣，灰尘易进入回弹仪中，影响使用功能，故回弹仪应按时进行保养，保证回弹仪处于良好的工作状态和检测结果的准确性。

影响回弹仪检测性能的主要因素有:1)回弹仪机芯主要零件的装配尺寸，包括弹击拉簧的工作长度、弹击锤的冲击长度以及弹击锤的起跳位置等。2)主要零件的质量，包括拉簧刚度、弹击杆前端的球面半径、指针长度和摩擦力、影响弹击锤起跳的有关零件。3)机芯装配质量，如调零螺钉、固定弹击拉簧和机芯同轴度。4)回弹仪的常规保养。5)弹击杆和弹击杆导向槽应保持洁净、润滑状态。6)回弹仪使用完毕，应使弹击杆伸出机壳，并应清除弹击杆、杆前端球面以及刻度尺表面和外壳上的污垢、尘土。

回弹仪检定周期为半年。新回弹仪启用前需进行检定;使用中如数字式回弹仪数字显示的回弹值与指针直读示值相差大于1，在钢砧上率定值不合格、遭受严重撞击或其他损害时，需重新检定。

3 回弹法检测的技术要求

3.1 相关资料准备

检测前须由委托方提供工程名称、设计单位、施工单位;构件名称、数量、混凝土类型、强度等级;混凝土配合比、浇筑日期、结构施工图纸、检测原因及水泥安定性检测报告等。水泥安定性不合格不能检测，如不能提供水泥安定性合格的报告，则应在报告上说明，以免产生由于后期混凝土强度因水泥安定性不合格而降低或丧失所引起的事故责任不清的问题。检测单位、建设单位、施工单位应根据上述情况，共同商定抽样的范围、数量和方法，制定详细的抽样和检测方案。

3.2 测试构件抽取

抽取试样应遵循随机并有代表性的原则。一般检测混凝土结构或构件有两类方法:一类是单个构件检测，另一类是按批量抽样检测。单个构件检测方法主要用于对混凝土强度质量有怀疑的独立结构、单独构件和有明显质量问题的某些构件，测区数不宜少于10个。批量抽样检测主要用于在相同的生产工艺条件下，强度等级相同、原材料和配比基本一致且龄期相近的同类混凝土构件。被检测的构件应抽取不少于同类构件总数的30%，且不宜少于10件。当检验批构件数量大于30个时，抽样数量可按照GB/T 50344-2004建筑结构检测技术标准对建筑结构抽样检测的最小样本容量要求抽取。

3.3 测区布置

相邻两测区的间距应控制在2 m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5 m，且不宜小于0.2 m;测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑面，并选在对称的两个可测面上，如果不能满足这一要求时，也可选在一个可测面上，但一定要分布均匀。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件，在0.04 m2范围内测点均匀分布。所选测区相对平整和清洁，不存在蜂窝和麻面，也没有裂缝、裂纹、剥落、层裂等现象。测点间距不小于20 mm，测点距试件边缘或外露钢筋、预埋件的间距一般不小于30 mm，每一测点的回弹值读数应精确至1。

3.4 回弹检测的计算及修正

1)测试时回弹仪应始终与测试面相垂直，不得倾斜，并应缓慢施压、准确读数、快速复位。同一测点只能弹击一处。

2)由于回弹法测强曲线是根据回弹仪水平方向测试混凝土试件侧面的试验数据计算得出的，根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(以下称《规程》)的要求，检测泵送混凝土强度时，测区应选在混凝土浇筑侧面。混凝土浇筑面的底面、表面和侧面的力学性能有一定的差异，特别是泵送混凝土掺入了泵送剂、掺合料，砂率增加、粗骨料粒径小、浆体含量高、坍落度增大、流动度大，造成混凝土表面强度较低、硬度较小，底面由于石子下沉，强度较高、硬度较大。但是在实际的工程检测中，经常会遇到非水平方向检测混凝土的非浇筑面的侧面，这些混凝土试件无法满足侧面回弹的要求，需要倾斜一定角度进行检测，这就需要对测得的回弹值进行测试角度的修正。

3)修正的顺序和方法。a.非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，先对回弹值进行测试角度修正，修正后的回弹值为非水平方向检测时测区的平均回弹值+非水平方向检测时回弹修正值(应按本《规程》附录C取值)。b.水平方向检测混凝土浇筑表面或浇筑底面时，修正后的回弹值为水平方向检测混凝土浇筑表面或浇筑底面时测区的平均回弹值+混凝土浇筑表面或浇筑底面回弹修正值(应按本《规程》附录D取值)。c.当回弹仪为非水平方向且测试面为混凝土的非浇筑侧面时，应先对回弹值进行角度修正，并应对修正后的回弹值进行浇筑面修正，在进行两次修正时，两者的修正顺序不可颠倒。经过两次修正，得到相当于水平方向检测混凝土浇筑面的侧面的回弹值。d.钻取混凝土芯样或同条件试块时对混凝土强度的修正。当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，可采用在构件上钻取混凝土芯样或同条件试块对测区混凝土强度换算值进行修正。对同一强度等级混凝土修正时，芯样数量不应少于6个，公称直径宜为100 mm，高径比应为1(标准芯样)。如果芯样数量太少代表性不够，且离散较大，如果数量过多，钻取芯样工作量太大，而且从结构安全性的角度考虑，有些结构又不宜取过多芯样。

钻取芯样前，应按施工方提供的设计图纸，了解取芯构件的钢筋布置情况及管线位置，然后用钢筋探测仪对构件进行扫描，避开钢筋位置，在相应位置做好标记，在该位置内测定测区回弹值、碳化深度值，然后再钻取芯样，钻取芯样的部位均应在回弹测区内，每一个芯样只能加工一个圆柱体抗压试件。芯样的钻取、加工、技术要求、试验、计算可参照CECS 03∶2007钻芯法检测混凝土强度技术规程规定执行。同条件试块(指与被测混凝土构件配合比相同、龄期相近、养护条件一致的混凝土试块)修正时，试块数量不少于6个，试块边长应为150 mm，以避免由于试块尺寸不同进行换算时带来新的误差。为了更准确、合理的对测区混凝土强度进行修正，根据GB/T 50344-2004建筑结构检测技术标准的规定，采用钻芯修正法时，宜选用总体修正量的方法。

3.5 碳化深度值测量

1)混凝土的碳化现象是水泥水化生成的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙。一般情况下碳化可以使混凝土的表面硬度增加，回弹值增大，但对混凝土强度影响相对较小。混凝土的碳化对回弹法检测混凝土强度有很大的影响。当碳化深度由0增加到6 mm时，因碳化而引起的混凝土强度折减系数最高可达40%，因此碳化深度值测量准确与否与回弹值一样，直接影响推定混凝土的精度。回弹值测量完毕后，应在有代表性的测区上测量碳化深度值。测定数不应少于测区数的30%，应取其平均值作为该构件每个测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0 mm时，说明该构件的混凝土强度不均匀，因此应在每一测区分别测量碳化深度值。2)碳化深度的测量要求:a.用工具在测区表面形成直径约15 mm、深度应大于碳化深度的孔洞。b.清除孔洞内的粉末和碎屑，一定要清除干净之后再测量，否则将难以区分已碳化和未碳化的界线，造成较大的测试误差。c.用浓度1%～2%的酚酞酒精溶液滴在空洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界限清晰时，用碳化深度测量仪测量已碳化与未碳化交界面到混凝土表面的垂直距离。d.碳化深度测量仪是一个位移放大器，它把测得的数值放大了10倍，以便观察，使用它不仅可以垂直测量碳化深度，也可以在空洞的斜面上准确测量碳化深度，相比于采用游标卡尺及其他测量工具，更方便、准确。

3.6 混凝土强度计算

1)构件测区混凝土强度换算值，由平均回弹值和平均碳化深度值按本《规程》附录A和B查表或计算得出。当有地区或专用测强曲线时，宜按地区或专用测强曲线查表或计算得出。《规程》中给出了全国通用回弹法检测的测强曲线，并由此得到测定混凝土强度值换算表，但该曲线要综合考虑到全国各地的原材料使用情况。而地区测强曲线是充分考虑本地区的混凝土原材料、气候条件和成型、养护工艺，通过试验、校核、修正所建立的曲线，与通用测强曲线相比较，地区曲线更接近实际数据，能更好的推算本地区混凝土的实际强度。2)构件的测区混凝土强度平均值应根据各测区的混凝土强度换算值计算，当测区数为10个及以上时，还应计算强度标准差。3)构件的现龄期混凝土强度推定值应符合下列规定:当构件测区数少于10个时，强度推定值=构件中最小的测区混凝土强度换算值;当构件测区数不少于10个时，强度推定值=构件测区混凝土强度换算值的平均值-1.645×标准差。