高强混凝土现场检测技术方法研究

侯 高 峰

(1.安徽省·水利部淮委水利科学研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程质量监督检测站,安徽 合肥 230088)

高强混凝土现场检测技术方法研究

侯 高 峰1,2

(1.安徽省·水利部淮委水利科学研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程质量监督检测站,安徽 合肥 230088)

简述了回弹法、后装拔出法、后锚固法、钻芯法等几种常用的现场检测高强混凝土强度的方法，总结和比较了各种方法的优缺点，并提出了各方法的使用建议，以期更准确更方便地检测高强混凝土的强度，更好的为工程质量提供服务。

高强混凝土，现场检测技术，研究

0 引言

近年来，我国混凝土技术的发展速度较快，高强混凝土的应用也越来越广泛。如何有效地对高强混凝土质量进行现场检测与控制，成为目前工程上亟待解决的技术难题。

高强混凝土(HSC)，文献[1]规定：高强混凝土为采用水泥、砂、石、高效减水剂等外加剂和粉煤灰超细矿渣硅灰等矿物掺合料以常规工艺配制的C50～C80级混凝土。而文献[2]认为强度等级不低于C60的混凝土为高强混凝土。在实际检测过程中，一般将C60及以上强度等级的混凝土定义为高强混凝土，因此本文把C60及以上混凝土称之为高强混凝土。

1 现场检测技术方法

高强混凝土的现场检测可以分非破损检测、局部破损检测及综合法等，且编制了相应的行业标准、协会标准及地方标准等，用于规范高强混凝土强度检测工作。下面主要讨论几种常用现场检测高强混凝土强度的方法。

1.1 回弹法

回弹法属于非破损检测方法，是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，测出重锤被反弹回来的距离，用回弹值作为强度相关指标，来推定混凝土强度的一种方法。回弹仪种类繁多，国内及国外厂家均有不同类型的回弹仪，标称动能为2.207 J的中型回弹仪，采用行标(JGJ/T 23-2011)对混凝土推定值进行评价，尽管部分文献[3]认为普通回弹仪仍然适用，但一般认为检测抗压强度大于60 MPa的混凝土已不适用。

2013年12月1日实施的行标[4]JGJ/T 294-2013中采用标称动能为4.5 J或5.5 J的回弹仪，可以检测强度等级为C50～C100的混凝土抗压强度。

1)标称动能4.5 J的回弹仪，其在洛氏硬度为HRC60±2的钢砧上，率定值应为(88±2)，混凝土强度换算值可按表A.0.2计算。

2)标称动能5.5 J的回弹仪，在洛氏硬度为HRC60±2的钢砧上，回弹仪的率定值应为(83±1)，混凝土强度换算值可按表B.0.2计算。如果测强曲线的相对标准差不大于±15%，就可以使用本规程曲线，否则应建立专用测强曲线。

优点：回弹法检测，仪器价格便宜，操作简单，试验费用低，现场检测方便快捷，测试值与混凝土强度有很好的相关性，一般不会受构件的特征限制等优点，在工程的质量检测、安全鉴定、事故处理、工程改扩建及监督检查中得到了广泛的应用，也是非破损检测方法中应用范围最广的。

缺点：回弹法属于表面硬度法，其利用混凝土的抗压强度与其表面硬度之间所存在的关系来测定混凝土表面的强度，所以对混凝土表面有较严格的要求，但是回弹法往往只能反映混凝土表面厚度大约为3 cm的情况，因此这种方法无法反映出混凝土内部的质量。另外根据相关文献及多年现场检测实践经验来看，混凝土材料及外加剂的影响、水泥品种及掺合料的影响、测试角度的影响、不同模板材料的影响、不同浇筑面的影响、龄期与碳化深度的影响、养护条件的影响等，其检测精度相对较低。规范规定回弹法检测混凝土的龄期不宜超过900 d，而且不适用于表层及内部质量有明显差异或者内部存在缺陷的混凝土构件及特种成型工艺制作的混凝土的检测，这就限制了回弹法检测的范围。

1.2 超声回弹综合法

超声法属于非破损检测的方法，目前只制定了CECS 21∶2000超声法检测混凝土缺陷技术规程，国内尚无关于超声检测混凝土强度的规范，也没有全国统一或者地方的测强曲线，因此本文暂不作介绍。

超声回弹综合法属于非破损检测方法，是以材料的应力应变行为与其强度的关系作为依据。超声回弹法采用带波形显示器的低频超声波检测仪，配置频率为50 kHz～100 kHz的换能器，测量混凝土中的超声波声速值，结合采用冲击能量为2.207 J的混凝土回弹仪，测量回弹值。声速主要反映材料的弹性性质，由于超声波能穿过材料，因此它能反映材料内部构造情况，如：蜂窝、开裂、离析、空洞等。根据在测区测得的回弹值和声时值，基于已经建立的测强曲线推算混凝土强度。标准[5]CECS 02∶2005的测量范围为10 MPa～70 MPa。

优点：超声回弹综合法将回弹与超声法两种单一的检测方法综合后，发挥各自的优点，使得混凝土龄期与湿度的影响大大抵消。该方法对其他因素虽不能抵消，但影响的系数要比单一法要少，就精度而言，比单一采用回弹法检测出的强度值准确性有了提高，这种方法在我国工程质量检测中应用较为广泛。

另外，在规范中JGJ/T 294-2013高强混凝土强度检测技术规程采用的是标称动能为4.5 J的回弹仪，从实验及模拟的情况来看，此种超声回弹综合法检测的结果更接近于真实值。

缺点：在实际的检测过程中，由于其操作过程相对较为复杂，检测前需要弹线布置测点等准备工作稍显复杂，检测时间相对回弹法较长，而且受到混凝土材料本身非均质性的特点的影响以及操作超声波仪器本身的问题，在工程实践中有可能会造成比实际混凝土强度偏低的现象。

1.3 后装拔出法

拔出法属于微破损的检测方法，一般分为两种。一种是浇灌混凝土时在测试部位预先埋置锚固件，待混凝土硬化后做拔出试验，称之为预埋拔出法。而另一种是在已硬化混凝土的测试部位上钻孔，磨槽，嵌入锚固件后做拔出试验，通过测定极限拔出力，根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的相关关系，检测混凝土抗压强度，称之为后装拔出法。

随着混凝土强度的提高，石子与水泥胶凝材料的强度相近，材料趋向匀质，石子在检测中的影响减少，因此，拔出法检测高强混凝土强度具有较高的精度。根据相关文献资料研究，拔出仪所能检测的混凝土强度最高可达85.0 MPa，由于拔出法测强曲线为直线方程，只要检测设备允许，理论上是可以检测更高强度的混凝土。我国现行的协会标准[6]CECS 69∶2011，其检测强度范围为10.0 MPa～80.0 MPa。

优点：后装拔出法具有破损程度小、检测精度高、测量范围比较广等特点。

缺点：后装拔出法检测比较麻烦，试验成本稍偏高，这些都限制了该方法的应用。规程CECS 69∶2011中规定，应用拔出法前，应通过专门试验建立测强曲线，并由工程质量主管部门审定，其测强曲线的允许相对标准差不大于12%。

1.4 后锚固法

后锚固法属于微破损检测方法，是通过测定混凝土表层30 mm范围内后锚固破坏体的拔出力，根据拔出力推定构件的混凝土强度。该方法是在已硬化混凝土中钻孔，然后用高强胶粘剂植入锚固件，待胶粘剂固化后进行拔出试验，根据拔出力来推定混凝土强度。我国采用的规范是行业标准[7]JGJ/T 208-2010，其检测强度范围为10.0 MPa～80.0 MPa。

优点：后锚固法具有检测范围广、精度高、对结构损伤小、操作相对简单的优点。

缺点：后锚固法对混凝土表层的质量要求较高，否则较难得到可靠的结果。但在实际操作过程中对钻孔质量、构件表面的平整度及锚固胶的质量及时间要求较高，试验时间相对较长，一旦出现不合格点或者未形成有效的破坏截面，就需要在该位置附近补测。

1.5 钻芯法

钻芯法属于局部破损的现场检测方法，是采用钻机从结构构件上直接钻取混凝土芯样，可直观发现混凝土内部质量情况，对混凝土芯样施加作用力，测定混凝土强度，评定结构质量。现行的标准[8]CECS 03∶2007规定其测量范围为不大于80 MPa的普通混凝土强度。

优点：钻芯法检测混凝土强度具有直观、可靠和准确等特点。芯样直接取自于混凝土结构本身，能准确客观的反映出结构体混凝土的实际强度；此外试件检测方法与传统的立方体试块检测方法相同，直接在压力机上测得其强度，试验直观，检测结果容易被工程各方所认可。芯样还可以通过劈裂试验，测得混凝土的劈裂抗拉强度。

缺点：对结构具有局部损伤，特别是检测样本量较大。比如批量评定的时候，对钻芯处的混凝土结构将造成一定的损伤。对钻孔留下的空洞如果不及时用高一强度等级的混凝土进行填塞，会给结构带来一定的安全隐患。此外钻芯位置应避开结构的重要部位和主要受力钢筋。芯样取出后需要经过锯切加工、磨平，试验成本相对较高。钻芯法检测时一般需要注意的问题还有：

1)钻取芯样前应将钻芯机用膨胀螺丝固定好，由于高强混凝土强度较高，比普通混凝土钻取困难，因此钻芯机必须固定的牢固，否则一旦钻机颤动，芯样表面就会出现波纹状，从而导致芯样产生较强的扰动，使得芯样强度严重降低，甚至于出现低于C15 的强度。因此取芯机必须有很高的精度且完全固定。

2)芯样加工水平的高低对芯样强度影响是至关重要的，其尺寸偏差及外观质量必须满足规范6.0.5条之规定，承压面必须严格平整光洁平行。

3)在压力机上实验操作也是影响混凝土强度的一个重要因素，防止偏心等现象的出现。一旦出现操作失误，其结果是不可逆的，将直接影响结果的评价。

4)当采用补平处理芯样时，必须保证补平材料的强度与混凝土强度接近，偏低或偏高都会导致试件强度偏低。就实践经验来看，对高强混凝土而言，补平后的芯样强度会略低于磨平后的芯样强度。

尽管钻芯法具有直观准确等特点，但是由于其损伤结构及对芯样加工水平处理等问题，一般不是首选的检测方法，但其作为安全鉴定及在对强度异议的时候往往成为最终的评定方法。

1.6 钻芯—回弹综合法

本方法主要采用的是钻芯修正回弹的方法，采用标准CECS 03∶2007，JGJ/T 294-2013及GB/T 50344-2004等规程及标准进行计算，本方法的优点是既能保证检测的精度，又能尽量减少大面积取芯给结构带来的破坏。在回弹法检测混凝土强度不满足设计要求，需要进行进一步验证的时候，往往采用钻芯法进行修正。这是一种在工程实践中比较常用的检测方法。

2 建议

1)采用回弹法检测高强混凝土强度，应积极建立专用测强或地方测强曲线，提高其检测精度和认可度。

2)拔出法检测高强混凝土强度，从未得到广泛的应用，特别是预埋拔出法应用更少，这表明其实际操作性存在一定的难度，在条件允许时应对其进行适当改进。

3)钻芯法检测高强混凝土强度时，对芯样的平整度和垂直度要求较普通混凝土更高，应予以重视。如果无合适的补平材料，可以直接进行磨平而不进行补平。采用小直径芯样进行高强混凝土强度检测，会成为今后检测应用的一个发展方向，但是考虑到小直径芯样的强度试验数据离散性比较大，应适当增加芯样数量方能达到标准芯样的检测效果。但实际检测过程中，在重要结构上钻取大批量的芯样，无论是对结构的影响上还是工程各方的接受程度上均具有一定的难度，对钻芯法的应用推广上具有一定的难度。

4)钻芯修正回弹法是一种比较准确且性价比较高的检测方法，在一定的程度上值得推广。

5)在某些工程中，采用两种或两种以上的检测方法综合应用，可以得出更为准确可靠的结论。

[1] CECS 104∶99，高强混凝土结构技术规程[S].

[2] JGJ 55-2011,普通混凝土配合比设计规程[S].

[3] 朱浮声，黄志烨.普通回弹仪在高强混凝土强度检测中的应用[J].东北大学学报(自然科学版)，2002，23(5)：76-77.

[4] JGJ/T 294-2013,高强混凝土强度检测技术规程[S].

[5] CECS 02∶2005,超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S].

[6] CECS 69∶2011,后装拔出法检测混凝土强度技术规程[S].

[7] JGJ/T 208-2010,后锚固法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[8] CECS 03∶2007,钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].

Research on high-strength concrete site detection technology methods

HOU Gao-feng1,2

(1.AnhuiandHuaiRiverWaterResourcesResearchInstitute,Bengbu233000,China;2.AnhuiProvinceCenterforQualitySupervision&TestofBuildingEngineering,Hefei230088,China)

The paper indicates some common methods for the site detection high-strength concrete strength, including rebounding method, post-installing pull-out method, post-anchoring method and drilled core method, and sums up and compares their advantages and disadvantages and points out suggestions, have the more accurate and convenient test of high-strength concrete and provide better service for engineering quality.

high-strength concrete, site detection technology, research

2014-07-17

侯高峰(1981- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2014)27-0047-03

TU528.31

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