混凝土强度检测方法的探讨

魏永玲

摘要：随着我国经济的快速增长，城市化进程的不断加快，混凝土建筑数量和质量也在不断提高。在建筑物质量监测中，混凝土强度是一项重要指标，决定混凝土建筑的强度和抗压能力等。因此，本文就此为切入点，详细全面的对其混凝土材料强度的检测方法进行了概述，并对其检测过程中涉及到的技术问题，从影响混凝土强度的因素出发进行了分析，并结合实际工程，对现有检测方法进行实际应用，以供参考。

关键词：混凝土材料；材料强度；检测方法；技术应用

引言

作为建筑工程施工过程中必不可少的材料，混凝土材料在现阶段以及未来很长的时间内，其经济性以及应用性都是其他很多材料不可比拟的。但是，目前有很多混凝土往往以次充好，其强度无法让人满意，尤其是一些国家重点建筑工程项目，对混凝土强度标准的要求非常高，所以对混凝土强度进行检测是必要的也是必须的。混凝土强度检测技术广泛应用于混凝土施工质量控制、验收、鉴定、评估等方面。目前，我国常用的混凝土强度检测技术分为无损检测和微破损检测。无损检测主要有回弹法、综合法、超声法等；微破损检测主要有钻芯法、拔出法、后锚固法、直拔法等。无损检测操作方便，但检测结果误差较大。微破损检测结果虽精度较高，但存在工序多、操作不便等缺点，如常用的钻芯法因芯样直径粗，对结构损伤大，在钻取、切割、磨平、抗压等环节中易出现偏差，会影响实测强度值。下面就其中主要的方法进行详细的概述

一、混凝土材料强度检测方法的概述

1、回弹法

1.1回弹法原理

该方法是根据结构物表面混凝土硬度推定其抗压强度，仅适用于抗压强度为10～50MPa，龄期为14～1000d普通混凝土。但是对表面受冻害、火灾以及表面被腐蚀的混凝土，不可采用该方法。

采用回弹法的方式一般是选择回弹仪器来对混凝土表面硬度进行检测，从而推算混凝土强度的一种检测手段。回弹仪器的工作原理主要是：含有一个标准质量的重锤，在标准弹簧力的作用下冲击与混凝土表面相接触的弹击杆，因为会受到弹力作用，在回弹仪上的重锤又会跳到相反的距离，同时也会带动指针，进而在相应的刻度上标识出回弹值（N），这一数据直接反应出混凝土的硬度，而材料表面的硬度与材料自身强度相关，因此冲击回弹值和混凝土强度的曲线就能够很容易地画出，我们可以按照回弹值的大小来对混凝土强度进行准确的计算。

这种检测方法的优点在于操作简单，检测过程比较快而且成本也相对较低；混凝土检测人员能够很容易的采集到相关样本；检测之后的数据可以很准确地反应出混凝土强度数据；能使相关检测人员非常清晰地了解混凝土强度，从而获得全部的真实数据。

但是这种检测技术的缺点在于和其他检测手段比起来精准度要相对差一点。而如果在混凝土表面硬度和强度质量存在一定差异性的情况下，例如说受到了化学腐蚀、其他自然因素干扰等状况之下，则不应该优先选择这种方法进行检测。因为混凝土材料属于一种不均质材料，混凝土的硬度和水泥的种类、骨料粗细程度以及粒径有直接的关系，同时加上碳化作用的干扰，常常导致在进行强度检测的过程中出现检测结果失准的情况，因此我们必须要做好各种因素的准备工作，保证检测结果的科学性。

1.2回弹法主要步骤

1.2.1回弹值测量

在结构物表面划定有代表性的测区，测区大小约为20cm×20cm。清理测区表面，确保表面平整、清洁、无蜂窝麻面。检测时回弹仪轴线始终垂直于结构物混凝土测试面，缓慢施力，准确读数，快速复位。每一测区应记取16个回弹值，测点应均匀分布在测区范围内。为保证测量精度和稳定性要求，用于检测的回弹仪应按照检定周期进行例行检定。

1.2.2碳化深度测量

回弹值测量完毕后，可选择不少于构件的30%测区数在有代表性的位置测量碳化深度。取其平均值为该构件每个测区的碳化深度，当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。

1.2.3强度推定

计算测区回弹值时，首先从该区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，然后求出余下的10个回弹值平均值。根据求得的平均回弹值Rm和碳化深度值以及专用测强曲线得出该测区混凝土强度换算值。根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-92）進行强度推定。

1.3回弹法检测混凝土强度的影响因素

采用回弹仪测定混凝土表面硬度以确定混凝土抗压强度是根据混凝土硬化后其表面硬度（主要是混凝土内沙浆部分的硬度）与抗压强度之间有一定的相关关系。通常，影响混凝土的抗压强度与回弹值的因素并不都是一致的，某些因素只对其中一项有影响，而对另一项不产生影响或影响甚微。弄清这些影响因素的作用及影响程度，对正确制订及选择测强曲线、提高测试精度是很重要的。

我国回弹法研究成果基本只适用普通混凝土（由水泥、普通碎（卵）石、砂和水配制的质量密度为1950～2500Kg/m3的混凝土）。

2、钻芯法

2.1钻芯法原理

运用钻芯检测混凝土强度的方法，其原理主要是在混凝土结构上进行钻芯取样，然后进行一定的处理之后对其开始抗压测试。混凝土龄期不低于15天，强度高于10MPa的混凝土基本上都能够采用。但是因为钻芯取样之后会对混凝土结构造成或多或少的损伤，所以在进行这类检测的过程中必须要经过设计单位的同意。钻芯取样的检测手段属于一种非常直接并且准确率较高的检测方法。通常当我们运用无损检测的手段无法准确地检测混凝土的强度等级时，就可以选择这类检测方法，同时在取样之后我们也可以直接的查看混凝土结构的内部情况，例如说是否存在裂缝、骨料的分布情况等。

钻芯法优点是，能够准确反映结构物的实际强度；适用于不同龄期混凝土的强度推定；同时在取样之后我们也可以直接的查看混凝土结构的内部情况，例如是否存在裂缝、骨料的分布情况等。这种方法的缺点就在于劳动强度相对较大，设备复杂，费用高，对于混凝土结构往往容易造成内部的损伤，有时在进行取样的过程中常常会碰到钢筋而导致取样工作无法顺利开展。

2.2钻芯法主要步骤

2.2.1取芯

首先取芯部位要选择在结构受力较小、混凝土强度质量具有代表性、便于安装钻芯机与操作，避开主筋和其他的钢筋及管线的部位。固定钻机钻取芯样，取出芯样进行编号，并记录被取芯样的构件名称、位置和方向。结构物的芯样钻取后所留下孔洞应及时进行修补，以保证其正常工作。

2.2.2芯样试件的技术处理

芯样抗压试件的高度与直径的比应在1～2的范围内；芯样试件内不应含有钢筋，如不能满足此项要求则每个试件内最多只允许含有两根直径小于10mm的钢筋，且钢筋应与芯样轴线基本垂直；切锯后的芯样当不能满足平整度及垂直度要求时应进行端面补平加工，补平层与芯样层要结合牢固，以使受压时的补平层与芯样的结合面不提前破坏。

2.2.3强度计算

芯样的抗压强度随其高度的增加而降低，同时由于尺寸效应，试件的抗压强度还随截面的尺寸增加而减小。综合这些因素，芯样强度按下式换算为15cm的立方体强度值：

式中： 为15×15×15立方体强度（MPa）； 为芯样破坏时的最大荷载（KN）； 为芯样的直径（mm）； 为换算系数，根据高度和直径之比和混凝土强度等级确定。

3、超声波法

3.1超声波法原理

使用超声波仪器设备来对混凝土强度进行检测的方法我们一般称其为超声波法。超声波检测的原理主要是当超声波在混凝土（介质）中进行传播的过程中，如果遇到有差别的介面就会产生一定的反射或者折射，从而导致传播速度、波形以及频率等参数产生变化。根据这些数据的变化规律我们就可以通过计算得出混凝土内部强度。换句话说，超声波检测技术是以超声波在混凝土中的传播情况来进行最终结果评定的。相关的测试结果，当混凝土结构强度越高，超聲波在其中的传播速度就越快；而混凝土结构强度越低其传播速度就越慢。因此我们可以利用超声波检测技术更加科学的检测混凝土强度。

在混凝土强度检测中应用超声波技术检测的较少，因为这种检测技术刚刚在我国兴起还并未成熟，但是由于超声波仪器的不断发展，混凝土强度检测的准确率也得到了飞速的提升。但我们还应该意识到，对混凝土强度产生影响的原因还有很多，比如说超声波检测过程中讯号频率受到干扰、混凝土构件尺寸的差异、钢筋位置的差异等，这些因素都会使超声波检测方法的效果受到影响。

由于该方法还未有全国统一规范，仅有各省根据各地的实际情况制订了相应的检测标准，所以应用范围从目前的相关资料来看也仅适用于抗压强度为10～50MPa，龄期为14～700d普通混凝土。但是对表面受冻害、火灾以及表面被腐蚀的混凝土，不可采用该方法。

3.2超声法主要步骤

3.2.1声速测量

在选定的测区两侧安装超声波发射器和接收器，然后进行声速测量。

3.2.2强度计算

根据事先建立的相同材料的混凝土的强度与速度的关系曲线换算成所测定的混凝土强度，根据《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107-87）推定出混凝土的换算强度。混凝土强度与声速之间有一定的关系，但是混凝土是一种非常复杂的多项复合体，由于实际材料受种种复杂因素的影响，这种关系不是完全稳定的。主要的影响因素归纳起来有混凝土原材料和配合比的影响，混凝土龄期的影响，环境条件所引起的混凝土温度湿度的影响。由于需要提前根据不同情况分别测定强度与速度曲线是非常重要的，因此这给超声法的应用推广带来了很大的局限性，目前国家尚未出台相应的全国统一规范。

4、拔出法

4.1拔出法原理

拔出法检测主要是使用空心千斤顶或者其他相关的设备去拔出一个预埋在混凝土内部的大头螺栓，这种检测方法主要是根据拔出力来计算出混凝土内部的强度。通常来说，预埋在混凝土内部的螺栓主要有两种情况：一是先装螺栓，事先把螺栓放在混凝土中，等待到了检测的期限时再进行拔出，这种方式主要用在建筑工程验收的过程中；二是选择钻孔后装的办法，在已经硬化的混凝土中埋入螺栓，接着安装胀锚螺栓，然后开始拔出检测，这种方式有很强的灵活性和可变动性，经常用在一些已经建设完成的混凝土结构的检测中。因为使用这种检测方法对于混凝土结构的损伤并不是很大，而且可以在后期采取修复措施，因此经常被采用。

4.2拔出法类型

4.2.1后装拔出法制作过程：在结构上钻孔；打磨扩孔；安装膨胀螺栓。试验方法为采用拔出仪将膨胀螺栓拔出，采集拔出时的拉力峰值。仅可以检测混凝土强度≤C50的混凝土。缺点为操作工艺较复杂；操作时间长；拔出装置较难完成高强混凝土的检测。

4.2.2后锚固法试件制作过程：在结构上钻孔；清孔；插入锚栓；灌入环氧树脂；养护。试验方法为采用拔出仪将锚栓拔出，采集拔出时的拉力峰值。仅可以检测混凝土强度≤C80的混凝土构件，缺点为拔出装置功率大、体积重，操作工艺较复杂；采用环氧树脂胶结拔出试件宜对环境造成污染；受温度影响大，操作时间长。

4.2.3直拔法试件制作过程：在结构上钻制小芯样；吹干；设置隔离层（套塑料纸）；将凹形钢碗内涂环氧树脂，套住芯样；养护。试验方法为采用拔出仪拔出芯样，采集拔出时的拉力峰值。可以检测混凝土强度≤C100的混凝土构件。缺点为采用环氧树脂胶结宜出现环境污染；受温度影响大；操作时间长。

4.3拉脱法

对于拔出法，现在有人将其改进总结出一种新的方法：拉脱法。拉脱法试件制作过程为在结构上钻制深44mm的小芯样，不取出。试验方法为采用自动调节夹紧力，夹紧、拔出一体化的拉脱仪直接拔出芯样，采集拔出时的拉力峰值。可以检测混凝土强度≤C100的混凝土构件。由于拉脱法是在上述方法基础上发展起来的，目标是致力于克服上述方法的不足，到目前还没有发现系统性缺陷。

拉脱法测强技术是利用混凝土抗拉强度和抗压强度之间的相关关系，检测、推定混凝土结构或构件的抗压强度，它是在已有的微破损检测技术的基础上，综合其他检测技术的优点，经反复试验，依托具有自动夹紧、动态调节径向夹紧力的拉脱仪，完成芯样试件的拉脱操作。该技术操作工艺简单，设备轻便；试件不需加工，检测快捷、方便；可以检测钢筋密集部位的混凝土抗压强度；可检测不同龄期和10～100MPa强度的混凝土抗压强度。

二、实例分析

本文结合实际工程案例，对上述几种检测混凝土强度的方法进行研究，应用不同方法估算强度值，并进行修正比较。

1、工程概况

某工程需建设强度为C40的钢筋混凝土墙，在浇筑墙壁时选用泵送混凝土方式。施工过程中，混凝土凝结出现异常情况，经检测实际工作中所用混凝土，28d试块强度仅为C20。因此，90d重新检测。

2、检测与估算

重新检测过程中选用目前应用最广泛的回弹法进行混凝土强度检测，回弹区内取50个芯样进行估算数值修正，以确保数据准确性。回弹法检测后，再利用钻芯法和钻芯—回弹法对检测数据进行修正，计算对应的修正系数。

混凝土强度估算具体结果详见表1。

采用不同数量芯样得到的芯样修正系数见图2。

表1混凝土强度推定结果

图1芯样修正系数图

3、混凝土强度检测的结论

从该工程混凝土强度的检测、推定结果得出如下结论：

3.1 上述三种方法中，钻芯法估算的结果最低，回弹法估算的结果最高，另外3种推算方法所计算的结果较为接近，误差不超过5%。

分析原因：钻芯法估算结果最低，可能是由于混凝土样本标准差较大，在钻取芯样环节对混凝土样本造成的影响较大，影响了估算结果；回弹法估算结果最高，可能由于回弹法只考虑了材料表面保温和养护等因素，因素不全面，不能真实反映混凝土强度。

3.2 利用钻芯—回弹法估算的混凝土强度为C21.46MPa，其修正系数在置信度90%的区间内，可知钻芯—回弹法估算结果可以反映混凝土强度值。由此可知，该案例混凝土样品的强度值为20.07～21.48MPa或20.77～21.96MPa之间。

3.3 按照上述估算区间数值，该样品满足规定要求。

3.3 按照上述估算数据结构，混凝土材料浇注过程中应做好加固处理，混凝土强度按照C20进行计算。

结束语

综上所述，本文对于目前几种常见的混凝土强度检测方法展开了分概述，并论述了这几种方法各自的优缺点。在进行检测工作的过程中究竟选择哪一种方法，必须要按照被检测混凝土结构的实际情况以及当时的检测条件来决定。总之，在实际地检测工作中，我们还是要从检测条件以及当时的实际情况出发来对检测方法进行选择，这样才能够有效的规避各种风险因素，从而让混凝土强度检测结果更加精确，保证建筑工程质量。

參考文献：

[1]高飞.混凝土强度检测方法的探讨[J].建筑工程技术与设计.2014（20）.

[2]麻伟波.混凝土强度检测方法的探讨[J].中华民居.2014（12）.

[3]张勇.混凝土强度检测方法的探讨[J].科技视界.2014（20）.

[4]傅剑.探讨混凝土强度检测方法比较及应用[J].建材发展导向.2013（15）.