回弹法检测混凝土抗压强度的可靠性探讨

2016-02-11刘光华张文喜

工程技术研究 2016年12期

关键词：检测仪试块碳化

刘光华，张文喜

（江苏华科建设工程质量检测有限公司，江苏南京 211800）

回弹法检测混凝土抗压强度的可靠性探讨

刘光华，张文喜

（江苏华科建设工程质量检测有限公司，江苏南京 211800）

文章首先阐述回弹法检测混凝土抗压强度的基本原理，在此基础上对回弹法在混凝土抗压强度检测中的应用及其可靠性进行论述。研究结果表明，回弹法可以对混凝土的抗压强度进行检测，实际应用中，需要注意碳化深度对检测结果可靠性的影响。

回弹法；混凝土；抗压强度；检测

1 回弹法检测混凝土抗压强度的基本原理

1.1 回弹法的原理

回弹法归属于无损检测的范畴，无损测强的一般原理为单一法，即：

上述的函数关系可以用相关公式或是曲线表示，也就是通常所说的回归方程或是校准曲线。只要在被检测构件上测出R值，便可利用公式或是曲线换算出混凝土的抗压强度值。

在对混凝土构件进行回弹检测的过程中，当重锤处于起始状态时，若其质量为1，则重锤在此时所具有的势能可用下式进行计算：

公式（4）当中，x表示重锤的反弹位置，在冲击回弹的过程中，重锤所消耗的能量可用下式计算：

1.2 回弹检测仪的使用要求

目前，在混凝土抗压强度检测中，重型和中型回弹检测仪的应用较为广泛。在对普通混凝土强度进行测定时，一般以中型回弹检测仪为主，它是一种直射锤击式仪器。

使用回弹检测仪对混凝土的抗压强度进行测定时，应当满足GB/T9138标准中给出的规定要求。具体如下：指针长度：20±0.2mm；指针摩擦力：0.65±0.15N；弹击杆端部球面的半径：25±1.0mm；弹击拉簧的刚度：785±40N/m；弹击拉簧的工作长度：61.5±0.3mm；弹击锤的冲击长度：75±3mm[1]。除此之外，还应当满足JGJ/T23-2011规程中给出的如下要求：使用回弹检测仪的环境温度应当在-4～40℃；数字式回弹检测仪应当具备指针直接读取示值的系统；数字显示的回弹值与指针显示的回弹值的误差应当不超过1。

2 回弹法的应用及其可靠性分析

2.1 建立测强曲线模型

由回弹法的原理可知，其对混凝土抗压强度的测定是建立在回弹值与抗压强度具有一定规律性的基础上，可以用曲线来表示这种关系。未经过碳化的混凝土的相关曲线可用回归方程表示，但由于实际工程中的混凝土一般都已经碳化或是龄期较长，所以可以用如下函数关系进行表示：

若是可以测出碳化后混凝土构件的含水率，则可以用下列函数关系进行表示：

2.2 测强曲线的影响因素分析

相关研究结果表明，采用回弹法对混凝土抗压强度进行检测时，测强曲线的质量会受到以下几个因素的影响，即人为因素、仪器设备因素、方法因素、环境因素和材料因素。由此会直接影响回弹法的检测可靠性。为了有效解决这一问题，必须在建立测强曲线前，对相关影响因素进行分析，并采取有效的措施加以应对。

（1）人为因素的影响与应对措施。试验人员的专业技术水平直接影响测强曲线的建立质量。为解决人为因素的影响问题，可以成立专门的课题研究小组，选取长期从事相关工作的试验人员，在试验开始前，对其进行专门培训，使之掌握正确的试验方法，确保试验数据准确无误。

（2）仪器设备的影响与应对措施。回弹测强中使用的主要仪器设备有回弹检测仪、压力试验机、碳化深度测定仪等。回弹检测仪机芯的装配尺寸、关键零部件的质量以及机芯的整体装配质量是影响回弹检测仪工作性能的主要因素，所以应当对这三个因素进行严格控制。为确保仪器设备的准确性，试验中使用的仪器除了要选择质量合格的产品之外，还应在使用前进行校准。

（3）试验方法因素的影响及应对措施。在进行试验的过程中，需要先将混凝土试块放在压力试验机的承压板上。由于混凝土本身存在分层泌水的现象，从而导致试块底部的石子较多，由此会造成回弹值的读数偏高。若是试块表层泌水，则会导致面层疏松，此时可能会造成回弹值的读数偏低。为避免此类问题的发生，应当在放置试块前，将试块的侧面放置在回弹检测的正对面，这样能够保证回弹值的准确性。此外，还应对试块表面进行清洁，有疏松层、蜂窝及麻面的试块不得使用。

（4）环境因素的影响与应对措施。试验环境会对试验过程中使用的仪器设备及试验对象造成影响，如压力试验机需要在室内正常环境下使用，回弹仪要求环境温度在-4～40℃。鉴于此，试验过程中应当取室内正常环境，同时要保证试验环境的操作空间足够，光线充足。

（5）材料因素的影响与应对措施。回弹法检测混凝土抗压强度试验中的检测对象为混凝土试块，普通的混凝土构件一般都是由水泥、粗细集料、掺和料、外加剂和水按照一定的比例拌和而成，试件抗压强度的大小在一定程度上受这些原材料的影响。想要确保检测结果的准确性，就必须保证拌制混凝土试块原材料的质量，这既是前提也是基础。

2.3 建立测强曲线

（1）试块原材料的选择。本次试验中使用的试块原材料如下：水泥为P.042.5；粗骨料为卵石，粒径在5～25mm，细骨料为中砂，两者的质量均与行业规范标准的要求相符；掺合料为粉煤灰；外加剂符合国家及行业标准；拌制的混凝土坍落度在160～200mm。

（2）试块养护。由于回弹法检测混凝土抗压强度试验中，试块的大小对试验结果的影响较大，故此所有进行抗压强度检测的试块均为统一规格，即长宽高均为150mm，验证用的试件尺寸为400×500×2000（mm）。试块制作完毕后，采用标准养护方法进行养护24h拆模并从养护室内取出，随后进行7d浇水养护。

（3）试验结果分析。用回弹法对试件进行检测，将所得的实测数据，用最小二乘法的原理，并辅以数据库统计，对混凝土的抗压强度、平均回弹值及碳化深度值三者之间的测强曲线进行推断。结果表明，误差较为突出的数据分布在试块抗压强度的10～20MPa和50～60MPa。分析发现，造成这一问题的主要原因是碳化深度的不同，故此在实际工程运用中，应对此加以注意。