回弹-钻芯专用曲线法检测混凝土抗压强度应用分析

2016-08-04汪魁峰辽宁省水利水电科学研究院辽宁沈阳110003

东北水利水电 2016年6期

关键词：检测

汪魁峰（辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳110003）

汪魁峰
（辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳110003）

［摘要］文章结合水利工程大体积、大尺寸混凝土结构特点，阐述如何针对具体工程利用最小二乘法建立回弹-钻芯专用测强曲线，以提高回弹法检测混凝土抗压强度精度。以具体水利工程为例进行应用阐述，应用效果理想，为水利工程施工、检测人员开展水工混凝土质量检测提供借鉴和参考。

［关键词］回弹法；钻芯法；混凝土抗压强度；专用测强曲线；检测

0 引言

回弹法是根据混凝土构件表面硬度与强度的相关性，来推测混凝土表面强度的一种无损检测方法。混凝土结构及内、外因素，常会导致单一回弹法检测的混凝土强度与结构实体混凝土强度偏差增大，比如表面混凝土含水量偏大，回弹法检测出的混凝土抗压强度偏低等。

钻芯法是一种半破损的现场检测手段，是一种验证性质或修补加固依据的检测。它是利用专用钻机，从结构混凝土中钻取芯样以检测混凝土强度、检查混凝土内部质量（含裂缝深度）的一种常用方法。钻芯法也是目前水利工程在检测混凝土强度中使用频率很高的一种验证方法，但钻孔对混凝土结构造成局部损伤，因此在工程现场检测中取芯数量受到限制，样点的分布也要科学、合理，具有代表性，尤其对于梁、柱构件工程，钻芯法的应用更要慎重。

回弹-钻芯法在水利工程检测中，利用钻芯结果修正回弹值，可以大大提高检测精度，是一种非常好的检测方法。下文参照相关标准、书籍，结合检测经验，分析结合具体工程如何建立水工混凝土回弹法-钻芯法专用测强曲线法，以提高检测精度，仅供参考。

1 现行规程中对回弹法测强的规定

水利、电力行业规程及建筑规范回弹法测强计算公式：

1）SL 352-2006《水工混凝土试验规程》

式中：fccNo——混凝土抗压强度，MPa；mN——测区平均回弹值；fccN——碳化深度修正后的混凝土抗压强度，MPa；C——混凝土碳化修正值。

2）DL/T 5150-2001《水工混凝土试验规程》普通混凝土强度：

引气型混凝土强度

3）JGJ/T 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》

式中：f’cu，e——修正后混凝土强度推定值，MPa；fcu，e——混凝土强度推定值，MPa，与碳化修正均查表求得；η——修正系数；fcor，i——第i个混凝土立方体（边长150mm）试块强度值，MPa；fccu，i——对应于第i个试件或芯样部位回弹值和碳化深度值的强度换算值，MPa。

在行业规程SL352—2006和DL/T5150—2001中，针对现场检测混凝土抗压强度都给出了回弹法和钻芯法的具体检测步骤及数据处理方法。

在JGJ/T23—2011中4.1.6条款提出“当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，可采用同条件试件或钻取混凝土芯样按修正量法进行修正，试件或钻取芯样数量不应少于6个。钻取芯样时每个部位应钻取一个芯样，计算时测区混凝土强度换算值加上修正量”，规程中给出了修正量的具体计算方法。

2 回弹-钻芯法测试专用曲线

2.1 建立专用曲线需考量的因素

回弹-钻芯专用曲线法，是充分利用回弹法进行大面积扩展检测的优势和钻芯法检测精度高的特点，将这两种方法综合运用，针对具体工程建立回弹-钻芯法专用测强曲线，以达到提高检测精度的目的。其优点有：①针对性强，修正后更加科学、合理，精度高；②只要表面具备回弹法测试条件，可以不受混凝土龄期限制；③以实体强度建立曲线，可以排除通用曲线中未考虑到的其他影响因素。

规范中给出以混凝土标准试件抗压强度值-回弹值作为建立曲线的基础。结合具体工程，研究以实体混凝土构件回弹法检测强度值与钻芯法检测强度值为基础建立关系曲线，用以提高回弹法检测精度，但需考量以下基本因素和条件：①建筑物建造时间早，没留有同期混凝土试块，运行时间长、碳化等多方面综合因素影响，导致通用曲线回弹法推定的混凝土强度与结构实体强度偏差相对较大；②水工混凝土大体积、大尺寸构件。如水库、水电站的混凝土重力坝、溢洪道，引输水工程隧洞混凝土衬砌，混凝土面板坝及河、渠迎水侧混凝土衬砌、防洪墙等；③有足够的回弹测区数量，足够的芯样样本数量，经计算复核相关性足够好；④要按规程合理考虑异常值剔除。

现场检测是需注意的事项如下：①混凝土构件表层和内部质量均匀，差异不大；②钻芯法宜统一采用准100mm，高径比为1，避免因尺寸不同带来二次误差（但要满足公称直径不宜小于骨料最大粒径的3倍）；③芯样要从回弹测区内钻取，先测定回弹值、碳化深度值，然后再钻取芯样；④要取回弹测区内表层芯件抗压强度值，若芯样内部有裂缝或其他较大缺陷，则要剔除该值。

2.2 测试步骤与专用测强曲线的建立

2.2.1 测试方法

1）根据检测方案，选定被测混凝土构件，确定具体钻芯取位置，设为i处，并逐一标识清楚；

2）在标识好的钻芯位置，按规程要求先进行回弹法检测，测区回弹值设为Ni，再根据规程要求计算该部位测区有效回弹值的平均值mNi；当回弹仪在非水平方向测试时，要按相应规程要求修正为水平方向值mNi，该值要与对应位置芯样强度值一一对应；

3）回弹法测试完毕，在该回弹测区内钻芯取样，并按规程要求在试验室内养护、成型及试验，测得混凝土芯样强度fcor，根据fcor推定结构混凝土抗压强度fccN；

2.2.2 专用测强曲线的建立

1）建立以混凝土抗压强度值fccN为纵坐标，以回弹值mN为横坐标的直角坐标系，在该坐标系中点绘出fccN-mN散点图，根据散点分布规律选取合适的专用测强曲线方程，宜选用幂函数、指数函数式，也可选用对数函数式。

式中：fccN——混凝土抗压强度，MPa；mN——测区平均回弹值；A、B——试验常数。

2）通过计算得到专用测强曲线方程，再将所有测得的回弹值代入该方程，推定所测回弹值对应的混凝土抗压强度值；

3）根据推定出的混凝土抗压强度值fccN及测区数n，计算结构中混凝土平均抗压强度mfccN，标准差σ和变异系数CV，以此评估结构中混凝土强度和均匀性。

3 实例及分析

3.1 现场测试方法及数据处理

某水库溢洪道建于1969年，为钢筋混凝土结构。共7孔，每孔净宽10 m。溢洪道由上游段、闸室和下游段组成。由于建设久远，部分资料（如混凝土强度等级等）不全，为鉴定其安全性开展了现场安全检测：首先选定被测混凝土构件，确定具体钻芯位置并进行标识，然后在拟钻芯位置采用中型回弹仪进行强度测试，并在该测区钻取准100mm直径的混凝土芯取样，成件深度10～120mm。钻芯位置回弹测区有效回弹平均值mN和对应位置混凝土芯样推定立方体抗压强度fccN，具体结果见表1。