浅谈混凝土检测技术及检测结果处理

2018-02-15姚彬

建材与装饰 2018年41期

姚彬

（上海黄浦建设工程质量检测有限公司上海 200011）

1 混凝土检测技术

当前混凝土检测方法最为主要的方式即为试件检测法及无损检测法，作为传统的试件检测法，无法实现对原位混凝土质量的准确检测，另一方面，采用标准试件的力学指标来预估结构混凝土性能，未必能揭示混凝土力学特征值在钢筋混凝土中结构物各个部位中的分布，而无损检测则更能够适应建筑工程项目的要求。以下内容将主要对常见且比较成熟的无损混凝土检测方式进行总结。

1.1 回弹法检测混凝土强度

用于检测结构混凝土的抗压强度，是用一个以弹簧作为驱动的重锤，通过传力杆弹击混凝土构件的表面，通过测量重锤被弹回的距离，并且将弹回的距离与弹簧的初始长度作比，作为强度相应的指标，来对结构混凝土的抗压强度进行推定。该方法主要是在混凝土构件的表面进行的，所以实质上属于表面硬度法，是根据构件的表面硬度与构件强度之间的相关性建立联系而形成的一种检测技术。

该方法不受构件形状、大小的限制，检测灵活、方便快速，费用低廉，现场条件要求低，很容易满足，检测过程不会对混凝土结构组织及使用性能等内容产生影响。检测结果主要受以下因素影响：①碳化深度：当今混凝土的组成材料里都拌有大量掺合料，这些成分会形成不同程度的假性碳化；②表面状态；③仪器状态；④人员操作。多年的检测经验表明，受制作、养护等原因影响，回弹检测的抗压强度推定值要低于同条件试件抗压强度值，《混凝土结构工程施工验收规范》（GB50204-2015）要求，当没有同条件养护试件强度或强度不合格，可采用回弹-取芯法进行检测。

1.2 超声法检测混凝土强度和缺陷

根据超声在混凝土中传播的速度与混凝土构件的弹性性质之间的紧密关系，来推断混凝土构件的强度和内部缺陷，同样，检测的过程中不会对混凝土结构组织及使用性能等内容产生影响，能够实现重复检测，具有良好的重复性；具有检测混凝土质地是否均匀的性能，实现了测试强度与测试缺陷的结合，将检测混凝土强度建立在了无缺陷同时质地均匀的混凝土构件基础上。

但是该方法也容易受到较多因素的影响：①当混凝土已经断开，超声波会继续沿钢筋传播。②换能器的配置问题，超声波波速=频率×波长，设混凝土的声速4.5km/s时，50kHz的换能器的波长为90mm，过大的波长容易绕过缺陷，因此，选择换能器的频率应该充分考虑需要检测的缺陷尺寸，通常设定探伤能测到的最小缺陷尺寸近似于波长，目前，超声仪普遍配置的换能器是50kHz，直径大约40mm，小于换能器直径的缺陷超声波检测难以被发现。③混凝土本身属于非匀质材料以及混凝土中水分潮湿也会造成一定的影响。

1.3 超声回弹综合法检测技术混凝土强度

将回弹法与超声法相互结合，即通过低频超声波检测仪与标准能量的回弹仪作为检测设备，在结构混凝土的同一区域分别检测出超声波传播的相关参数和回弹值，通过已经建立的测强公式来推断混凝土的强度。与单一的回弹法或者超声波法相比较而言，超声回弹综合检测法能够减少混凝土构件龄期及含水率等干扰因素对检测结果的影响，能够进行互相弥补不足，能够较全面的反映结构混凝土的实际质量，提高检测精度。

我国地域辽阔，原材料品种、结构所处环境以及生产工艺等因素的不同对对声速值得影响因素很大，导致现行的CECS和JGJ标准中的测强公式，其声速权重只占1%左右，可能体现不出综合法测强技术的优越性，上海的地方标准DG/TJ08-2020-2007充分考虑了地方特点，超声的权重占16%左右，十多年来实践经验表明该标准中的超声回弹综合法测试精度是很高的。

1.4 钻芯法检测混凝土

利用专用的钻机与人造的金刚石钻头，从混凝土构件中钻取混凝土芯样来检测混凝土构件的强度并观察是否存在内部缺陷的方法，是一种轻微破损的现场检测方法。它不需要通过缺陷或者能量与物理量之间的转换来进行判断，往往可以通过肉眼进行直观的观察，得到可靠与准确的检测结果。但是由于钻芯对混凝土构件造成一定程度的损坏，所以大量取芯检测的方法得到了一定程度的限制，同时，检测现场需要水、电的配合，取样工作量大，容易受现场条件的制约，芯样的制作加工难度大，不符合要求的芯样无法反映混凝土实际质量，实际应用中可以用芯样强度验证及修正回弹法来提高非破损检测方法的精度。

1.5 拔出法检测混凝土强度

将预埋在混凝土构件中的锚固件拔出，通过测量拔出时的极限拔出力，结合预先已经建立的拔出力与混凝土强度之间的关系来检测混凝土构件的强度，分为两种类型：①预埋拔出法：在混凝土构件的表面预埋一个钢制的锚固件，硬化之后对锚固件施力拔出，测量极限拔出力；②后装拔出法：预埋拔出法要求在事先做好准备，不能在混凝土硬化之后随机选择构件进行试验。为了克服事先计划的局限性，在硬化后的构件上进行钻孔，将锚固件装入其中并测量其极限拉拔力，这种后装拔出法，更能够反映混凝土实际的质量水平，拔出法检测同样也是一种破损检测方法。在操作过程中应特别注意产生偏心受拉，现场需要水、电的配合，容易受现场条件的制约，钻孔、磨槽工作量大。

在具体应用中，应根据检测目的和各种检测方法的特点，综合考虑现场条件和施工质量的可靠性等因素选择检测方法，必要时采取多种方法检测，并进行综合分析判断，有效提高检测结果的可靠性。

2 检测结果处理措施

通过上面的总结，发现对混凝土检测主要针对的是强度及缺陷，下面将针对混凝土构件强度不足及内部缺陷提出处理措施意见。

混凝土构件出现强度不足的情况，主要原因包括原材料质量不符合要求、配合比不合理、施工工艺存在问题以及养护不到位等多个方面，可以采取下列措施处理：

（1）利用混凝土的后期强度：通常情况下混凝土的强度会随着龄期的增加而提升，一般在干燥环境下，三个月龄期的混凝土强度是28d龄期的混凝土强度的1.2倍，一年龄期可以达到1.35～1.5倍左右。若是通过检测发现混凝土构件的实际强度距离设计要求的强度差距不大，并且结构加荷的时间又相对较晚，这种情况下就可以采取加强养护的方式，利用后期强度来提升混凝土构件强度。

（2）减少荷载：混凝土构件强度不足的重要表现即为承载力能力下降，在充分考虑经济性，适用性等因素的前提下，可以采取减少结构荷载的方式来解决。例如采用轻质施工材料减轻建筑结构自身重量，或者降低建筑物高度的方式进行降低荷载等等。

（3）结构加固：当柱混凝土强度不足时，可以采取外包钢筋混凝土构件或者外包钢结构来进行加固，同时也可以采取螺旋约束柱来进行加固。当梁构件的强度不足的情况下，则可以通过使用钢筋混凝土对梁构件进行加高，或者是采取预应力拉杆补强体系来加强。现在，新型的加固技术也在不断发展，例如利用碳纤维材料加固，或者利用高效结构粘结材料直接粘钢板加固等方法，标准GB50728、GB50550、GB50367对于混凝土结构加固都有明确的设计、施工和验收要求。

（4）挖掘潜力：通过分析验算来挖掘设计潜力，决定混凝土构件是否需要进行针对性处理，比如，当实际混凝土的强度与设计要求相差较少的情况下，对受弯构件的正面强度影响是有限的，在对混凝土构件进行验算的基础上，增加荷载试验，就可以验证构件是否具有安全可靠性，决定是否需要进行处理；对于装配式框架梁在柱节点核心区的混凝土强度不足的情况下，有可能会导致梁构件的抗震安全度不足，这种情况下进行抗震规范验算之后就可以验证构件的强度是否满足要求；当结构出现裂缝或者一定的变形时，也可以通过验算，来决定采是否需要结构处理，此时，检测结果的可靠性、正确性起着关键的作用。

（5）内部缺陷

混凝土构件存在内部缺陷时，可以通过灌浆法来进行处理。灌浆材料可以选择普通的水泥砂浆、改性水泥砂浆、膨胀水泥砂浆或专用的灌浆材料等，往往需要根据内部缺陷的情况来确定材料的种类。处理内部缺陷的方式主要包括以下两种：

①挖除后回填

混凝土构件的强度不足，同时骨料分散不均匀的部位，可以通过确定其部位与范围，之后将缺陷周围的松散混凝土凿掉，在四周凿成垂直状。在挖凿的过程中要尽量避免造成周围混凝土的损伤，并且根据缺陷架空的深度来确定开凿的深度。若是开凿的过程中出现了钢筋裸露的情况，则要求开凿至钢筋底面以下5cm以内。之后再进行混凝土的修复，使用与混凝土构件同种强度等级的混凝土，对于6cm以内的缺陷可以采取分层锤填的方式来进行修补。若是深度大于6cm的缺陷，则需要使用高一等级的混凝土进行修补。

②采用水泥灌浆

若是混凝土内部出现架空情况，则可以采取水泥砂浆等灌浆材料来进行灌浆补强处理，钻孔进行灌浆，对于互不穿通的灌浆孔则采取单孔孔内循环灌浆的方式进行。串通孔采用并联灌浆，在串通区采用一侧向另外一侧灌浆的顺序进行施工。

通过检测确定混凝土构件强度不足及内部缺陷后，包括检测单位在内的参建各方应进行深刻分析，查找原因，在充分验算的基础上，制定科学、可靠、经济、合理的处理措施方案，该方案应包括后续的检测及跟踪，确保结构安全、可靠。