回弹-取芯法在结构实体混凝土强度检验中的应用

周长标

深圳市建筑工程质量安全监督总站 广东 深圳 518030

回弹-取芯法作为结构实体混凝土强度检验的一项主要方法，被写进新版GB 50204—2015《混凝土结构施工质量验收规范》（以下称“规范”）与同条件试件法并行使用[1]。但在工程实践中，回弹-取芯法已为必检项目，而同条件试件法却沦为鸡肋。规范中仅给出回弹-取芯法的合格性判定标准，并没有明确达不到合格判定标准时的进一步处理程序，各地各企业的后续处理方法并不统一，有时还会出现混乱，有必要做出进一步的阐述。

1 混凝土抗压强度指标之间的关系

混凝土原材料组合的复杂性，试验试件形状尺寸的多样性，导致强度指标的多样性，再加上施工评定用指标与结构计算用指标的不统一，造成了在混凝土强度问题上施工与设计之间理解的障碍。

混凝土工程中常用的几种抗压强度指标分别为：

1）混凝土抗压强度标准值，即设计强度等级值，是所有混凝土抗压强度表达中的“母值”。

2）混凝土轴心抗压强度标准值、设计值，是结构计算所采用的值。

3）标准养护试块强度、同条件养护试块强度，是施工过程中对混凝土材料强度质量评定的重要指标。

4）回弹值、换算回弹值、芯样强度值，是结构实体混凝土强度检验的重要指标。

经验证明，虽然结构计算时采用的轴心抗压强度设计值只有混凝土材料标准值的0.45～0.48，但如果将实体检验时的高径比1∶1的芯样换算成标准棱柱体强度，就与轴心抗压强度标准值比较接近了，如果检验不合格，就可能出现结构实体强度低于结构计算时的混凝土强度，从而威胁结构安全。试块强度为正态分布，但从检验情况来看，结构实体强度正态分布的特征并不明显，也许是回弹值偏差较大，而芯样数量相对较少的原因，也可能是浇筑过程和养护条件的随机性冲淡了其正态分布的特征。

2 回弹-取芯法的理论基础及优缺点

2.1理论基础

回弹-取芯法利用回弹法简洁、快速、覆盖面广的优点，快速确定结构相对低强度区，再用钻芯法直接、准确的优势复核相对低强度区的芯样强度，合理利用了回弹法与钻芯法2种方法的优点，兼具科学性、适用性和良好的可操作性[2]。其理论基础为以下几点：

1）回弹值与混凝土强度值之间偏差较大，回弹法不宜单独作为结构实体混凝土强度的检测方法。

2）回弹法固有的不确定性所造成的偏差不是严格意义上的系统误差，且在不同的工程中表现为随机性，回弹值与芯样强度值之间未发现回归关系，通过回归方法得到芯样强度与对应测区回弹换算强度之间的换算曲线是行不通的。

3）回弹值与混凝土强度值之间具有正相关关系，可通过回弹确定结构相对低强度区，如相对低强度区的芯样强度满足要求，则可“大概率”判定该批实体混凝土强度满足要求。

4）该“大概率”是否≥95%，即是否具有95%及以上的保证率，并无法确定，这就是回弹-取芯法不可作为“评定混凝土强度最终依据”的主要原因。

2.2固有缺点

1）不具有评定功能。因回弹-取芯法不确定具有95%及以上保证率的理论基础，所以该方法不具有评定功能，即“只抽检，不评定”，只有检验区的检验值，而没有批推定值，不可作为评定结构实体混凝土强度的最终依据。

2）“相对低强度区”容易被刻意避开。因回弹方法的简便快捷，预拌混凝土企业可快速普查，基本掌握实体混凝土强度高低区域的大致分布，当施工单位和检测机构达成默契，并在建设单位和现场监理的默许下，检验时完全可以刻意避开“相对低强度区”，从而导致回弹-取芯法实际意义上的失效。数年来，社会检测机构无一例报告结构实体混凝土强度检验不合格，而主管部门的检测机构却经常发现不合格，足以说明这一情况是真实存在的。

3 回弹-取芯法在结构实体混凝土强度检验中的地位

混凝土强度验收分为混凝土材料强度检验批验收和结构实体混凝土强度验收这2个阶段。现行规范将同条件试件强度检验评定划归结构实体混凝土强度检验，但在实际工程中，所有工地都能提供同条件试件符合要求的合格报告，但所有工程也必须采用回弹-取芯法进行检验。也就是，同条件养护试件方法已沦为“鸡肋”，必须合格，但即使合格也不足以直接进行结构验收[3-7]。

同条件试件法是沿用2002年版规范，因其简便易行，被保留下来。实际上，同条件试件与标准养护试件仅在养护条件上有所不同，只是在实际施工环境下对混凝土材料强度及配合比的一种“复验”，更接近于材料检验批环节的把控，并不能反映实体构件在浇筑过程中因形状尺寸、成形工艺、配筋密度、振捣情况等对实体强度的影响，这是同条件试件法的最大局限性，也是新规范引入回弹-取芯法进行结构实体混凝土强度检验的迫切原因。但因同条件试件法执行十多年来，整体执行状况良好，大多数情况下能够保证工程实体质量验收的可靠性，而回弹-取芯法刚刚进入规范，仍然需要积累经验，所以规范并没有过于冒进，直接摒弃同条件试件法。同条件试件法“整体执行状况良好”是预拌混凝土整体性能提高的重要表现。

在混凝土强度验收流程中，回弹-取芯法处于核心位置，是结构实体混凝土强度验收最为重要的环节，远高于“规范”赋予的地位。同时由于固有的2大缺点，回弹-取芯法在结构实体混凝土强度检验中“只抽检，不评定”，在结构实体验收中发挥的作用需要进一步认真评估。混凝土强度在时间上、空间上和数值上的不均匀性是这种材料本身的固有特性，我们做过“一孔双芯”和“一孔三芯”的试验，有的同一孔内的芯样强度值都有较大的不同。所以，在采用回弹-取芯法对结构实体强度进行检验时，出现芯样值偏差较大，甚至个别芯样值低于合格判定标准的情况并不少见。但进一步对所在构件和所在检验批进行检测评定时，93%以上的推定值都能满足混凝土的设计强度等级的要求。因此，回弹-取芯法的真正作用不在于直接判定实体混凝土强度的合格与否，而是筛选大面积、系统性强度偏低的过程。

深圳地区主管部门采用回弹-取芯法监督抽检混凝土实体强度的初检不合格率在5%左右，最终评定不合格率为0.3%左右，不合格率虽不高，但是真实存在的。社会检测机构检测数量批次数十倍、百倍于监督抽检，却一单不合格的情况都没有。由此可见，回弹-取芯法在社会检测机构中使用的效果和真实性的确存在很大问题。

同条件试件法守住混凝土拌和物的质量关，避免出现系统性的原材料和配合比问题；回弹-取芯法复验结构实体强度，评估施工条件对混凝土强度的影响，这是规范对混凝土施工质量管控的制度设计。如盲目抬高回弹-取芯法在实体检验中的地位，而将同条件试件法沦为鸡肋，回弹-取芯法在执行过程中又刻意回避相对低强度区，势必造成两项把关措施效果的同时打折甚至失效，发生混凝土质量事故而茫然不知。

2019年“长沙问题混凝土”事件中，涉事项目C10栋12—27层混凝土强度存在问题，按5～6 d/层的施工速度，该问题持续时间达3个月之久，因发现构件开裂才组织现场检测，同条件试件法显然处于失效状态。2020年深汕合作区某住宅项目，多栋塔楼的15—32层混凝土强度达不到设计要求，也是同条件试件法形同虚设，没有起到前期把关作用。而回弹-取芯法又因为龄期和批次等因素，滞后数月，造成了混凝土强度问题的堆积，最终导致大范围的质量事故。

4 回弹-取芯法应用技术要点

4.1回弹构件的数量应满足要求

回弹-取芯法是结合回弹法的普查与钻芯法的准确于一体，首先是通过回弹普查找出相对低强度区，再通过钻芯验证。如果回弹构件数量不够，则普查面太窄，找出的3个最低回弹区也许并不能代表“相对低强度区”，芯样强度值即使合格，但此次回弹-取芯法检测的可靠度仍相对较低。建议各责任主体在规范附录D的基础上，根据各自质量水平的高低合理确定回弹构件数量，不得全部按规范的最小值选取。

4.2 回弹构件及构件上的测区位置应随机选取均匀分布

回弹构件及构件上的测区位置的随机选取、均匀分布，也是“相对低强度区”是否具有代表性的前提条件。如果检测前，责任主体已通过快速回弹普查，基本掌握了实体混凝土强度高低区域的大致分布，检验时刻意避开“相对低强度区”，从而导致回弹-取芯法实际意义上的失效。在工程实践中，该现象比较普遍，主管部门应引起重视。

4.3同一构件上出现多个相对低回弹区的也应钻芯

工程检测过程中，同一构件上的5个回弹测区，按照规范最多只能有一个最小平均回弹值测区有资格最终排序进入钻芯行列。也经常遇到这样一种情况：即同一构件上出现2个及以上平均回弹值测区从数值上可排进最小的3个测区，而并没有机会进行抽芯验证，如果该构件上的那个测区芯样值不满足要求，则该构件的强度就非常值得怀疑，建议也要对此种情况下的该构件的其他较低测区进行钻芯验证。

5 回弹-取芯法失败后的处理程序

回弹-取芯法失败，指的是芯样强度达不到规范附录D中的合格性标准，无法按照规范对该批次结构实体混凝土强度判为合格。同时，由于回弹-取芯法的固有缺陷，无法给出批推定值，从而也无法直接判为不合格。此时，回弹-取芯法失败，不可再次采用该方法继续进行检验，需采用其他方法进行评定。

根据规范10.1.5条，应委托具有资质的检测机构按国家现行有关标准的规定进行检测，应用较多的检测方法是钻芯修正回弹法。钻芯修正回弹法虽然不能通过钻芯修正来保证每个回弹测区换算强度的准确性，但可以做到修正后的回弹检测结果与钻芯法检测结果在统计意义上一致。更具体地说，该方法修正过的单个检测值不一定准确，但批推定值基本准确，可以采信。

采用钻芯修正回弹法对回弹-取芯法失败的检验批进行检测评定时，需分别给出整个检验批的强度推定值，以及达不到回弹-取芯法合格判定标准的芯样所在构件的强度推定值，且在该芯样钻孔附近需有重新钻芯。重新取样后，检测钻芯修正回弹法批推定值是否不小于强度等级值、达不到回弹-取芯法合格判定标准的芯样所在构件的强度推定值是否不小于强度等级值、重新钻芯取样的芯样强度值是否大于0.88倍的强度等级值。如果同时满足3个条件，则可进行验收。

如果钻芯修正回弹法批推定值或达不到回弹-取芯法合格判定标准的芯样所在构件的强度推定值不满足判定标准，则要求设计按推定值能够达到的混凝土最高强度等级值所对应的性能参数的强度降低等级进行计算复核；如果重新钻芯取样的芯样强度值不满足判定标准，则应对构件强度局部不均匀性进行设计复核。只有当相关复核结果满足要求时，方可验收，如果复核不通过，则分别加固处理。

标养试块强度、同条件试块强度和芯样强度都是立方体抗压强度，只能与混凝土材料标准值进行比较和判定，而结构计算使用的是轴心受压强度，来源于棱柱体试件强度。棱柱体试件强度无论是在施工过程中的材料强度检验还是在结构实体强度检验中均未被采用，规范中结构计算使用的轴心受压强度从混凝土强度等级给出。因此设计无法对检验强度值直接进行复核，应按照推定值能够达到的混凝土最高强度等级所对应的性能参数进行计算复核。在工程实践中，在没有评定推定值的情况下，设计院仅对单个或者多个钻芯芯样强度直接进行复核，进而判断整个结构安全性能的现象非常普遍，这种做法是错误的。

6 结语

回弹-取芯法相较于原来的回弹法更加准确，比抽芯法抽样更加有针对性，是结构实体混凝土强度检验方法的一次明显进步，但“只能抽检，不予评定”的缺点，注定该方法仍然是结构实体强度检验的过程手段而不是最终判决。规范在该方法检验不通过时的后续处理程序又没有给出具体规定，所以在执行过程中，不少部门和企业误将此方法作为结构实体强度检验的“金标准”，盲目夸大该方法的作用和地位，想方设法规避出现不合格的检测结果，导致结构实体检验环节的失真，丧失了筛选和发现大面积、系统性强度偏低等重大质量问题的机会。再加上同条件试件法逐渐失去检验地位，前期材料把关失手，造成了混凝土强度问题的堆积，最终导致大范围的质量事故不断发生。本文对回弹-取芯法进行介绍，就是希望能在工程中避免大范围质量事故的发生，以切实确保建筑工程的质量。