公路工程混凝土结构现场检测技术研究

戴寄明

（湖南理大交通科技发展有限公司， 湖南 长沙 410000）

1 公路工程对混凝土质检的意义

混凝土属于一种相对比较基础的复合材料，其在制作和施工当中都会对周边环境的温度和湿度有较为敏感性的要求，在硬化之后，混凝土因物理状态变化势必会在体积上出现一些变形情况，而且会随着不同材料配比的差异出现不同的变形状态，材料存在的约束力形成初始应力，令骨料以及水泥（或者水泥粘结面）发生细微的裂缝问题，这些变形导致的裂缝仅仅依赖施工人员肉眼观察是很难及时发现的，而且存在着不规则的延续趋势、没有固定的状态，受到不同的荷载力，加上温度和湿度的反复变化，变形会变得更加显著，假如后期养护不及时或者效果不佳，会直接导致大面积开裂，并进一步恶化变成有害裂缝，危及公路工程的安全稳定，以及耐久性等，轻则影响公路使用寿命，重则诱发人身财产事故。

2 混凝土质检要点分析

2.1 混凝土的质量等级

其一，少数漏筋：假如在柱梁非纵向方向上的钢筋有漏筋的问题存在，那么其长度必须要在10cm以下；假如在墙板或者是地基位置非纵向方向上的钢筋有漏筋的问题存在，那么其长度必须要在20cm以下。

其二，少数蜂窝：假如梁柱位置上有蜂窝存在，那么外部表面积需要在500cm2以下；假如墙板或者是地基位置上有蜂窝存在，那么外部表面积则需要在1000cm2以下。

其三，少数孔洞：假如梁柱位置上有孔洞现象存在，那么面积不能大于10cm2；假如墙板或者是地基位置上出现孔洞现象，那么面积需要在100cm2以下。

其四，少数夹渣：大多数情况下，夹渣层的深度和梁柱夹渣层的长度值都不能大于5cm,如果是地基和墙板，则不能超过20cm[1]。

2.2 检测依据整体概述

公路工程施工过程中，针对设计的混凝土结构所具备的安全等级、设计目标可靠指标、材料性能水平、需求结构尺寸等等都必须要满足工程项目的施工相关标准。在这之中，材料的性能水平以及结构尺寸参数变异水平会被规划成不同的等级（低等级、中等级以及高等级），变异系数的变化范围则必须要满足下述的需求（参考表1）：

表1

3 公路工程中的混凝土强度的检测方法

3.1 混凝土回弹强度检测

通常来说，回弹强度检测的方式主要借助对混凝土材料的表面硬度情况以及抗压强度值之间存在的关联性来判断混凝土实际抗压强度，是一种比较多见的质量检测方案。多数情况下该方式都被应用在新建造或者已经建好的混凝土的强度检测当中，因此需要保证混凝土结构的完整性。该检测方式的最大优势是技术体系相对较为成熟、实际操作便捷快速、测试效率较高、成本低廉且无损；但是相对的，这种检测方式也可能会被混凝土结构表面状态所影响，比方说，混凝土浇筑面不同、测量面潮湿（或者风化、碳化等异常情况）可能会导致测试数据发生误差[2]。

具体如下：

1、基础要求：回弹仪应在环境温度-4℃到40℃之间使用，日常保养和检修、标定应按规定完成。

2、通常规定：结构（构件测区）在10个以上；某个构件方向尺寸在4.5m以下，且对应方向的尺寸在0.3m以下，可适当降低测区数量，但是也需要控制在5个以上；接近的测区间隔要控制在2m以内，测区和构件端部位置、施工缝边沿距离控制0.2m到0.5m之间；测区设置宜令回弹仪处在水平方向上的混凝土浇筑侧面完成检测，假如条件不允许必须处在非水平方向进行检测，即检测浇筑侧面、表面和底面；选择测区需要在构件对称面上，不过也可以测试一个面，分布均匀，不应存在密集情况；构件重要位置，需要规划测区，测区设置应避开预埋件；测区的面积要在0.04平方米以下；测试面必须要是混凝土原浆面，而且整洁平整，绝对不能有过多污垢或者密集蜂窝，浮浆情况和涂层也要避免，必要情况下需要使用合适的砂轮加以清洁；针对可能由于弹击发生颤动的微型构件（或者薄壁），需要加以固定之后加以测试。

3、回弹测量：开始操作之后，令回弹仪轴线始终位于垂直的检测面上，之后逐渐增压，同时记数，之后立刻复位；测量点保证在测区当中保持均匀分布，接近的两个测点间距要在20mm以上，预埋件以及外露钢筋均需要和测点距离30mm以上，测点绝对要避免气孔和外露岩体，保证每个测点弹击一次即可。

4、计算：根据回弹值和碳化深度以及测强曲线还有回弹方向以及角度等按JGJ/T23-2011相关规定计算。

3.2 钻芯取样检测混凝土强度

本质上来说，钻芯取样这种手段属于有损检测方式，借助在混凝土构件上进行钻芯，取得样本之后借助压力试验机来加以检测，进而了解到混凝土的强度。就当前公路工程的施工现状来说，该质检手段的优势主要是并不会被混凝土材料的内部构成所约束，能够真实地反应出混凝土质量状况，不过对结构产生的部分损伤也无法避免[3]。

具体如下：

1、设备需求：试验机、磨石机、切割机以及辅助性的测量（如卡尺、钢尺等）设备。

2、步骤规定：首先，混凝土轴芯抗压：截取混凝土的芯样，尺寸要求长径比为1即可，获得的抗压强度即是混凝土的轴心抗压强度，3个钻芯试件为一组；将钻取到的试件先在切割机上按长径比为1尺寸进行切割，切割后的试件两端头借助合适规格的磨石机加以有效平整，以确定端面的平整度误差是直径10%以内，端面需要和中轴线始终保持精确垂直，之后将其作为试件主体承压面即可，试件的四个侧面不能有鼓胀或者缩颈缺陷存在。其次，劈裂抗拉：需要进行劈裂抗拉测试的混凝土试件，必须要针对承受荷载相对母线的位置加以磨平，保证磨平之后的面的宽度大约是15mm，以进行劈裂垫条置放；试件侧面择取若干位置检测长度，精确1mm，将测得的长度的算术平均值作为试件长度。试件的中部位置进行直径测量两次，二次测量的方向需要和长度测量方向保持垂直，精准度同样要控制在1mm范围内，然后计算平均值，此值为其直径；进行试验操作前，应先将试件放置于标准养护室中养护7天，之后开始试验。得到3个试件的强度后，求取3个试件强度的平均值为此处的轴心抗压强度或劈裂抗拉强度。

3.3 超声回弹综合法检测混凝土强度

较之常规性的超声检测，超声回弹加入了回弹检测的技术手段，是一种综合性的手段，它在公路工程的混凝土结构质量检测当中能够为检测人员提供多种物理参数类型，特别是强度构成的关键性因素，能够全面且直观地体现出来。这种检测手段有较为显著的优势，较之单独超声检测或回弹检测来说精准度都更高、无损性特征更加显著，通常会使用在对应两个侧面的构件当中；不过相对的，这种手段的操作流程相对繁琐复杂，且质量管理也比较严格。例如说，超声回弹必须要明确适当测量区域，之后才能够针对回弹值和声时值情况加以测量，判定实际强度[4]。

具体流程如下：

1、抽样：检测单个构件，保证每个构件均有10个左右测区；抽样批次检测，数量要超过同批次构件30%，且至少在10个以上，同样保证每个构件有10个左右测区，并且同批次参与检测的对象，生产工艺、性能参数等都需要基本一致；针对相对微型的构件，假如长度在2m以下，那么可以适当降低测区，不过不能少于3个。

2、测区：测区必须要规划于浇筑方向侧面上；保证测区的均匀性分布，接近的测区距离要在2m以下；测区必须要和钢筋密集的区域以及预埋件位置保持距离，规划测区的尺寸范围要大约为200×200mm ；确保测区的整洁干燥，如果有污垢或者浮浆等问题，要尽量清理（与常规回弹检测无异），清理后注意处理干净粉屑即可。

3、顺序：针对全部测区加以回弹检测，随后加以超声检测。针对差异性测区当中的检测数据，计算中不能轻易混用。回弹检测参考相关技术规程的要求，构件单独测区内相对2个测面都要各自进行8点的弹击，回弹值的读数精准控制到1.0；超声声速检测和回弹检测使用相同的测区进行检测，相对测面设置测点3个，保证测点整洁干燥，确定换能器和混凝土密切接触，注意远离和同声传播的方向处于平行关系的钢筋位置，避免短路，随后加以声波耦合，涂抹耦合剂，测试的时候保证换能器挤出耦合剂，和混凝土构件的表层紧密贴合，构成良好耦合，最后测读即可，超声测试的过程当中，声时值必须要精确至0.sμ1，声速值则需要精确至.01km/s 0，超声测距误差要在±1%范围内。

3.4 射钉检测混凝土强度

射钉检测的手段主要是通过合适的射枪发射射钉，分析射钉进入待测的混凝土构件内的深度情况判断其质量的方式，这种检测技术是出自考虑物体惯性会对其他物体产生的影响作用进行判断的，操作起来相对比较简单，能够在短时间内较为准确地判断缺陷比较大的混凝土，根据一些研究报告提出，幼龄期混凝土的抗压强度在2MPa以上的情况下，射钉检测能够获得相对比较真实的强度数据；不过随着现代工程的发展，射钉检测的技术手段在实际中局限相对比较大，比方说，较难检测出厚度值在15cm以上、抗压强度50MPa公路路面的强度。因此，在实际中这种方式一般不会使用，而且很多规范已经没有射钉检测混凝土强度的方法了[5]。

4 结语

综上所述，就如今现代化城市建设的过程来说，工程当中所应用的混凝土结构现场检测技术相对比较多，混凝土回弹强度检测是一种比较多见的质量检测方案，技术体系相对较为成熟、实际操作便捷快速、测试效率较高、成本低廉且无损，可能会被混凝土结构表面状态所影响；钻芯取样检测属于有损检测方式，不会被混凝土材料的内部构成所约束，能够真实地反应出混凝土质量状况，不过对结构产生的部分损伤也无法避免，且效率比较低；超声回弹综合法检测较之常规性的超声检测加入了回弹检测，全面直观、精准度更高、无损性特征更加显著，但是流程相对繁琐且质量管理也比较严格。除了本文阐述的几种之外，在实际应用当中还有一些其他的选择，一般会由施工人员和工程管理人员共同决策如何应用。