呼和浩特市回弹法地方曲线研究及成果

徐晓滨，黄 涛，刘少情，郭呼胜

（呼和浩特市四方工程质量检测试验有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

建筑物结构的质量直接影响建筑物的安全性，也关系着人民的财产生命安全，混凝土是一种最常见、也运用最广泛的建筑材料之一。影响结构安全性的因素有很多，混凝土的强度对建筑物结构的整体性和安全起着不容忽视的作用，把控好混凝土的强度是检测单位的重要责任。对于现场混凝土强度的检测最有效和应用最广泛的就是回弹法。由于我国地跨 960 万 km2，各地的混凝土原料不同，气候和水质也不同，这样使得国家统一曲线的运用有一定的局限性，不能够准确地反映出混凝土的真实强度。地方曲线的研究是检测人员对检测数据精准的迫切要求，也是检测单位对检测行业的责任和担当。

1 试验设计

1.1 混凝土试块

2020 年 7 月 20 日～2021 年 8 月 7 日，经历了一年多时间，呼市地区地方曲线（某商混 A、某商混 B）研究的数据采集工作圆满收官。本次研究的混凝土强度等级是：C 20、C 25、C 30、C 35、C 40、C 45、C 50 七个强度等级。本次研究的混凝土龄期为：14、28、60、90、180、360 d 六个龄期阶段。本次研究所用混凝土试块尺寸为 150 mm×150 mm×150 mm。所需制作试块数量：每个等级、每个龄期需要 6 组（18 块）试块，故每个混凝土强度等级须做 36 组（108 块）试块，合计 252 组（756 块），某商混 A 和 某商混 B 两个商混站共计 504 组（1 512 块）。全部等级混凝土试块制作在 20 d 内完成。各协作单位负责提供混凝土试块制作和养护的工具、原料及场地，派人指导试块制作，在 7 d 之内要浇水养护；并应加强监管避免试块遗失、损坏、标识混乱等问题出现。笔者单位在协作单位人员配合下进行试块成型、记录标识等工作，并定期查看试块情况。

试块所用原材料质量必须符合国家及行业标准要求，且是呼市地区拌制混凝土常用原材料。制作试块混凝土要与协作单位浇筑工程实体混凝土所用的原材料及参数相同，尽量不采取其他渠道拌制，强度富裕系数不宜过大。成型及养护要求试块成型要采用国家标准规定的标准方法进行。每次成型在规定的时间内完成。试块成型 24 h 后拆模，在混凝土试块表面做好强度、成型日期等标记，放在养护棚内成‘品’字型堆放，以减少碳化的不均匀性；每天浇水 2 次，连续 7 d，以后自然养护，试块应保护好，防止损坏丢失。

1.2 试验室内对比试件

每个混凝土强度等级做 2 个混凝土试件用于后期试验室内数据对比，故每个协作单位需做试件 16 块。试件支模及钢筋绑扎由笔者单位负责，协作单位要提供所需工具及人员配合，试件要在制作回弹试块时同时成型，并且同条件养护。

1.3 试验方法

1.3.1 仪器选定

回弹仪、压力机必须符合国家标准要求并经过计量部门标定。碳化深度测量必须使用按标准要求配制的溶液和专用测量仪器。

1.3.2 回弹检测

回弹、碳化深度测量及试块抗压试验由专人负责完成。将试块浇筑侧面的两个相对面固定在压力试验机的上下承压板之间，以规定的压力进行持荷，试块在压力机上的持荷压力大小为：10～60 MPa 压力控制在 30～100 kN；60～90 MPa 压力控制在100～140 kN。在试块的两个侧面分别均匀布置 8 个弹击测点，相邻的两个测点应大于 2 cm，且测点应离开试块边缘 3 cm 以上，从每一试块的 16 个回弹值中分别剔除 3 个最大值和 3 个最小值，以余下的 10 个回弹值的平均值（计算精确至 0.1）作为该试块的平均回弹值Rm；将试块加荷直至破坏，计算试块的抗压强度值fa（MPa），精确至 0.1 MPa［1］；在破坏后的试块边缘测量该试块的平均碳化深度值，并记录相关数据。

2 试验结果分析

2.1 曲线拟合

某商混 A（14，28，60，90，180，360 d 共756 组数据）如图 1 所示；某商混 B（14，28，60，90，180，360 d 共 756 组数据）如图 2 所示；某商混 A+某商混 B（14，28，60，90，180，360 d 共 1 512 组数据）如图 3 所示。

图1 某商混 A 360 d 龄期拟合曲线图

图2 某商混 B 360 天龄期拟合曲线图

图3 某商混 A+某商混 B 360 d 龄期拟合曲线图

2.2 数据分析

地区测强曲线（36 0 d）的平均相对误差（δ）＜±14 %；地区测强曲线（360 d）的相对标准差（er）小于 17 %；符合规范要求。

与 180 d 之前的曲线相比：某商混 A 的平均相对误差增加了 0.5 %，相对标准差增加了 0.9 %；某商混 B 的平均相对误差增加了 0.1 %，相对标准差增加了 0.2 %；某商混 A 加某商混 B 的平均相对误差增加了 0.1 %，相对标准差也增加了 0.3 %。相对于 180 d 的曲线，360 d 的平均相对误差和相对标准差都有所增加，某商混 A 误差和标准差增加幅度较明显（见表 1）。

表1 商混回归方程

对原始数据集进行归类、统计、分析：某商混 B 试块从 180 d 龄期到 360 d 龄期：C25、C30、C45 混凝土试块抗压强度平均值无明显变化，C20、C35、C40、C50混凝土试块抗压强度平均值降低了 1 MPa 左右，数据异常。C20、C25、C35 混凝土试块回弹平均值无明显变化，C30、C40、C45、C50 混凝土试块回弹平均值降低了 2 个数值，数据异常。C20～C30 强度混凝土试块碳化值没变化，C35～C50 混凝土试块碳化平均值降低了 2 个数值，数据异常。试件钻芯取样的混凝土抗压强度无异常。某商混 A 混凝土试块在 180 d 龄期到 360 d 龄期期间，C30、C45、C50 混凝土试块抗压强度平均值分别降低了 5.7、5.4、2.6 MPa，其它强度的混凝土试块抗压强度平均值增长不明显，数据异常。C30、C35 混凝土试块回弹平均值无明显变化，C20、C25、C35、C40、C45 混凝土试块回弹平均值降低了 2 个数值，数据异常。C20～C50 强度混凝土试块碳化值均降低，数据异常。试件钻芯取样的混凝土抗压强度无异常。

根据数据分析，因 360 d 龄期试块是自然养护，且该批试块是最后一批试件，大部分试块都直接与地面接触，比较潮湿，由于混凝土表面浮浆密度低，容易吸水，从 180 d 龄期到 360 d 龄期的 6 个月，经过一个冻融循环后，混凝土表面强度降低，故回弹值和碳化值都有所降低。试块抗压强度降低的原因也是由于混凝土试块表面的强度降低，抗压试验时受压表面的混凝先破坏，从而影响了混凝土试块的抗压强度。通过对试件芯样的抗压试验数据可知：混凝土试件内部的芯样受环境影响较小，抗压强度符合混凝土强度的实际情况。

2.3 与国家曲线比较

2.3.1 0 mm 碳化的曲线

从 0 mm 碳化的曲线（见图 4）可以看出：呼市地区某商混站 A和某商混站 B 的曲线走势与国家曲线大致相同，曲线显示回弹值 38 之前在国家曲线上方，说明现阶段此区间段计算的混凝土抗压强度推定值比国家曲线推定值高，回弹值 38 之后在国家曲线下方，说明现阶段此区间段计算的混凝土抗压强度推定值比国家曲线推定值底。

图4 呼市地区某商混站 A和某商混站 B 的曲线与国家曲线比较（碳化深度为 dm=0 mm）

2.3.2 3 mm 碳化的曲线

从 3 mm 碳化曲线（见图 5）可看出低强度混凝土抗压强度推定值比国家曲线推定值高，高强度混凝土抗压强度推定值和国家曲线推定值几乎重合。

图5 呼市地区某商混站 A和某商混站 B 的曲线与国家曲线比较（碳化深度为 dm=3 mm）

2.3.3 6mm 碳化的曲线

从 6 mm 碳化曲线（见图 6）可看出混凝土抗压强度推定值比国家曲线推定值高，且低强度推定值和国家曲线相差较大。

图6 呼市地区某商混站 A和某商混站 B 的曲线与国家曲线比较（碳化深度为 dm=6 mm）

整体数据可看出呼市地区混凝土的实际回弹强度要比国家曲线回弹的强度高，且随着碳化深度增加，回弹强度差值越明显。由此可见用地区测强曲线更符合当地实际情况，对平时的检测工作有一定的指导作用，检测时可适当降低检测误差。

3 结语

本文根据有关建立地区测强曲线的标准要求并制作了地区常用的混凝土试块，经过试验和对试验所取得的数据进行了分析，并与国家统一曲线进行了比较，为呼市地区混凝土工程质量检测和鉴定提供了一组可靠的回弹测强数据，为混凝土回弹测强技术在该地区的应用和推广提供了理论依据，填补了呼市地区混凝土抗压强度测强曲线的空白，对呼市地区回弹法测强有一定的参考意义。Q