钻芯回弹综合法现场检测混凝土强度探讨

董自兵

（新疆公路工程监理中心有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

一、引言

采用回弹法检测路面混凝土结构强度具有简洁、快捷、无损等优势，但回弹法主要根据构件混凝土实际回弹值推算混凝土强度，对于混凝土内部质量和表观质量存在差异的情况则无法保证测量结果精度。当前公路工程中预拌混凝土应用日益广泛，该类混凝土因掺加粉煤灰和外加剂，回弹值变化较大，进而引起回弹法强度测量结果存在较大误差。钻芯法直接从路面结构中钻孔取芯，无需强度换算，检测过程更为直观可靠，但是钻孔取芯检测技术为有损检测，会造成路面结构局部性破坏，使用范围受到较大限制。钻芯法和回弹法的结合既能体现混凝土的弹塑性，也能综合反映混凝土表层状态和内部结构，还能开展混凝土结构抗压强度的准确判定。混凝土结构质量由结构强度和均质性共同体现，而钻芯回弹综合法能根据芯样强度推定混凝土结构强度，并通过回弹强度判断混凝土结构均质性，全面反映混凝土施工质量。

二、工程概况

某道路改扩建工程为城市一级干道，改扩建后按双向四车道标准设计，路面混凝土设计抗弯拉强度5.2MPa。施工单位所提供的试验材料和工程路面用混凝土材料完全一致，包括P.O42.5普通硅酸盐水泥，细度模数2.6的优质河砂，5mm～31.5mm连续级配碎石料。如表1所示配合比方案制作长550mm、宽150mm、高150mm混凝土试件，每种配合比均制备6个试件，按照设计要求养护。混凝土材料塌落度控制在30mm～50mm。

表1 试验配合比设计方案

三、路面混凝土强度检测

（一）检测步骤

通过钻芯法检测路面混凝土内部质量，同时通过回弹法检测混凝土均质性，两种技术有效结合，能增强检测结果的准确性。钻芯回弹检测步骤如下：

步骤二：挑选回弹检测过的6个～8个试件，在对应区域按照钻芯试验规程要求钻孔取芯，并通过试验确定出芯样强度；如果检测试件数量超出40，则应适当增大钻孔取芯数量，通常情况下钻芯数应控制在试件总数的20%；

步骤三：按下式计算综合修正系数η，其中n为钻孔取芯试件数：

步骤四：开展各构件不同测区混凝土强度换算结果的修正，公式如下：，结合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）相关要求，将修正后的混凝土强度换算结果转换为混凝土结果强度推定値

（二）检测结果

1.回弹检测

在混凝土浇筑后28d～33d龄期内采用回弹仪检测回弹值，回弹测区布置好后在试验区内均匀设置16个测点，检测结束后再在相同部位钻孔取芯。

按照水泥混凝土试验规程检测试件抗弯拉强度。结果显示，配合比A的6个试件平均声速分别为3.571km/s、3.448km/s、3.332km/s、3.845km/s、3.629km/s和3.215km/s，抗弯拉强度分别为4.12MPa、3.97MPa、4.41MPa、4.22MPa、4.01MPa和3.78MPa，回弹值分别为33.2、33.1、32.5、32.8、32.1和32.8；配合比B的6个试件平均声速分别为3.954km/s、3.785km/s、3.879km/s、3.612km/s、3.852km/s和3.945km/s，抗弯拉强度分别为4.70MPa、4.58MPa、4.63MPa、4.28MPa、4.85MPa和4.68MPa，回弹值分别为37.1、36.8、38.5、37.3、36.9和37.2；配合比C的6个试件平均声速分别为4.016km/s、4.220km/s、3.908km/s、3.956km/s、4.105km/s和4.158 km/s，抗弯拉强度分别为5.23MPa、4.87MPa、5.03MPa、5.15MPa、5.28MPa和4.91MPa，回弹值分别为38.6、37.5、37.8、40.1、38.5和40.4；配合比D的6个试件平均声速分别为4.258km/s、4.386km/s、4.176km/s、4.228km/s、4.417km/s和4.269 km/s，抗弯拉强度分别为5.16MPa、5.65MPa、5.49MPa、5.71MPa、5.50MPa和5.37MPa，回弹值分别为44.1、41.2、40.8、41.6、40.8和39.9。

2.抗弯拉强度关系

根据试验结果构建抗弯拉强度值、回弹值二元函数关系式[2]：式中：为抗弯拉强度值；a、b、c均为常数。根据《公路路基路面现场检测规程》（JTG E60-2008）相关规定，混凝土结构强度曲线相对标准误差值，其取值应在12%以下。其中为计算抗弯拉强度值；为实测抗弯拉强度值。将试验及实测结果代入后得到混凝土结构强度曲线相对标准误差值为8.2%，且回归方程也满足规范要求，具有较强的工程应用性。

3.路面混凝土取芯比对

在浇筑后回弹检测处于28d～33d龄期的混凝土路面，检测后在相同位置钻孔取芯并数据分析。钻芯回弹综合法现场检测强度比对结果如表2所示。

表2 钻芯回弹综合法现场检测强度对比

（三）检测质量控制

在抗弯拉强度和回弹值关系公式构建时必须使用工程原材料展开试验，在钻芯回弹综合法实际应用时，还必须校准和修正试验得到的关系公式，检测龄期应与试件龄期保持一致，以确保检测结果的准确性。混凝土路面检测位置选择时必须避开裂缝、蜂窝、麻面等病害部位及伸缩缝处，避免回弹检测波速异常。

结合混凝土路面结构特点，回弹检测时应使回弹仪垂直向下弹击，室内抗弯拉试件回弹检测也要采用相同角度；混凝土试件及路面混凝土检测均采用平测方式。确保回弹仪在有效范围内检定，且弹击6000次后必须开展仪器检定，使用前通过钢砧校准。

四、结语

综上所述，钻孔取芯监理检测技术取样后会损害路面结构，不利于保证混凝土路面的耐久性；回弹法作为无损检测技术手段，可设置的测区多，检测范围广泛，但是该技术主要以混凝土表面弹性特征反映混凝土结构强度，对于因混凝土碳化、干湿交替、粗骨料掺量较大等原因引起的表面质量和内部质量不一致的混凝土结构，其测试结果准确性有限；钻芯回弹综合法属于无损检测技术，检测设备简单，数据处理快速可靠，充分结合钻芯法和回弹法检测技术优势，克服两种技术的弊端，实现优势互补，比单纯的取芯法检测费用低，取样更具代表性，可在公路路面混凝土结构强度检测中推广应用。