钻芯修正回弹法检测混凝土强度的分析研究

徐平荣，绳钦柱，张建鹏，冯 谦

（1.五莲县建筑工程管理服务中心，山东 日照 262300；2.山东省建筑科学研究院有限公司，山东 济南 250031；3.山东省建筑质量检验检测中心有限公司，山东 济南 250031；4.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

回弹法检测混凝土强度是基于构件表面硬度，并采用碳化深度进行修正间接推定混凝土强度的一种方法，回弹法具有对结构无损伤、简单、高效的优点，被广泛应用于工程实际，当混凝土内外质量差异较大时，此时表面浮浆过多，回弹较低，表面质量代表不了内部质量，其测强结果误差较大。钻芯法是直接从结构实体上钻取试验芯样来测其抗压强度，具有直接、准确、可靠的优点，但钻芯法对结构实体具有一定损伤，影响结构外观质量，对工程具有一定破坏性，因此，工程实例中一般情况下不应对结构钻取过多的芯样。钻芯修正回弹法是采用回弹法检测混凝土强度，根据现场混凝土回弹的均匀性实际情况，在部分对应区域采取钻芯法钻取一定混凝土芯样，最终通过混凝土芯样样本抗压强度值对应修正回弹法混凝土推定值的一种方法。

工程实际中，对同一批或同一个混凝土构件，当仅采用回弹法这一种测强方法，最终得到的混凝土强度推定值往往不满足原设计强度等级的要求。当采取钻芯测强方法时，混凝土抗压强度虽然会高于回弹测强方法 30 % 甚至以上，且符合设计要求，然而大批量进行取芯，对结构实体有较大的损坏。在实际工程中，在保证结构安全的前提下，又应尽量减少对结构实体的破坏；另一方面，还需消除三方的疑虑和猜测。本文结合山东地区工程实况对钻芯修正法进行介绍，并对钻芯法和回弹法测强产生差异的原因进行了总结阐述，为施工单位控制工程质量提供参考。

1 同一混凝土构件对比

本文以山东某一住宅工程为例，该工程设计为-2层，地上 16 层剪力墙结构，基础采用筏板基础。混凝土强度等级：基础垫层为 C15，基础为 C30，-2 层～1 层墙、柱为 C35，2 层及以上墙、柱均为 C30，主体结构梁板均为 C30，目前主体结构已施工完成。

由于建设单位怀疑-1 层剪力墙混凝土强度等级达不到原设计强度 C35 要求，现场委托第三方对该工程 -1 层剪力墙混凝土强度进行现场检测并采集数据，其中随机抽取 8 个构件，共有 7 个构件不满足设计强度要求，实测回弹强度推定值为 29.7～36.0 MPa，实测钻芯法强度为 35.7～39.9 MPa［1，2］（具体详见表 1 及图 1），芯样样本强度平均值为 38.4 MPa，钻芯法测强结果均比回弹法测强结果高，提高百分比在 8.5 %～45.1 %，且均高于设计强度。

表1 钻芯法与回弹法检测测强结果对比（同一构件对应测区）

图1 钻芯法与回弹法对应测区对比图

2 回弹法和钻芯法测强强度存在异同原因分析

基于实际工程中，对于同一混凝土构件，当采用回弹法和钻芯法两种检测方法检测混凝土强度时，强度推定值会存在一定差异，具体原因分析如下。

1）各方为了赶工期，各类混凝土构件浇筑不到 24 h

就拆模，且未及时养护，构件表面水分散失过快，水泥胶凝材料来不及充分反应，此时内外质量相差较大，现场回弹值较低。

2）工程中采用的混凝土模板大部分为胶合板，过程中周转频率较高，表面存在不同程度损伤，模板表面未及时进行维护，最终导致浇筑的混凝土表面质量差，回弹强度偏低。

3）部分泵送混凝土施工过程中随意加过量的水，导致混凝土坍落度较大，仅靠自身流淌即可充满模板，这样会导致混凝土表面浮浆过多，碳化深度普遍较大，回弹值普遍偏低，表面普遍不密实。

4）部分泵送混凝土添加过多粉煤灰、矿粉等掺加料，导致混凝土前期强度较低，回弹值偏低。

3 钻芯法和回弹法对比分析

回弹法为间接测强方法，简单快捷，虽然测强结果与真实值有一定偏差，但适合混凝土强度检验批普查，且具有一定可靠性。钻芯法为直接检测内部质量，能真实反映混凝土强度的方法，但对结构有一定局部损伤，且需要很大的劳动强度。当回弹法检测强度不满足设计强度要求时，可采用钻芯修正的方法，采取两种方法进行互补，这样既能达到普查混凝土强度的目的，又能提高混凝土强度的准确度。对比结果具体如表 2 所示。

表2 回弹法与钻芯法优缺点对比

4 钻芯修正法适用情况

1）当采用回弹法检测混凝土强度，对其结果存在怀疑时。

2）当混凝土表面存在经受火灾、冻融或其他化学腐蚀，不能反应结构内部真实质量的情况下。

3）建设年代比较久远，整体强度较大，需要对建筑物材料有个全面真实的掌握时。

4）当现场混凝土为大批量浇筑、流动性较大时。

5）当龄期超过回弹规范所允许的检测龄期时。

5 钻芯修正回弹法介绍［3］

通过对比以上两种检测方法的优缺点，充分利用两者的优点，补充另外一种方法的不足和缺点，取长补短，提高混凝土强度测强的精度和效率，这就是现场实际检测中所用钻芯修正法的原理，其中钻芯修正回弹法主要包括修正量法和修正系数法两种形式。

5.1 修正量法

修正量法是采用芯样样本强度和回弹样本强度之差，修正后混凝土推定强度等于回弹样本的检测强度加上修正量。具体修正公式见式（1）：

5.2 修正系数法

修正系数法是采用芯样样本参数与回弹样本参数的比值而得到的修正系数，修正系数乘以回弹样本检测强度等于修正后混凝土强度。具体修正公式见式（2）：

5.3 修正量法和修正系数法对比分析

从数学方面来讲，两种修正方法区别在于，修正量法是对回弹强度测强曲线截距进行修正，曲线斜率未改变。修正系数法不仅对截距进行修正，测强曲线斜率也随之改变。实际工程中，宜采用修正量法，修正过程中，钻芯法并未对检测样本标准差进行检验，仅对平均值进行了对比修正，所以修正也仅针对平均值，但总体修正量法有限制，修正方法的选用与所取芯样换算强度样本平均值有关，当采用总体修正量法时，芯样抗压强度均值应满足式（1）～（2）推定区间，推定区间置信度为 0.90（错判、漏判率均为 0.05），且推定区间上下限值差不宜大于相邻混凝土等级差值和推定区间上下限值平均值的 10 % 两值中较大值［4］。

式中：m为芯样抗压强度样本平均值，精确至 0.1 MPa；k为推定系数；s为样本标准差，精确至 0.1 MPa；μ1、μ2为均值（0.5 分位值）μ推定区间上下限值。

对比各种修正方法中，宜优先选用总体修正量法进行修正，总体修正量法具体公式见式（5）、式（6）：

依据 GB/T 50344－2019《建筑结构检测技术标准》有关规定，当钻芯修正法不能满足总体修正量的方法时，可采取修正系数法进行修正，此时，所取直径为 100 mm 的混凝土芯样数量不少于 6 个，当工程实际中钻取直径为 100 mm 的混凝土芯样较为困难时，可钻取直径≥70 mm 芯样样本，且数量不应少于 9 个。修正系数法具体公式见式（7）：

6 实例计算

以表 1 所列工程为例，采用修正量法和修正系数法进行模拟钻芯修正回弹法检测混凝土强度。

6.1 修正量法

芯样样本抗压强度平均值m为 38.4 MPa，标准差为1.25 MPa。

μ1=m+ks=38.4+0.67×1.25=38.4（MPa）

μ2=m-ks=38.4-0.67×1.25=37.6（MPa）

μ1-μ2=38.4-37.6=0.8（MPa）

0.8 M Pa＜5 M Pa，0.8 M Pa＜38.4 M Pa×0.1=3.84 MPa，因此，此工程适合总体修正量法。

修正量 Δtot=f ccor，m-f ccor，m0=38.4-29.9=8.5（MPa），经计算，该工程修正后混凝土强度满足设计强度 C35 的要求，具体混凝土强度换算值如表 3、表 4 所示。

表3 修正量法测区换算强度值

表4 修正量法检验批混凝土强度

6.2 修正系数法

每个构件选择两个区，并在这两对应回弹区域进行钻取芯样样本，测区强度推定値应乘以修正系数，经计算，该工程修正系数为 1.21，修正后混凝土强度满足设计强度 C35 的设计要求。修正系数、测区强度推定値、检验批混凝土强度如表 5～表 7 所示。

表5 修正系数计算

表6 修正系数法测区换算强度值

表7 修正系数法检验批混凝土强度

7 结语

本文首先介绍了回弹法和钻芯法两种检测混凝土强度方法，并对其优缺点进行阐述，然后引出钻芯修正回弹法，着重介绍钻芯修正回弹法的两种方法，并对计算程序进行了阐述。最后通过工程实例，采用修正量法和修正系数法对同一批混凝土强度进行修正对比，可以得出，两种修正方法修正后强度平均值及推定值基本接近，两种方法修正后的混凝土强度均值与芯样样本均值不相同，但修正量法对标准差无影响，这表明钻芯修正回弹法既保留了回弹法反映混凝土检验批质量均匀情况，又掌握了混凝土实际强度。修正系数法改变了标准差，在实际工程中，建议优先使用修正量法，当修正量法不适用时可再考虑使用修正系数法。钻芯修正回弹法结合了回弹法和钻芯法的优势，既利用了回弹法大量测量而不损伤结构的特点，又利用了测区直接取芯提高检测精度的特点，为工程实际提供了参考。Q