浅谈高强混凝土的强度检测技术

陈宇

（福建晋建工程质量检测有限公司，福建 福州 350018）

0 引言

高强混凝土强度检测在建筑工程质量验收中是不可或缺的重要组成部分。对高强混凝土强度的检测以往仅采用钻芯法进行检测，但因该方法对结构实体具有较强的破坏性，其适用性存在较大限制。随着建筑工程行业的不断发展，各项施工技术逐渐趋于完善，而关于高强混凝土检测制定了相应的技术标准，并提出了回弹法检测技术。但由于此技术是一种新型检测技术，其适用性、准确性均有待验证。为此，本文结合实际工程案例，针对高强混凝土强度检测技术分别从重型回弹仪与中型回弹仪、回弹法检测与试块抗压强度、实体回弹法与钻芯法强度三方面进行对比试验。

1 高强混凝土强度检测现状

高强混凝土主要是指以水泥、砂、石、粉煤灰、矿渣、矿粉及高效外加剂等物质，采用传统方式制备的高等级混凝土，其强度等级为C50～C80[1]。我国关于高强度混凝土性能的研究起步较早，至今已经历二十余载。为实现高强混凝土在我国建筑领域的科学应用，并最大限度保证其技术先进、经济合理、性能优良，在上世纪90年代末我国颁布的《高强混凝土结构技术规程》（CECS 104∶1999），明确了高强混凝土结构设计与施工标准[2]。现阶段，我国的高强混凝土发展已相当成熟，具有强度高、体积小、质量轻等诸多优点，在工民建等领域应用较为广泛。

高强混凝土强度检测技术发展较为缓慢，长期以来始终采用传统的检测方式，通过混凝土试块强度表示结构实体强度。而在进行实体强度检测时，通常采用钻心法进行检测，其破坏性较强，不适合大规模应用[3]。鉴于此种状况，部分地区结合当地实际情况，制定了区域性高强混凝土检测技术标准，如山东、陕西等，相继建立了地方标准。而北京、上海等地始终未制定相应的检测标准，对高强混凝土结构检测带来较大困难。直至2013年5月，国家住房城乡建设部颁布了《高强混凝土强度检测技术标准》（JGJ/T 294—2013），有效解决了上述问题[4]。

2 强度检测常用的方法与设备

目前，常用的高强度混凝土检测方式包括钻芯法、回弹法两种，其中钻芯法主要利用钻芯设备对实体结构实施钻芯取样，然后对芯样实施修整、打磨、养护，并利用压力机对芯样进行抗压强度检测，从而获得实体结构混凝土强度[5]。需要特别强调，选用的钻芯设备，其相关性能应满足《钻芯取样检测混凝土强度技术标准》的基本规定。

回弹法检测仪器主要有中型回弹仪和重型回弹仪两种类型。其中中型回弹仪标准动能为2.207J，主要应用于强度等级为10～60MPa的常规混凝土检测[6-7]。而重型回弹仪标准动能包括4.5J、5.5J两类，其主要应用于强度等级为50～100MPa的高等级混凝土强度检测。实际检测前，需对仪器进行科学检定，确保其性能指标满足《回弹仪》（GB/T9138—2015）相关标准[8]。

3 高强混凝土强度检测技术要点

3.1 检测标准的选用原则

高强度混凝土强度检测时，其设计强度通常不低于C50，但在实际应用中,因原材料、施工环境、施工工艺等各方面因素影响，导致结构混凝土强度高低不一，有些部位强度显著高于50MPa，而有些部位则低于50MPa[9]。因此，回弹仪类型选择及检测标准的确定是检测工作中面临的主要难题。

确定检测标准前，应先采用中型回弹仪提前检测几个部位，若多数检测数据高于47MPa，则证明实体混凝土强度较高，应选用重型回弹仪及相应的检测标准实施检测。若大多数检测数据未超过47MPa，则证明实体混凝土强度不足，此时应选用中型回弹仪及相应标准实施检测。而实际检测时，通常当结构混凝土设计强度高于C50时，便直接采用重型回弹仪检测。此种方式对于强度超过50MPa的高强混凝土而言，固然可行；但当混凝土存在质量缺陷，其强度不足50MPa时，检测结果便会存在不确定性，等同于利用重型回弹仪检测标准去评定低等级混凝土质量，检测结果偏差较大、准确性较低，极易对工程实体带来重大质量安全隐患[10]。

3.2 仪器设备的选择

针对存在的争议和质量缺陷，以及为司法鉴定提供证据的质量检测，通常以钻芯法检测结果为准，通过钻芯机进行取样，并按照相关标准对芯样处理合格后，再利用压力机进行抗压强度检测，并出具检测报告。

针对常规混凝土强度检测，推荐选用回弹法实施检测。实际检测时，相关标准中涉及两种形式的重型回弹仪，其标准动能分别为4.5J、5.5J，应结合具体情况进行选用。

3.3 检测结果的精度

钻芯法与回弹法相比其检测结果更加精确，通常将其作为建筑工程结构实体强度的主要指标。当对回弹数据不认可时，可通过此方法进行验证。

4.5 J和5.5J回弹仪强度检测范围分别为10～110MPa和60～80MPa；而中型回弹仪（2.207J）适用检测范围为20～60MPa，其准确性较高。

4 工程实例对比分析

本文针对高强混凝土强度检测技术，分别从重型回弹仪与中型回弹仪、回弹法检测与试块抗压强度、实体回弹法与钻芯法强度三方面对比试验进行分析，其具体内容如下。

4.1 结构实体中型与重型回弹仪对比

本试验采用ZBL—S220型数显式中型回弹仪，重型回弹仪选用5.5J的ZC—1型回弹仪。结构实体构件由两个不同项目随机选取3个，设计强度C50，浇筑方式为泵送，采用商品混凝土泵送浇筑，浇筑完成后采用洒水方式进行养护，龄期约90d，两种回弹仪检测强度换算结果如图1所示。

图1 中型与重型回弹仪换算强度对比图

通过图1能够看出，高强度混凝土实体强度检测时，重型回弹仪与中型回弹仪检测结果呈现相同的变化趋势。而采用中型回弹仪测得的结构实体强度相对较小，与重型回弹仪检测结果相比均值下降约12MPa。

4.2 混凝土试块回弹法检测与抗压强度试验对比

本试验回弹仪选用标定动能为5.5J的ZC—1型回弹仪与压力机实施对比分析。试件采用规格为150mm×150mm×150mm标准混凝土试块，标养28d，共27组（每组3块）。检测时，先用压力机对试块施加100kN压力，再用重型回弹仪检测，然后实施抗压强度检测。其具体检测数据及差值分布结果分别如图2、图3所示。

图2 试块抗压强度和回弹换算强度数据对比图

图3 试块抗压强度与回弹换算强度差值结果统计图

通过图2、图3可看出，重型回弹仪回弹数据与压力机试验测得的抗压强度数据基本相同。其中81个试块中，有59个试块差值处于±7MPa范围内，占总体的73%；有7个试块差值超过10MPa，占总体的9%；有1个试块回弹值高于抗压强度24.7MPa，可能是由于试块局部存在质量缺陷所致。

此试验充分表明：重型回弹仪适用于试块强度检测，且检测结果较为准确。其根本原因是由于回弹法测强曲线绘制时，采用的试验方式也是试块回弹与抗压强度对比，与此次试验极为相似，因此得到的结论也极为接近，数据较为准确。

4.3 结构实体回弹法与钻芯法对比试验

本试验重型回弹仪选用标准动能为5.5J的ZC—1型回弹仪，并通过钻芯法进一步验证检测结果的准确性。结构实体混凝土设计强度C50，采用商品混凝土泵送浇筑，浇筑完成后采用洒水方式进行养护，龄期约180d。

进行结构实体检测时，在预先选定的12个检测部位，先采用重型回弹仪检测，然后再通过钻芯设备钻取芯样，经打磨处理合格后，采用压力机进行抗压强度检测。其回弹强度与钻芯取样强度检测结果如图4所示。

图4 回弹强度与对应芯样强度结果对比图

通过图4能够看出：

（1）通过重型回弹仪测得的实体结构强度较高，钻芯法测得的强度较低，二者相差约10MPa；

（2）12个检测部位有3个试件抗压强度较低，与回弹值相差约18MPa，通过综合分析后认为可能是由于钻芯干扰较大，导致芯样产生了破坏，除去偏差较大的3个芯样后，重型回弹检测结果与抗压强度平均差值未超过7MPa；

（3）本试验检测结果分析，与图3的统计结果极为相似。充分表明采用回弹法进行实体结构强度检测，其检测结果也是准确的，此方法能够应用于高强混凝土强度检测。

5 结束语

综上所述，现阶段，建筑工程混凝土强度检测主要采用回弹法、钻芯法两种手段，本文对高强混凝土强度检测技术的探究得出以下结论：

（1）采用回弹法对结构实体混凝土实施检测，其检测结果较为准确，可以作为实体结构强度判定依据。在进行结构实体混凝土强度检测时，重型回弹仪检测结果与抗压强度变化趋势基本相同，但实际结果存在一定偏差，且偏差总体处于7MPa范围内。为最大限度确保检测准确性，可在实际检测时，先通过回弹法进行初步检测，然后通过钻芯法对回弹结果实施修正。

（2）中型回弹仪测得的实体强度值较小，且存在测强曲线无法适用的状况。因此，当检测构件强度大于55MPa（回弹值超过47）时，应优先选择重型回弹仪。

（3）通过对高强混凝土检测技术的综合探讨，得出回弹法检测精度符合其技术检测标准及偏差要求。但因各方面因素制约，导致结构实体检测数据不足，其检测结果存在不确定性，仍需进一步验证。需特别强调，本文研究数据仅针对北京地区，其结果存在一定的局限性，无法大规模推广，但本文采用的研究方法可供其他地区借鉴。