混凝土強(qiáng)度檢測方法比較與合格評定

摘要：在混凝土強(qiáng)度檢驗意義的基礎(chǔ)上，指出用標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度來判定混凝土的強(qiáng)度存在著很大的缺陷，而同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度更接近地反映了結(jié)構(gòu)中混凝土的實體強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)實體檢驗中占有重要地位；同時，在實際工程中采用無損、半破損的方法檢測混凝土實體強(qiáng)度也比較科學(xué)和現(xiàn)實，也是探索混凝土結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度的重要途徑。本文在介紹了超聲-回彈綜合法、拔出法、鉆芯法、回彈法、超聲法等常見方法后，通過對各種混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系討論，可以現(xiàn)場檢測混凝土實體強(qiáng)度，對于完善在“實體檢驗”基礎(chǔ)上新的工程質(zhì)量評價理論體系，總結(jié)實體混凝土強(qiáng)度合格評定方法，具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：混凝土 同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 檢測方法 強(qiáng)度評定

1 關(guān)于混凝土強(qiáng)度檢測

混凝土強(qiáng)度驗收的依據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)后的抗壓強(qiáng)度，它是傳統(tǒng)的混凝土質(zhì)量檢驗法。但是，除了混凝土的組成成分相同以外，標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度實際上是一種“材料強(qiáng)度”，而不是“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”，試件中混凝土與結(jié)構(gòu)中混凝土質(zhì)量、混凝土成型差別甚大，其中還在受理情況、養(yǎng)護(hù)和環(huán)境條件方面有所區(qū)別，不能完全確切地代表結(jié)構(gòu)物中混凝土的實際質(zhì)量情況，它只能反映混凝土在相同條件下性能的比較。新實施的《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）[1]及《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50300-2001）[2]都對實體混凝土質(zhì)量驗收提出了要求，真實準(zhǔn)確地得知結(jié)構(gòu)實體中混凝土的實際強(qiáng)度，這標(biāo)志著我國工程質(zhì)量驗收與評定理論體系已基本確定，它主要是以“實體檢驗”為基礎(chǔ)，國家將它定為強(qiáng)制性條文，它是對現(xiàn)有建筑物進(jìn)行安全評估檢測時的重要內(nèi)容，對正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工質(zhì)量驗收有著重要意義。

2 混凝土強(qiáng)度檢測方法比較

2.1 同條件養(yǎng)護(hù)

同條件養(yǎng)護(hù)試件過去作為判斷拆模、出池、吊裝、預(yù)應(yīng)力張拉等施工工序的依據(jù)，是施工控制的一種手段，由于如實反映了混凝土結(jié)構(gòu)施工和養(yǎng)護(hù)的影響，試件的同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度與標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度不同，故更接近地反映了結(jié)構(gòu)中混凝土的實體強(qiáng)度，有更好的代表性。因此，將檢測確定結(jié)構(gòu)實體混凝土強(qiáng)度的驗收依據(jù)，定為同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度，是比較科學(xué)有效的途徑。新規(guī)范規(guī)定，混凝土均應(yīng)放置在現(xiàn)場靠近結(jié)構(gòu)部位的適當(dāng)位置，結(jié)構(gòu)工程中的各混凝土強(qiáng)度等級，均應(yīng)留置同條件養(yǎng)護(hù)試件，養(yǎng)護(hù)方法與結(jié)構(gòu)實體相同[2]。由于用同條件養(yǎng)護(hù)試件能最接近地反映結(jié)構(gòu)混凝土的實體強(qiáng)度，強(qiáng)度代表結(jié)構(gòu)實體混凝土強(qiáng)度的方法相對比較簡單，因而確立了同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度在結(jié)構(gòu)實體檢驗中的主導(dǎo)地位。只有在同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度被判為不合格時，才委托相應(yīng)資質(zhì)機(jī)構(gòu)檢測，或同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的檢測已不可能時，才考慮其它檢測方式，它被列為最主要的檢測方式。

2.2 檢測方法

2.2.1 回彈法。回彈法試驗結(jié)果能較好地反映出混凝土質(zhì)量的變異性和均質(zhì)性，不造成結(jié)構(gòu)或構(gòu)件局部損壞等特點，且能獲取較大的樣本量，測試費用低廉、測區(qū)布置靈活，具有使用輕便、操作簡單等特點，作為一種無損檢測方法，比其它檢測方法具有一定的優(yōu)勢。但回彈法是間接反映構(gòu)件的強(qiáng)度[3]，當(dāng)這種相關(guān)性受到影響時，其檢測結(jié)果的分散性就會很大，誤差較大，如混凝土內(nèi)部質(zhì)量與表面質(zhì)量存在較大差異時，就容易出現(xiàn)很大問題。工程上通常不把回彈法作為最終的強(qiáng)度評定依據(jù)，只把它作為結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度評定的參考值，當(dāng)檢測結(jié)果達(dá)不到規(guī)程要求時，會通過鉆芯法等半破損方法來進(jìn)一步檢測，或者需要結(jié)合其它無損檢測。

2.2.2 超聲法。超聲法是利用超聲波在技術(shù)條件相同的混凝土中傳播的時間，以及在構(gòu)件中的傳播速度來直接反映混凝土的強(qiáng)度，并通過接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的變化，來判定混凝土的質(zhì)量，建立超聲波聲速與混凝土抗壓強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)擬合和效果分析，得出最終的結(jié)論[4]。超聲檢測技術(shù)屬于一種混凝土非破損檢測技術(shù)，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)工程檢測時，大多都使用這種方法，尤其是在檢測混凝土內(nèi)部缺陷與勻質(zhì)性等方面效果非常地明顯。但是由于已建結(jié)構(gòu)混凝土所處的情況復(fù)雜，應(yīng)用單一的超聲法檢測混凝土強(qiáng)度精度較低，檢測會受到諸多因素的影響。

2.2.3 拔出法。拔出法通過將預(yù)埋或后裝嵌入混凝土中的錨固件拔出，是一種微破損檢測混凝土強(qiáng)度方法，能比較直接地測定混凝土的強(qiáng)度，它主要是根據(jù)極限拔出力和混凝土強(qiáng)度之間存在的相關(guān)性原理來完成的[5]。目前采用的拔出法有兩種類型，一類是后裝拔出法，后裝拔出法特別適用于已建混凝土結(jié)構(gòu)的檢測試驗，是在已硬化的混凝土表面鉆孔，嵌入錨固件進(jìn)行拔出試驗；另一類是將錨固件埋于混凝土中，待達(dá)到齡期要求后，進(jìn)行拔出試驗，這種方法被稱作預(yù)埋（或先裝）拔出法。拔出法試驗簡便、快速、準(zhǔn)確、直觀、試驗費用低廉，用于混凝土的質(zhì)量檢測及舊建筑物的可靠性鑒定非常簡便，檢測精度較高，而且對混凝土結(jié)構(gòu)損傷極小，是一種非常實用的現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度檢測方法。

2.2.4 鉆芯法。鉆芯法，對芯樣進(jìn)行加工處理后直接進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗，是一種采用專用鉆機(jī)從結(jié)構(gòu)實體中鉆取混凝土芯樣，所得數(shù)據(jù)可靠。一般鉆取芯樣直徑為100mm～200mm，對重要的結(jié)構(gòu)部位，不宜進(jìn)行大量檢測[7]，因為對混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件會造成局部破壞。但相對于破壞性試驗方法而言，鉆芯法僅造成局部破損，仍可將其列入非破損檢測方法，屬于半破損的現(xiàn)場檢測手段，只要檢測部位選擇合理，不會對結(jié)構(gòu)造成破壞。鉆芯法（僅限于標(biāo)準(zhǔn)芯樣）是其他無損檢測方法的參照標(biāo)準(zhǔn)，也是國際上公認(rèn)的檢測混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法，但是這種檢測方法試驗并不是很簡單的，試驗設(shè)備比較重，效率不高，檢測需要較長的時間，很可能會破壞結(jié)構(gòu)，且需要較多的檢測費用，在進(jìn)行實際工程檢測時通常不會選擇這種方法。

2.2.5 綜合法。上述方法都是用單一指標(biāo)推定混凝土強(qiáng)度，有一定的局限性，精度不高。而采用多指標(biāo)的綜合法可以提高測定混凝土強(qiáng)度的精度，綜合法是用混凝土幾方面特性來推測混凝土的強(qiáng)度，可以彌補(bǔ)單一檢測方法的缺陷和不足，取長補(bǔ)短，達(dá)到提高檢測準(zhǔn)確性和可靠性之目的。例如，超聲-回彈綜合法，可以通過建立超聲波脈沖速度-回彈值-強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系，利用超聲聲速與回彈值兩個參數(shù)檢測混凝土強(qiáng)度，檢測混凝土質(zhì)量；鉆芯修正回彈法，可以對構(gòu)件大量測試以測定其勻質(zhì)性，利用回彈法對工程結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生損傷的特點，反映實體混凝土質(zhì)量，這一項工作主要是通過混凝土的強(qiáng)度和勻質(zhì)性來完成的。

3 混凝土強(qiáng)度合格評定

推定強(qiáng)度是指檢測混凝土強(qiáng)度是否屬于間接測量的范疇，常用的有回彈法、超聲法和拔出法等，由于推定關(guān)系的不確定性，可能會產(chǎn)生較大的偏離；同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度其比標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度更接近實際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，它是試件在與結(jié)構(gòu)完全相同的條件下養(yǎng)護(hù)測定的強(qiáng)度；而鉆芯法相比更接近結(jié)構(gòu)的實際強(qiáng)度，因為它在結(jié)構(gòu)實體中取芯測定的鉆芯強(qiáng)度，更準(zhǔn)確一點；所以最接近結(jié)構(gòu)實體的強(qiáng)度是：同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度和鉆芯強(qiáng)度。但是，由于同條件養(yǎng)護(hù)試件比表面積大，強(qiáng)度一般略低于結(jié)構(gòu)實際強(qiáng)度，如果受干燥失水的影響更大；合格評定標(biāo)準(zhǔn)還需適當(dāng)調(diào)整，鉆芯強(qiáng)度因鉆芯時擾動的影響，數(shù)值也可能稍稍偏低。

①標(biāo)準(zhǔn)芯樣應(yīng)在前一種檢測方法所測得的強(qiáng)度相對較低區(qū)上鉆取，采用鉆取標(biāo)準(zhǔn)芯樣的方法做進(jìn)一步檢測時，標(biāo)準(zhǔn)芯樣的數(shù)量不應(yīng)小于3個。②對于同一檢驗批的實體混凝土強(qiáng)度，采用無損（微破損）檢測方法進(jìn)行檢測，同一檢測批是指相同設(shè)計等級、同一配合比、相同施工工藝、相同齡期的產(chǎn)品，它們可以采用回彈法、超聲回彈綜合法、拔出法、鉆芯法等方法，回彈儀應(yīng)采用數(shù)字化回彈儀。應(yīng)采用同條件養(yǎng)護(hù)試件進(jìn)行檢驗與合格性評定，對地下工程等其他不具備無損方法進(jìn)行實體混凝土強(qiáng)度檢測[8]。③在應(yīng)用推定強(qiáng)度確定混凝土結(jié)構(gòu)的實體強(qiáng)度時，應(yīng)采用芯樣或同條件養(yǎng)護(hù)試件進(jìn)行修正，建立適應(yīng)性更好的地方推定關(guān)系，或通過系統(tǒng)的實驗統(tǒng)計分析，從而提高測試精度，減少測試誤差。④其結(jié)果不能滿足GB50204要求時，如果按同條件養(yǎng)護(hù)試件進(jìn)行實體混凝土強(qiáng)度檢驗，應(yīng)當(dāng)采用無損或微破損方法進(jìn)行檢驗與評價。⑤當(dāng)所測得的實體混凝土強(qiáng)度同時滿足（1）式和（2）式要求時，即采用回彈法、超聲回彈綜合法、拔出法及小數(shù)量鉆芯法檢測的結(jié)果，判定實體混凝土強(qiáng)度為合格。

fcu，m≥1.15fcu，k （1）

fcu，min≥0.95fcu，k （2）

⑥對于不少于10組試件（10個代表值）組成的驗收批，采用標(biāo)準(zhǔn)芯樣評定實體混凝土強(qiáng)度合格性時，其檢測強(qiáng)度應(yīng)同時滿足下列公式的要求：

fcu，m-λ1s≥λ2fcu，k （3）

fcu，min≥λ2fcu，k （4）

式中：λ1，λ2——合格判定系數(shù)（與試件組數(shù)有關(guān)）

s——同一驗收批混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差，當(dāng)計算值小于0.6fcu，k時，取0.6fcu，k。

fcu，k——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

fcu，，min——測得的實體混凝土強(qiáng)度最小值。

fcu，m——測得的實體混凝土強(qiáng)度平均值。

4 結(jié)語

工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)體系的最基本內(nèi)容之一，就是混凝土強(qiáng)度檢測及合格性評定，它是提高混凝土工程質(zhì)量的有效途經(jīng)。為了探索結(jié)構(gòu)實體混凝土強(qiáng)度都具有各自的科學(xué)性和現(xiàn)實性，我們需要采用同條件養(yǎng)護(hù)試件和各種檢測技術(shù)，它可以測出混凝土結(jié)構(gòu)能否滿足結(jié)構(gòu)安全性，所得的同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度、推定強(qiáng)度和鉆芯強(qiáng)度都是其重要參考標(biāo)準(zhǔn)。筆者總結(jié)了實體混凝土強(qiáng)度合格性評定方法，通過討論其作為實體混凝土實體強(qiáng)度代表值的可信度，對構(gòu)建和完善工程質(zhì)量驗收與評價理論體系具有一定意義。

參考文獻(xiàn)：

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