高強混凝土現場檢測技術方法研究

侯 高 峰

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程質量監督檢測站,安徽 合肥 230088)

高強混凝土現場檢測技術方法研究

侯 高 峰1,2

(1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程質量監督檢測站,安徽 合肥 230088)

簡述了回彈法、后裝拔出法、后錨固法、鉆芯法等幾種常用的現場檢測高強混凝土強度的方法，總結和比較了各種方法的優缺點，并提出了各方法的使用建議，以期更準確更方便地檢測高強混凝土的強度，更好的為工程質量提供服務。

高強混凝土，現場檢測技術，研究

0 引言

近年來，我國混凝土技術的發展速度較快，高強混凝土的應用也越來越廣泛。如何有效地對高強混凝土質量進行現場檢測與控制，成為目前工程上亟待解決的技術難題。

高強混凝土(HSC)，文獻[1]規定：高強混凝土為采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰超細礦渣硅灰等礦物摻合料以常規工藝配制的C50～C80級混凝土。而文獻[2]認為強度等級不低于C60的混凝土為高強混凝土。在實際檢測過程中，一般將C60及以上強度等級的混凝土定義為高強混凝土，因此本文把C60及以上混凝土稱之為高強混凝土。

1 現場檢測技術方法

高強混凝土的現場檢測可以分非破損檢測、局部破損檢測及綜合法等，且編制了相應的行業標準、協會標準及地方標準等，用于規范高強混凝土強度檢測工作。下面主要討論幾種常用現場檢測高強混凝土強度的方法。

1.1 回彈法

回彈法屬于非破損檢測方法，是用一彈簧驅動的重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，測出重錘被反彈回來的距離，用回彈值作為強度相關指標，來推定混凝土強度的一種方法。回彈儀種類繁多，國內及國外廠家均有不同類型的回彈儀，標稱動能為2.207 J的中型回彈儀，采用行標(JGJ/T 23-2011)對混凝土推定值進行評價，盡管部分文獻[3]認為普通回彈儀仍然適用，但一般認為檢測抗壓強度大于60 MPa的混凝土已不適用。

2013年12月1日實施的行標[4]JGJ/T 294-2013中采用標稱動能為4.5 J或5.5 J的回彈儀，可以檢測強度等級為C50～C100的混凝土抗壓強度。

1)標稱動能4.5 J的回彈儀，其在洛氏硬度為HRC60±2的鋼砧上，率定值應為(88±2)，混凝土強度換算值可按表A.0.2計算。

2)標稱動能5.5 J的回彈儀，在洛氏硬度為HRC60±2的鋼砧上，回彈儀的率定值應為(83±1)，混凝土強度換算值可按表B.0.2計算。如果測強曲線的相對標準差不大于±15%，就可以使用本規程曲線，否則應建立專用測強曲線。

優點：回彈法檢測，儀器價格便宜，操作簡單，試驗費用低，現場檢測方便快捷，測試值與混凝土強度有很好的相關性，一般不會受構件的特征限制等優點，在工程的質量檢測、安全鑒定、事故處理、工程改擴建及監督檢查中得到了廣泛的應用，也是非破損檢測方法中應用范圍最廣的。

缺點：回彈法屬于表面硬度法，其利用混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間所存在的關系來測定混凝土表面的強度，所以對混凝土表面有較嚴格的要求，但是回彈法往往只能反映混凝土表面厚度大約為3 cm的情況，因此這種方法無法反映出混凝土內部的質量。另外根據相關文獻及多年現場檢測實踐經驗來看，混凝土材料及外加劑的影響、水泥品種及摻合料的影響、測試角度的影響、不同模板材料的影響、不同澆筑面的影響、齡期與碳化深度的影響、養護條件的影響等，其檢測精度相對較低。規范規定回彈法檢測混凝土的齡期不宜超過900 d，而且不適用于表層及內部質量有明顯差異或者內部存在缺陷的混凝土構件及特種成型工藝制作的混凝土的檢測，這就限制了回彈法檢測的范圍。

1.2 超聲回彈綜合法

超聲法屬于非破損檢測的方法，目前只制定了CECS 21∶2000超聲法檢測混凝土缺陷技術規程，國內尚無關于超聲檢測混凝土強度的規范，也沒有全國統一或者地方的測強曲線，因此本文暫不作介紹。

超聲回彈綜合法屬于非破損檢測方法，是以材料的應力應變行為與其強度的關系作為依據。超聲回彈法采用帶波形顯示器的低頻超聲波檢測儀，配置頻率為50 kHz～100 kHz的換能器，測量混凝土中的超聲波聲速值，結合采用沖擊能量為2.207 J的混凝土回彈儀，測量回彈值。聲速主要反映材料的彈性性質，由于超聲波能穿過材料，因此它能反映材料內部構造情況，如：蜂窩、開裂、離析、空洞等。根據在測區測得的回彈值和聲時值，基于已經建立的測強曲線推算混凝土強度。標準[5]CECS 02∶2005的測量范圍為10 MPa～70 MPa。

優點：超聲回彈綜合法將回彈與超聲法兩種單一的檢測方法綜合后，發揮各自的優點，使得混凝土齡期與濕度的影響大大抵消。該方法對其他因素雖不能抵消，但影響的系數要比單一法要少，就精度而言，比單一采用回彈法檢測出的強度值準確性有了提高，這種方法在我國工程質量檢測中應用較為廣泛。

另外，在規范中JGJ/T 294-2013高強混凝土強度檢測技術規程采用的是標稱動能為4.5 J的回彈儀，從實驗及模擬的情況來看，此種超聲回彈綜合法檢測的結果更接近于真實值。

缺點：在實際的檢測過程中，由于其操作過程相對較為復雜，檢測前需要彈線布置測點等準備工作稍顯復雜，檢測時間相對回彈法較長，而且受到混凝土材料本身非均質性的特點的影響以及操作超聲波儀器本身的問題，在工程實踐中有可能會造成比實際混凝土強度偏低的現象。

1.3 后裝拔出法

拔出法屬于微破損的檢測方法，一般分為兩種。一種是澆灌混凝土時在測試部位預先埋置錨固件，待混凝土硬化后做拔出試驗，稱之為預埋拔出法。而另一種是在已硬化混凝土的測試部位上鉆孔，磨槽，嵌入錨固件后做拔出試驗，通過測定極限拔出力，根據預先建立的拔出力與混凝土強度之間的相關關系，檢測混凝土抗壓強度，稱之為后裝拔出法。

隨著混凝土強度的提高，石子與水泥膠凝材料的強度相近，材料趨向勻質，石子在檢測中的影響減少，因此，拔出法檢測高強混凝土強度具有較高的精度。根據相關文獻資料研究，拔出儀所能檢測的混凝土強度最高可達85.0 MPa，由于拔出法測強曲線為直線方程，只要檢測設備允許，理論上是可以檢測更高強度的混凝土。我國現行的協會標準[6]CECS 69∶2011，其檢測強度范圍為10.0 MPa～80.0 MPa。

優點：后裝拔出法具有破損程度小、檢測精度高、測量范圍比較廣等特點。

缺點：后裝拔出法檢測比較麻煩，試驗成本稍偏高，這些都限制了該方法的應用。規程CECS 69∶2011中規定，應用拔出法前，應通過專門試驗建立測強曲線，并由工程質量主管部門審定，其測強曲線的允許相對標準差不大于12%。

1.4 后錨固法

后錨固法屬于微破損檢測方法，是通過測定混凝土表層30 mm范圍內后錨固破壞體的拔出力，根據拔出力推定構件的混凝土強度。該方法是在已硬化混凝土中鉆孔，然后用高強膠粘劑植入錨固件，待膠粘劑固化后進行拔出試驗，根據拔出力來推定混凝土強度。我國采用的規范是行業標準[7]JGJ/T 208-2010，其檢測強度范圍為10.0 MPa～80.0 MPa。

優點：后錨固法具有檢測范圍廣、精度高、對結構損傷小、操作相對簡單的優點。

缺點：后錨固法對混凝土表層的質量要求較高，否則較難得到可靠的結果。但在實際操作過程中對鉆孔質量、構件表面的平整度及錨固膠的質量及時間要求較高，試驗時間相對較長，一旦出現不合格點或者未形成有效的破壞截面，就需要在該位置附近補測。

1.5 鉆芯法

鉆芯法屬于局部破損的現場檢測方法，是采用鉆機從結構構件上直接鉆取混凝土芯樣，可直觀發現混凝土內部質量情況，對混凝土芯樣施加作用力，測定混凝土強度，評定結構質量。現行的標準[8]CECS 03∶2007規定其測量范圍為不大于80 MPa的普通混凝土強度。

優點：鉆芯法檢測混凝土強度具有直觀、可靠和準確等特點。芯樣直接取自于混凝土結構本身，能準確客觀的反映出結構體混凝土的實際強度；此外試件檢測方法與傳統的立方體試塊檢測方法相同，直接在壓力機上測得其強度，試驗直觀，檢測結果容易被工程各方所認可。芯樣還可以通過劈裂試驗，測得混凝土的劈裂抗拉強度。

缺點：對結構具有局部損傷，特別是檢測樣本量較大。比如批量評定的時候，對鉆芯處的混凝土結構將造成一定的損傷。對鉆孔留下的空洞如果不及時用高一強度等級的混凝土進行填塞，會給結構帶來一定的安全隱患。此外鉆芯位置應避開結構的重要部位和主要受力鋼筋。芯樣取出后需要經過鋸切加工、磨平，試驗成本相對較高。鉆芯法檢測時一般需要注意的問題還有：

1)鉆取芯樣前應將鉆芯機用膨脹螺絲固定好，由于高強混凝土強度較高，比普通混凝土鉆取困難，因此鉆芯機必須固定的牢固，否則一旦鉆機顫動，芯樣表面就會出現波紋狀，從而導致芯樣產生較強的擾動，使得芯樣強度嚴重降低，甚至于出現低于C15 的強度。因此取芯機必須有很高的精度且完全固定。

2)芯樣加工水平的高低對芯樣強度影響是至關重要的，其尺寸偏差及外觀質量必須滿足規范6.0.5條之規定，承壓面必須嚴格平整光潔平行。

3)在壓力機上實驗操作也是影響混凝土強度的一個重要因素，防止偏心等現象的出現。一旦出現操作失誤，其結果是不可逆的，將直接影響結果的評價。

4)當采用補平處理芯樣時，必須保證補平材料的強度與混凝土強度接近，偏低或偏高都會導致試件強度偏低。就實踐經驗來看，對高強混凝土而言，補平后的芯樣強度會略低于磨平后的芯樣強度。

盡管鉆芯法具有直觀準確等特點，但是由于其損傷結構及對芯樣加工水平處理等問題，一般不是首選的檢測方法，但其作為安全鑒定及在對強度異議的時候往往成為最終的評定方法。

1.6 鉆芯—回彈綜合法

本方法主要采用的是鉆芯修正回彈的方法，采用標準CECS 03∶2007，JGJ/T 294-2013及GB/T 50344-2004等規程及標準進行計算，本方法的優點是既能保證檢測的精度，又能盡量減少大面積取芯給結構帶來的破壞。在回彈法檢測混凝土強度不滿足設計要求，需要進行進一步驗證的時候，往往采用鉆芯法進行修正。這是一種在工程實踐中比較常用的檢測方法。

2 建議

1)采用回彈法檢測高強混凝土強度，應積極建立專用測強或地方測強曲線，提高其檢測精度和認可度。

2)拔出法檢測高強混凝土強度，從未得到廣泛的應用，特別是預埋拔出法應用更少，這表明其實際操作性存在一定的難度，在條件允許時應對其進行適當改進。

3)鉆芯法檢測高強混凝土強度時，對芯樣的平整度和垂直度要求較普通混凝土更高，應予以重視。如果無合適的補平材料，可以直接進行磨平而不進行補平。采用小直徑芯樣進行高強混凝土強度檢測，會成為今后檢測應用的一個發展方向，但是考慮到小直徑芯樣的強度試驗數據離散性比較大，應適當增加芯樣數量方能達到標準芯樣的檢測效果。但實際檢測過程中，在重要結構上鉆取大批量的芯樣，無論是對結構的影響上還是工程各方的接受程度上均具有一定的難度，對鉆芯法的應用推廣上具有一定的難度。

4)鉆芯修正回彈法是一種比較準確且性價比較高的檢測方法，在一定的程度上值得推廣。

5)在某些工程中，采用兩種或兩種以上的檢測方法綜合應用，可以得出更為準確可靠的結論。

[1] CECS 104∶99，高強混凝土結構技術規程[S].

[2] JGJ 55-2011,普通混凝土配合比設計規程[S].

[3] 朱浮聲，黃志燁.普通回彈儀在高強混凝土強度檢測中的應用[J].東北大學學報(自然科學版)，2002，23(5)：76-77.

[4] JGJ/T 294-2013,高強混凝土強度檢測技術規程[S].

[5] CECS 02∶2005,超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程[S].

[6] CECS 69∶2011,后裝拔出法檢測混凝土強度技術規程[S].

[7] JGJ/T 208-2010,后錨固法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].

[8] CECS 03∶2007,鉆芯法檢測混凝土強度技術規程[S].

Research on high-strength concrete site detection technology methods

HOU Gao-feng1,2

(1.AnhuiandHuaiRiverWaterResourcesResearchInstitute,Bengbu233000,China;2.AnhuiProvinceCenterforQualitySupervision&TestofBuildingEngineering,Hefei230088,China)

The paper indicates some common methods for the site detection high-strength concrete strength, including rebounding method, post-installing pull-out method, post-anchoring method and drilled core method, and sums up and compares their advantages and disadvantages and points out suggestions, have the more accurate and convenient test of high-strength concrete and provide better service for engineering quality.

high-strength concrete, site detection technology, research

2014-07-17

侯高峰(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2014)27-0047-03

TU528.31

A