混凝土材料強度檢測法的技術應用

劉 濤 姜新星 楊振威

(臨海市建設工程檢測中心檢測服務部)

混凝土材料強度檢測法的技術應用

劉 濤1姜新星2楊振威3

(臨海市建設工程檢測中心檢測服務部)

隨著城市進程的不斷加快，混凝土建筑數量和質量也不斷提高，在建筑物質量監測中，混凝土強度是一項重要指標，決定混凝土建筑的強度和抗壓能力等。本文主要論述了混凝土材料強度的檢測方法，以及檢測過程中涉及到的技術問題，從影響混凝土強度的因素出發進行分析，并結合實際工程，對現有檢測方法進行實際應用。

混凝土強度；檢測方法；技術應用

混凝土材料強度由混凝土配合比例、輔助劑用量等決定，混凝土強度評價低于實際，會增長混凝土造價，提高工程造價，加固和處理費用，浪費資源和資金；而混凝土強度評價高于實際，可能對建筑物安全性造成影響，危害人民生命和財產安全。因此，如何正確判斷混凝土強度是建筑工程順利實施的關鍵。現階段，我國混凝土強度監測方法主要包括：回彈法、超聲波法、回彈綜合法，鉆芯法，試塊法等方法。

一、回彈法

回彈法是以在混凝土結構或構件上測得的回彈值和碳化深度值來評定混凝土結構或構件強度的一種方法，它不會對結構或構件的力學性質和承載能力產生不利影響，在工程上已得到廣泛應用。通過回彈儀測定混凝土表面硬度，再結合混凝土的碳化深度繼而推斷其抗壓強度。回彈儀測定的回彈值是混凝土表面的硬度，材料的硬度又跟材料的強度有關，從而建立回彈值跟強度的專用測強曲線來推斷強度值。采用回彈法進行檢時，其檢測面應為原狀混凝土面，并應平整、清潔，不應有疏松層、浮漿、麻面，必要時用砂輪清除疏松層和雜物，且不應有殘留的粉末或碎屑。優點：使用簡單、靈活，測試速度快和檢驗費用低，檢測人員到現場隨機；抽取檢測，及時掌握混凝土的真實強度及澆筑的整體水平。缺點：其精度相對較差，需借助一定的測強曲線，當混凝土表面與內部質量有明顯差異，如遭受化學腐蝕或火災，硬化期間遭受凍傷等，則不能用此方法。

二、超聲波法

超聲波法檢測混凝土常用的頻率為20 kHz～200kHz，它既可用于檢測混凝土強度，也可用于檢測混凝土缺陷。超聲檢測法由于超聲檢測能對混凝土內部空洞、不密實區的位置和范圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時間澆筑的混凝土結合的質量和混凝土勻質性做出比較準確的判定，而這正是其他檢測方法所無法做到的，所以，該法在工程檢測中得到了廣泛的應用。當采用超聲法測強時，由于影響聲速的因素很多，如水泥品種、水泥用量、含砂率，粗骨料品種和最大粒徑、含水率、齡期等，當所用材料、含水率和齡期不同時，傳播速度與混凝土的強度關系將有很大不同，因此用超聲法很難準確地測定混凝土的強度，目前通常是將超聲法和回彈法綜合在一起來測定混凝土的強度，即所謂超聲回彈綜合法（單一的超聲法主要還是檢測混凝土的勻質性）。按照規定測得的混凝土強度比混凝土的實際強度小，但其規律比較明顯，且離散性較小，說明這種方法還是比較可靠的，但需要根據各地區的混凝土所用材料及環境條件建立相應的測強曲線。

三、 回彈綜合法

回彈法只能測得混凝土表層的強度，內部情況卻無法得知，當混凝土的強度較低時，其塑性變形較大，此時回彈值與混凝土表層強度之間的變化關系不太明顯；超聲波在混凝土中的傳播速度可以反映混凝土內部的強度變化，但對強度較高的混凝土，波速隨強度的變化不太明顯。如將以上兩種方法結合，互相取長補短，通過實驗建立超聲波波速—回彈值—混凝土強度之間的相關關系，用雙參數來評定混凝土的強度，即為超聲回彈綜合法。 實踐表明該法是一種較為成熟、可靠的混凝土強度檢測方法。

四、鉆芯法

鉆芯法是利用專用鉆機和人造金剛石空心薄壁鉆頭，在結構混凝土上鉆取芯樣以檢測混凝土強度和缺陷的一種檢測方法。它可用于檢測混凝土的強度，結構混凝土受凍、火災損傷的深度，混凝土接縫及分層處的質量狀況，混凝土裂縫的深度、離析、孔洞等缺陷。 該方法直觀、準確、可靠，是其他無損檢測方法不可取代的一種有效方法。鉆芯法檢測混凝土費用較高，費時較長，且對混凝土造成局部損傷，因而大量的鉆芯取樣往往受到限制，可利用其他無損檢測方法如超聲法與鉆芯法結合使用，以減少鉆芯數量，另一方面鉆芯法的檢測結果又可驗證其他無損檢測方法如超聲法的檢測結果，以提高其檢測的可靠性。鉆芯法檢測技術的優點在于可直接檢測混凝土內部的質量，比預留的混凝土試樣更接近實際，大量實驗表明直徑、高度均為100mm的混凝土芯樣的抗壓強度與標準試塊的抗壓強度基本一致。但這種檢測技術有不足地方就是試驗周期長，從抽取芯樣到得出抗壓強度一般要 7天。根據筆者的工程經驗，鉆芯法檢測時要注意以下這點才能使精度達到預期效果∶抽取的混凝土芯樣要有代表性，而且應選在結構受力較小，無鋼筋或預埋鐵件的部位；抽取的芯樣一般都長短不齊，因此，對抽取后的芯樣進行補平措施；評定芯樣抗壓強度時，以芯樣試件混凝土強度換算值中的最小值作為單個構件或單個構件的局部區域混凝土強度的代表值；要嚴格執行 CECS03∶88鉆芯法檢測混凝土強度技術規程。

五、試塊法

該方法是施工時把拌制好的混凝土倒入規定的立方體試模內，經震動或插搗成型，按規定的溫度及濕度進行養護28天后，進行試壓強度試驗，以150mm立方體試件為標準件，100mm和200mm立方體試件按規定的尺寸折算系數進行換算。混凝土試塊在一定程度上反映了混凝土實體的強度，也是混凝土質量評定的主要依據，是一種最常見最基本的檢測方法，也是最直觀最經濟的方法。

六、實例分析

本文結合實際工程案例，對上述幾種檢測混凝土強度的方法進行研究，應用不同方法估算強度值，并進行修正比較。

（1）工程概況：某工程需建設強度為C40的鋼筋混凝土墻，在澆筑墻壁時選用泵送混凝土方式。施工過程中，混凝土凝結出現異常情況，經檢測實際工作中所用混凝土，28d試塊強度僅為C20。因此，90d重新檢測。

（2）檢測與估算：重新檢測過程中選用目前應用最廣泛的回彈法進行混凝土強度檢測，回彈區內取50個芯樣進行估算數值修正，以確保數據準確性。回彈法檢測后，再利用鉆芯法和鉆芯—回彈法對檢測數據進行修正，計算對應的修正系數。

混凝土強度估算具體結果詳見表1。

表1 混凝土強度推定結果

采用不同數量芯樣得到的芯樣修正系數下圖。

從該工程混凝土強度的檢測、推定結果得出如下結論∶

（1）上述三種方法中，鉆芯法估算的結果最低，回彈法估算的結果最高，另外3中推算方法所計算的結果較為接近，誤差不超過5%。

分析原因：鉆芯法估算結果最低，可能是由于混凝土樣本標準差較大，在鉆取芯樣環節對混凝土樣本造成的影響較大，影響了估算結果；回彈法估算結果最高，可能由于回彈法只考慮了材料表面保溫和養護等因素，因素不全面，不能真實反映混凝土強度。

(2)利用鉆芯—回彈法估算的混凝土強度為C21.46MPa，其修正系數在置信度90%的區間內，可知鉆芯—回彈法估算結果可以反映混凝土強度值。由此可知，該案例混凝土樣品的強度值為20.07～21.48MPa或20.77～21.96MPa之間。

（3）按照上述估算區間數值，該樣品滿足規定要求。

（4）按照上述估算數據結構，混凝土材料澆注過程中應做好加固處理，混凝土強度按照C20進行計算。

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1007-6344（2015）03-0344-01