關于回彈法檢測混凝土抗壓強度的實驗研究

江門市江海區建設工程質量檢測站 廣東江門 529000

摘要：對混凝土抗壓強度的檢測是確保建筑工程整體質量的重要工作，回彈法是目前應用最為廣泛的混凝土抗壓強度無損檢測方法。為了更好的應用該檢測技術，本文通過實驗，建立了新型回彈儀檢測混凝土測強曲線，文章內容包括實驗的原理、實驗的設計，可為回彈法檢測混凝土抗壓強度時提供一定的幫助，可供參考。

關鍵詞：混凝土；抗壓；回彈檢測；測強曲線；結構安全

0 引言

混凝土的應用越來越廣泛，為了確定結構的安全性和耐久性是否滿足要求，有必要對混凝土強度進行檢測和鑒定、對其可靠性作出科學評價。回彈法是一種無損檢測混凝土強度的方法，它通過對涉及結構安全、使用功能、關鍵部位等的實體混凝土強度進行監督檢測來分析判定現場實體是否滿足設計要求及是否存在安全隱患，以達到有效監督工程實體質量的目的，具有成本低、操作簡便、工作量較小等特點，在建筑行業混凝土抗壓強度檢測中得到了廣泛的應用。為了更好的應用該檢測技術，本研究采用一種常用的原材料配置試驗用混凝土，按標準方法成型標準立方體試件與大型實體結構模型，建立了新型回彈儀檢測混凝土抗壓強度曲線，研究結果可供結構混凝土強度檢測與控制參考。

1 試驗原理

采用回彈儀對標準立方體試件和大型結構實體墻、現澆樓板進行回彈測試后，將立方體試件和從實體混凝土中鉆取的芯樣試件進行力學試驗并測量該混凝土的平均碳化深度，匯總而得到Q值、平均碳化深度值、試件抗壓強度值等數據。以立方體試件抗壓強度、芯樣試件抗壓強度分別作為因變量，Q值、碳化深度參數作為自變量，采用最小二乘法原理進行回歸擬合，得到回彈儀檢測泵送混凝土抗壓強度測強曲線。通過采用該測強曲線進而得到混凝土換算強度，借以推定結構混凝土抗壓強度的一種新型檢測技術。

2 試驗設計

2.1 混凝土原材料及配合比

試驗采用一種常用原材料：42.5級普通硅酸鹽水泥，Ⅱ級粉煤灰，細骨料為河砂，中砂，粗骨料為卵石破碎的粒徑5～25mm碎石，ZG-C型泵送減水劑，拌合用水為當地自來水。混凝土配合比設計為C20、C30、C40、C50，共四個強度等級。

2.2 結構實體模型與標準立方體試件

委托生產質量穩定的大型商品混凝土公司提供試驗混凝土并泵送澆筑成型4個大型結構實體模型與150mm×150mm×150mm標準立方體試件（見圖1）。混凝土結構實體模型澆筑成型并拆除模板后，按《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）養護14d后自然養護，裸置備用；標準立方體試件移至室外陰涼處“品”字型碼放備用。

圖1 大型結構實體模型

2.3 測試方法

在齡期為14d、28d、60d、90d、180d、360d時，從每強度等級試件中隨機抽取不少于2組立方體試件及在大型結構實體模型的混凝土墻體側面與現澆樓板底面進行回彈測試及碳化深度測量，并對應回彈測區鉆取直徑100mm的標準芯樣。對得到的同齡期混凝土試件在試驗壓力機下進行力學破型試驗。試驗用儀器設備均檢定有效。

3 回彈儀檢測混凝土澆筑側面測強曲線

3.1 以立方體試件為研究對象的回彈儀測強曲線

試驗取得186組有效數據，立方體試塊抗壓強度范圍16.8～78.8MPa，回歸用數學模型采用回彈規程推薦的復合冪指數模型，采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式（1）所示，得到的回歸測強曲線如圖2所示。

（1）

式中，相關系數γ為0.096；平均相對誤差δ為±3.7%；相對標準差er為8.61%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相對誤差δ不大于±12%，相對標準差er不大于14.0%的專用測強曲線的技術指標規定。

圖2 立方體試件強度與其側面Q值的關系

3.2 以結構墻體為研究對象的回彈儀測強曲線

試驗取得336組有效數據，芯樣試件抗壓強度范圍30.2～85.3MPa，回歸用數學模型采用回彈規程推薦的復合冪指數模型，采用最小二乘法由Excel軟件回歸擬合如式（2），得到的回歸測強曲線如圖3所示。

（2）

式中，相關系數γ為0.85，平均相對誤差δ為±6.7%，相對標準差er為9.91%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2011）專用測強曲線技術指標的規定。

圖3 墻體芯樣抗壓強度與其側面Q值的關系

圖4 回彈儀檢測混凝土澆筑側面測強曲線間比較

3.3 混凝土澆筑側面測強曲線分析

圖4所示為式（1）、式（2）換算結果的比較，可知二者的強度換算結果相差不多，采用實體數據的擬合式（2）較由立方體試驗數據回歸的式（1）略高。

3.4 混凝土澆筑側面測強曲線驗證

1）基于立方體強度的回彈儀測強曲線的驗證。隨機抽取若干立方體試件進行回彈儀測試，對擬合式（1）進行驗證，結果如圖5所示，可知曲線模型換算強度的散點基本均勻分布在y=x線兩側。

圖5 基于立方體強度的回彈儀測強曲線驗證結果

2）基于芯樣強度的回彈儀測強曲線的驗證。在某新建工程的混凝土柱、剪力墻上進行回彈儀測試，同時測量碳化深度值，并在回彈相應測區內鉆取直徑100mm的混凝土芯樣，加工成標準芯樣并進行力學性能試驗，得到的驗證數據如表1所示。由表1的統計結果表明，本文基于芯樣強度的回彈儀測強曲線計算得到的強度相對誤差均不大于11.5%，符合工程檢測的精度要求。

表1 基于芯樣強度的回彈儀測強曲線驗證結果

4 混凝土澆筑底面測強曲線

4.1 立方體試件

試驗取得72組有效數據，立方體試塊抗壓強度范圍16.8～78.8MPa，采用冪函數數學模型以及最小二乘法，由Excel軟件回歸擬合，得到的回歸測強曲線如式（3）所示，數據散點圖如圖6所示。

（3）

式中，相關系數γ為0.73；平均相對誤差δ為±12.5%；相對標準差er為15.9%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相對誤差δ不大于±14.0%，相對標準差er不大于16.0%的地區測強曲線的技術指標規定。

4.2 現澆樓板

試驗取得240組有效數據，芯樣試件抗壓強度范圍23.9～85.0MPa，采用冪函數數學模型及最小二乘法，由Excel軟件回歸擬合，得到的回歸測強曲線如式（4）所示，數據散點圖如圖7所示。

（4）

式中，相關系數γ為0.14；平均相對誤差δ為±13.8%；相對標準差er為15.8%。符合《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2011）地區測強曲線技術指標的規定。

圖6 立方體試件強度與其底面Q值的關系

圖7 現澆樓板芯樣強度與其底面Q值的關系

4.3 混凝土澆筑底面測強曲線分析

圖8所示為式（3）、式（4）換算結果的比較，可知當受檢混凝土抗壓強度不大于50.0MPa時，二者的強度換算結果基本相同；當受檢混凝土抗壓強度大于50.0MPa時，二者的強度換算結果相差較大。

圖8 回彈儀檢測混凝土澆筑底面測強曲線間的比較

5 結論

綜上所述，回彈法監督檢測混凝土抗壓強度作為工程質量監督的一個具體手段，能夠有效地起到監管工程實體質量的作用。事實證明，文章建立的新型回彈儀檢測混凝土測強曲線能夠滿足結構實體混凝土強度檢測精度要求，可為回彈法檢測混凝土強度時提供一定的幫助。但“回彈法檢測混凝土抗壓強度”測強曲線是有一定局限性的，并不能真實地反映各地區的混凝土結構的強度，希望在實際檢測過程中，廣大的檢測、監理、質量監督部門，應當充分考慮無損檢測混凝土強度的影響因素，減少亂判、錯判，對其可靠性做出科學評價。

參考文獻：

[1]王文明；鄧軍；陳光榮；湯旭江.高強混凝土回彈儀檢測精度的試驗研究[J].混凝土.2015（02）

[2] 陳華艷；畢賢順；鋼纖維混凝土超聲-回彈測強曲線的建立[J]；黑龍江科技學院學報；2013（01）