回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的可靠性探討

劉光華，張文喜

（江蘇華科建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，江蘇 南京 211800）

回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的可靠性探討

劉光華，張文喜

（江蘇華科建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，江蘇 南京 211800）

文章首先闡述回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的基本原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)回彈法在混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)中的應(yīng)用及其可靠性進(jìn)行論述。研究結(jié)果表明，回彈法可以對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)際應(yīng)用中，需要注意碳化深度對(duì)檢測(cè)結(jié)果可靠性的影響。

回彈法；混凝土；抗壓強(qiáng)度；檢測(cè)

1 回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的基本原理

1.1 回彈法的原理

回彈法歸屬于無(wú)損檢測(cè)的范疇，無(wú)損測(cè)強(qiáng)的一般原理為單一法，即：

上述的函數(shù)關(guān)系可以用相關(guān)公式或是曲線表示，也就是通常所說(shuō)的回歸方程或是校準(zhǔn)曲線。只要在被檢測(cè)構(gòu)件上測(cè)出R值，便可利用公式或是曲線換算出混凝土的抗壓強(qiáng)度值。

在對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行回彈檢測(cè)的過(guò)程中，當(dāng)重錘處于起始狀態(tài)時(shí)，若其質(zhì)量為1，則重錘在此時(shí)所具有的勢(shì)能可用下式進(jìn)行計(jì)算：

公式（4）當(dāng)中，x表示重錘的反彈位置，在沖擊回彈的過(guò)程中，重錘所消耗的能量可用下式計(jì)算：

1.2 回彈檢測(cè)儀的使用要求

目前，在混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)中，重型和中型回彈檢測(cè)儀的應(yīng)用較為廣泛。在對(duì)普通混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定時(shí)，一般以中型回彈檢測(cè)儀為主，它是一種直射錘擊式儀器。

使用回彈檢測(cè)儀對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足GB/T9138標(biāo)準(zhǔn)中給出的規(guī)定要求。具體如下：指針長(zhǎng)度：20±0.2mm；指針摩擦力：0.65±0.15N；彈擊桿端部球面的半徑：25±1.0mm；彈擊拉簧的剛度：785±40N/m；彈擊拉簧的工作長(zhǎng)度：61.5±0.3mm；彈擊錘的沖擊長(zhǎng)度：75±3mm[1]。除此之外，還應(yīng)當(dāng)滿足JGJ/T23-2011規(guī)程中給出的如下要求：使用回彈檢測(cè)儀的環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)在-4～40℃；數(shù)字式回彈檢測(cè)儀應(yīng)當(dāng)具備指針直接讀取示值的系統(tǒng)；數(shù)字顯示的回彈值與指針顯示的回彈值的誤差應(yīng)當(dāng)不超過(guò)1。

2 回彈法的應(yīng)用及其可靠性分析

2.1 建立測(cè)強(qiáng)曲線模型

由回彈法的原理可知，其對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的測(cè)定是建立在回彈值與抗壓強(qiáng)度具有一定規(guī)律性的基礎(chǔ)上，可以用曲線來(lái)表示這種關(guān)系。未經(jīng)過(guò)碳化的混凝土的相關(guān)曲線可用回歸方程表示，但由于實(shí)際工程中的混凝土一般都已經(jīng)碳化或是齡期較長(zhǎng)，所以可以用如下函數(shù)關(guān)系進(jìn)行表示：

若是可以測(cè)出碳化后混凝土構(gòu)件的含水率，則可以用下列函數(shù)關(guān)系進(jìn)行表示：

2.2 測(cè)強(qiáng)曲線的影響因素分析

相關(guān)研究結(jié)果表明，采用回彈法對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，測(cè)強(qiáng)曲線的質(zhì)量會(huì)受到以下幾個(gè)因素的影響，即人為因素、儀器設(shè)備因素、方法因素、環(huán)境因素和材料因素。由此會(huì)直接影響回彈法的檢測(cè)可靠性。為了有效解決這一問(wèn)題，必須在建立測(cè)強(qiáng)曲線前，對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行分析，并采取有效的措施加以應(yīng)對(duì)。

（1）人為因素的影響與應(yīng)對(duì)措施。試驗(yàn)人員的專業(yè)技術(shù)水平直接影響測(cè)強(qiáng)曲線的建立質(zhì)量。為解決人為因素的影響問(wèn)題，可以成立專門的課題研究小組，選取長(zhǎng)期從事相關(guān)工作的試驗(yàn)人員，在試驗(yàn)開始前，對(duì)其進(jìn)行專門培訓(xùn)，使之掌握正確的試驗(yàn)方法，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

（2）儀器設(shè)備的影響與應(yīng)對(duì)措施。回彈測(cè)強(qiáng)中使用的主要儀器設(shè)備有回彈檢測(cè)儀、壓力試驗(yàn)機(jī)、碳化深度測(cè)定儀等。回彈檢測(cè)儀機(jī)芯的裝配尺寸、關(guān)鍵零部件的質(zhì)量以及機(jī)芯的整體裝配質(zhì)量是影響回彈檢測(cè)儀工作性能的主要因素，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)這三個(gè)因素進(jìn)行嚴(yán)格控制。為確保儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)中使用的儀器除了要選擇質(zhì)量合格的產(chǎn)品之外，還應(yīng)在使用前進(jìn)行校準(zhǔn)。

（3）試驗(yàn)方法因素的影響及應(yīng)對(duì)措施。在進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中，需要先將混凝土試塊放在壓力試驗(yàn)機(jī)的承壓板上。由于混凝土本身存在分層泌水的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致試塊底部的石子較多，由此會(huì)造成回彈值的讀數(shù)偏高。若是試塊表層泌水，則會(huì)導(dǎo)致面層疏松，此時(shí)可能會(huì)造成回彈值的讀數(shù)偏低。為避免此類問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)在放置試塊前，將試塊的側(cè)面放置在回彈檢測(cè)的正對(duì)面，這樣能夠保證回彈值的準(zhǔn)確性。此外，還應(yīng)對(duì)試塊表面進(jìn)行清潔，有疏松層、蜂窩及麻面的試塊不得使用。

（4）環(huán)境因素的影響與應(yīng)對(duì)措施。試驗(yàn)環(huán)境會(huì)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中使用的儀器設(shè)備及試驗(yàn)對(duì)象造成影響，如壓力試驗(yàn)機(jī)需要在室內(nèi)正常環(huán)境下使用，回彈儀要求環(huán)境溫度在-4～40℃。鑒于此，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)取室內(nèi)正常環(huán)境，同時(shí)要保證試驗(yàn)環(huán)境的操作空間足夠，光線充足。

（5）材料因素的影響與應(yīng)對(duì)措施。回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中的檢測(cè)對(duì)象為混凝土試塊，普通的混凝土構(gòu)件一般都是由水泥、粗細(xì)集料、摻和料、外加劑和水按照一定的比例拌和而成，試件抗壓強(qiáng)度的大小在一定程度上受這些原材料的影響。想要確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，就必須保證拌制混凝土試塊原材料的質(zhì)量，這既是前提也是基礎(chǔ)。

2.3 建立測(cè)強(qiáng)曲線

（1）試塊原材料的選擇。本次試驗(yàn)中使用的試塊原材料如下：水泥為P.042.5；粗骨料為卵石，粒徑在5～25mm，細(xì)骨料為中砂，兩者的質(zhì)量均與行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求相符；摻合料為粉煤灰；外加劑符合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；拌制的混凝土坍落度在160～200mm。

（2）試塊養(yǎng)護(hù)。由于回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中，試塊的大小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較大，故此所有進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的試塊均為統(tǒng)一規(guī)格，即長(zhǎng)寬高均為150mm，驗(yàn)證用的試件尺寸為400×500×2000（mm）。試塊制作完畢后，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)24h拆模并從養(yǎng)護(hù)室內(nèi)取出，隨后進(jìn)行7d澆水養(yǎng)護(hù)。

（3）試驗(yàn)結(jié)果分析。用回彈法對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)，將所得的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，用最小二乘法的原理，并輔以數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度、平均回彈值及碳化深度值三者之間的測(cè)強(qiáng)曲線進(jìn)行推斷。結(jié)果表明，誤差較為突出的數(shù)據(jù)分布在試塊抗壓強(qiáng)度的10～20MPa和50～60MPa。分析發(fā)現(xiàn)，造成這一問(wèn)題的主要原因是碳化深度的不同，故此在實(shí)際工程運(yùn)用中，應(yīng)對(duì)此加以注意。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的原理進(jìn)行了闡述的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了回彈法在混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)中的應(yīng)用，并對(duì)回彈法在混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)中的可靠性進(jìn)行論證。結(jié)果表明，碳化強(qiáng)度會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成一定的影響，需要在實(shí)際應(yīng)用中加以注意。

[1]陳大川,羅虎,劉翔.回彈法推定普通混凝土空心砌塊抗壓強(qiáng)度研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,(11):54-56.

[2]李素娟.回彈法檢測(cè)纖維再生混凝土抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J].世界地震工程,2015,(12):146-148.

TU37

A

2096-2789（2016）12-0060-02

劉光華（1985-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，研究方向：建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)。

張文喜（1987-）,男，陜西商洛人，研究方向：建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)。