回彈法檢測商品混凝土強度推定值偏低的分析

劉自強

(景德鎮市景磐城建混凝土有限公司,江西 景德鎮 333000)

1 前言

回彈法檢測混凝土質量是非破損檢測硬化混凝土抗壓強度的一種最常用的方法,在工程建設中成為質量檢測、質量監督和質量控制的重要方法。但在實際應用中發現,按照規范JGJ/T23-2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規范》(以下簡稱《規范》)進行商品混凝土的強度推定時存在較大的偏差。

本文作者根據工作實踐和對試驗結果的分析認為：《規范》要求進行回彈法檢測混凝土實體強度,對商品混凝土的特點考慮不足,對施工現場的實際情況未能進行合理區分,不能通過對混凝土表面狀態進行符合實際情況的修正,從而導致回彈法推定實體混凝土強度值與立方體抗壓強度存在較大的偏差。必須對現場施工過程中的實際情況進行相應修正,并結合現在商品混凝土實際應用材料進行一定的修正,方可使回彈法推定強度值更能符合商品混凝土澆筑的結構實體的實際情況。

2 回彈法推定混凝土強度值與試件強度的關系

2.1 回彈原理和回彈曲線

回彈檢測結果實際反映的是混凝土的表面硬度。混凝土強度與表面硬度之間有一定相關性。使用回彈儀測定混凝土表面硬度,就可以根據強度換算表(回彈曲線),推定出混凝土強度。回彈曲線是用標準方法和常規的材料進行試驗,測得混凝土試塊的抗壓強度值與回彈儀回彈讀值,經碳化等修正后所得的趨勢線,用來編制混凝土抗壓強度推定值的換算表。由于試驗回彈曲線時考慮的條件與目前商品混凝土實際應用的情況有不同,且針對不同的材料所形成的曲線差異較大,《規范》所列統一回彈曲線有相當大的局限性,因此《規范》鼓勵各地方根據各自不同條件制定符合自身條件的地方曲線和專用曲線。

2.2 回彈的局限與偏差原因

(1)摻和料的添加：回彈曲線確定時未考慮混凝土摻用多種摻和料情況下對回彈值的影響。在摻入摻和料后將會在早期降低混凝土的強度,表面強度會更低。同時,在未采取符合要求的養護制度時也會增加混凝土表面的未水化層深度,使混凝土內外的強度差距加大。

(2)流動性的增長：泵送商品混凝土與普通混凝土相比最大的區別是流動性大,工作性能要求高,混凝土需要的漿體數量多。而現行規范的經驗數據是建立在普通塑性混凝土基礎上的,相同強度的塑性混凝土的表面硬度要高于泵送預拌混凝土。因此用“統一曲線”得出的泵送預拌混凝土強度推定值較實際值偏低。雖然規程中對泵送混凝土進行了修正,但據現場實際檢測結果,其修正后仍然存在較大的負偏差。流動性大的混凝土要求石子粒徑偏小,砂率偏大,石子的砂漿包裹層偏厚等特點,導致其表面硬度較低。也是導致回彈進行強度推定值低的原因之一。

(3)空氣濕度：空氣濕度對于混凝土結構實體的強度增長影響較大。潮濕能讓混凝土很好的發展強度,但潮濕狀態會降低混凝土表面的硬度。在回彈規程中也強調潮濕的狀態、濕度大的天氣不適宜回彈。但如何對其進行修正并未明確提出。在地下室封閉環境中進行驗收檢測時,剪力墻表面經常會有冷凝水珠,如不對這種狀態進行一定的修正,所測結果必然偏低。

(4)外加劑對泵送商品混凝土影響：在混凝土中摻入外加劑的技術性能和經濟效果十分顯著,但外加劑一般均會產生4%-6%的含氣量,在混凝土中產生微小、獨立、封閉的氣泡。混凝土振搗后,混凝土表面氣泡多于混凝土內部,而使混凝土表面硬度降低,自然回彈值偏低。

2.3 碳化深度與碳化折減

碳化深度影響回彈推定強度的原意是考慮到混凝土碳化后使表面更密實,提高了混凝土的表面強度,應對其進行折減。但結構實體的實際情況與此原意相差更大。

(1)資料[1]中有如下對碳化情況的說明：ISO1920-7-2004《混凝土試驗 第2 部分：硬化混凝土無損試驗》附錄B.6碳化中有“3 個月齡期內的混凝土以正常的速率碳化不會對回彈值產生很大的影響......碳化層會影響整個表層混凝土,使其無法代表構件內部情況,如需要,可以將碳化表層磨碎除去”的表述。ASTMC805M-08《硬化混凝土回彈檢測方法》7.2條中也規定“為了使所測得的回彈值能代表內部混凝土強度,如果混凝土的碳化深度較深,可以用電動磨碎機將測區內的碳化層除去”。這兩種規范都是考慮到碳化層無法讓檢測推定值反應內部的實際情況,采取必要的措施對偏差予以消除。

(2)實際情況中,在春秋季或干燥大風時節,用現行規范所規定的測定碳化的方法,甚至一個月齡期的結構實體表面,都會有超過2mm以上的不變色層。這個表面層到底是混凝土的碳化還是混凝土表層的風化,是需要仔細進行分辨的。

(3)由于摻和料的摻入和施工過程控制的諸多因素都會對混凝土表面的狀態產生較大的影響,最常見的是在成型的混凝土立面(墻柱等結構,為常規回彈部位),混凝土表面有一層疏松層,用手都可以抹下灰。這一層回彈值非常低,用規程測碳化的方法,都是屬于碳化層,實際上這一層的混凝土水化程度非常低,與內部的混凝土強度相差極大。由此也造成了在檢測前對混凝土表面是否需要打磨和打磨深度問題的爭論。《規范》要求“測區表面應為混凝土原漿面,不應有疏松層、浮漿……以及蜂窩、麻面”,而實際上,除非新模板并經過仔細振搗,這樣的混凝土表面很難找到。這樣的浮漿層如果不進行有效的修正,嚴重影響了回彈法推定混凝土的精確程度。

2.4 幾組試驗數據反映回彈與實際強度的差別

表1 泵送混凝土試件強度增長表

注：養護方式：28天標準養護,28天后自然養護

表2 試件回彈值增長表

注：同表1試件

表3 試件碳化值增長表

注：同表1試件

表4 不考慮標準差時的強度推定值

以上試驗數據是針對回彈檢測所做的一些驗證,膠凝材料中摻有15%的II級粉煤灰,18%的S95級礦渣粉,高效減水劑；出機坍落度約200mm；試驗方法為抽取混凝土制作標準試件,按《規范》所提供的方法對試件進行立方體抗壓強度試驗和回彈檢驗。可以明顯看出以下特點：強度隨時間增長幅度大,且后期增長率高；回彈值隨時間增長幅度小；碳化值隨時間增長率高。但如果按規程進行推定,混凝土后期強度是倒退的。對于高于C40的混凝土,其按《規范》進行回彈推定出的強度與試件強度差別更大。

3 回彈曲線所推定強度與結構實體真實強度的差別原因

(1)曲線建立試驗時的條件與結構實體成型時的條件。回彈統一曲線是在標準養護狀態下建立的,而實際施工澆筑成型過程中的實際情況與標準試驗存在較多差別,導致了影響回彈推定強度偏差有很多因素。曲線建立時的試驗狀態與條件與結構實體成型時的條件存在較多差異,必將導致所推定的混凝土強度值存在較大差異,這與混凝土立方體抗壓強度試件與現場結構實體存在差異本質是相同的。

(2)養護對混凝土表面硬度至關重要。根據對現場工地觀察,絕大多數的工地基本上是養護樓面而不注重養護墻柱,導致樓面強度好于墻柱。如過早拆模又不及時養護,失水會使混凝土表面來不及水化,表層就會疏松,嚴重影響混凝土表面強度。特別在干燥、氣溫高,以及有風的天氣,以及高層結構(干燥,有風),這種情況就更加嚴重。GB50204對養護的要求：①混凝土應在澆筑完畢后的12小時內加以覆蓋并保濕養護；②對于摻緩凝外加劑或有抗滲要求的混凝土,養護時間不得少于14天；③澆水次數應能保持混凝土處于潮濕狀態...這樣的要求在現場實際施工時很少有施工單位做到。對摻有摻和料的混凝土如果忽視養護,其表面強度下降往往較不摻的更顯著。

(3)振搗的影響。商品混凝土流動性好,混凝土澆筑到樓面后,施工人員認為混凝土較易密實,無需仔細振搗,忽視振搗的重要性,造成混凝土蜂窩、麻面、氣孔等缺陷,也造成現場實體回彈強度差。

(4)豎向結構的成型困難與檢測中的必選。高層基本上是框剪和剪力墻結構,結構鋼筋綁扎過密或不規范,造成了施工澆筑混凝土振搗成型困難和其它原因無法密實,或過振形成表面浮漿加厚。豎向結構也難以正常養護,從而造成豎向結構比水平結構的強度要低。實際上在進行結構檢測時,豎向結構又是承重結構,檢測必選,所以總是豎向結構回彈不合格。

(5)模板影響。現在工地模板使用周轉率高,舊模板的吸水率就比新模板要大,模板表面涂隔離劑也不常見,易造成混凝土表面因吸水而未水化,形成疏松層。為趕進度,拆模又快,加上養護不足,直接造成混凝土表面疏松,實體表面疏松層是不能直接回彈,容易造成誤判。

(6)流動性大的混凝土經振搗后使一般構件底部石子較多,回彈讀數偏高；表層泌水,水灰比略大,面層疏松,回彈值偏低。鋼筋對回彈值的影響視混凝土保護層厚度、鋼筋直徑及其密集程度而定。

4 結論

(1)從以上分析可以看出,使用目前采用的國家統一曲線進行混凝土實體回彈檢測,結構物強度推定值與混凝土試件強度值存在較大偏差；沒有很高的富余,沒有精心的施工,檢測結果都會與混凝土強度設計值存在較大的差別。當回彈值換算成混凝土強度推定值時,在不考慮計算標準差和碳化折減的情況下,仍存在有約一個等級的強度差。

(2)回彈法檢測結構實體應充分考慮商品混凝土在配合比所用材料情況、配合比所選取的技術參數的特點。

(3)回彈法對碳化修正方式與現場實際情況存在較大偏差,需要進行較大幅度的調整。

(4)回彈法檢測結構實體應充分考慮施工方式與檢測時混凝土的表面狀態,并對不同情況采取相應的修正系數,方可真實代表所測結構的實際情況。