水利水電工程混凝土抗壓強(qiáng)度回彈法檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

張宏量

(桓仁世元工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，遼寧 本溪 117200)

0 引 言

長(zhǎng)期以來(lái)，水利水電工程作為基礎(chǔ)性民生工程，隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展被賦予越來(lái)越多的功能，然而相對(duì)滯后的質(zhì)量檢測(cè)手段難免會(huì)導(dǎo)致一系列工程質(zhì)量問(wèn)題，這對(duì)于水利工程功能效益的發(fā)揮產(chǎn)生明顯的制約，必須采取科學(xué)的檢測(cè)方法和管控水平消除質(zhì)量安全隱患[1]。超聲回彈綜合法、回彈法、超聲法等為水利水電工程混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的常用方法，針對(duì)需要驗(yàn)證或復(fù)檢以上方法測(cè)定的混凝土抗壓強(qiáng)度或無(wú)法使用以上方法的情況，工程實(shí)踐中常采用鉆芯法。同時(shí)，若對(duì)檢測(cè)結(jié)果存在質(zhì)疑，則比較適用回彈法。國(guó)外對(duì)混凝土質(zhì)量狀況采用回彈法檢測(cè)時(shí)往往只能給出定性判斷，且檢測(cè)精度較低，無(wú)法準(zhǔn)確獲取強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)。回彈法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于我國(guó)水利、橋梁、建筑、道路等工程領(lǐng)域的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，截止目前已有近60a的應(yīng)用歷史。該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的原因與其便捷性強(qiáng)、操作靈活、效率高等性能相關(guān)，在工程實(shí)踐中有效解決了許多問(wèn)題并保證了質(zhì)量檢測(cè)的精準(zhǔn)度。當(dāng)前，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度仍存在數(shù)據(jù)處理不當(dāng)、操作不規(guī)范、隨意性強(qiáng)等問(wèn)題，從而使得檢測(cè)結(jié)果往往具有較大誤差。為充分發(fā)揮回彈法在混凝土質(zhì)量檢測(cè)、水利工程監(jiān)督檢驗(yàn)等行業(yè)的功能作用，如何采取有效的措施保證其檢測(cè)精度為當(dāng)前工程技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題[2-7]。文章結(jié)合從事混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)和水利工程質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)規(guī)范，考慮不同自然條件下的水利工程質(zhì)量檢測(cè)環(huán)境，從多個(gè)不同方面給出了提高混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)精度的措施，以期為提升水利工程質(zhì)量管理和控制水平提供科學(xué)依據(jù)。

1 工程質(zhì)量檢測(cè)中存在的問(wèn)題

近年來(lái)，病險(xiǎn)水庫(kù)質(zhì)量安全鑒定工作在全國(guó)范圍內(nèi)相繼開展，針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的檢查核查病險(xiǎn)水庫(kù)工程安全鑒定工作細(xì)則給出了明確規(guī)定，具體包括：判斷檢測(cè)依據(jù)、檢測(cè)方法的準(zhǔn)確規(guī)范性，檢測(cè)保護(hù)層厚度、強(qiáng)度、尺寸等參數(shù)，對(duì)于以上參數(shù)的判別工作細(xì)則均提出了相應(yīng)的量化指標(biāo)[8]。企業(yè)資質(zhì)、計(jì)量認(rèn)證體系和質(zhì)量管理體系為水利工程質(zhì)量檢測(cè)單位應(yīng)具備的基本內(nèi)容，企業(yè)所承擔(dān)的任務(wù)應(yīng)與作業(yè)人員、儀器設(shè)備的配備相適應(yīng)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)在實(shí)際的工程質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，普遍存在的問(wèn)題可概括為如下幾方面。

1.1 人員問(wèn)題

工程質(zhì)量檢測(cè)的主體為作業(yè)人員，檢測(cè)成果的客觀準(zhǔn)確性與檢測(cè)人員的技術(shù)水平、理論知識(shí)、職業(yè)道德等因素密切相關(guān)。所以，高水平的檢測(cè)技術(shù)和良好的素質(zhì)為檢測(cè)人員的基本要求。應(yīng)由兩名及以上持有相應(yīng)資格證書的專業(yè)人員完成每項(xiàng)工作的檢測(cè)。當(dāng)前，大多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)普遍存在跨專業(yè)檢測(cè)、檢測(cè)人員不足及無(wú)法滿足資質(zhì)認(rèn)定評(píng)審準(zhǔn)則要求等現(xiàn)象。鑒于此，檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，堅(jiān)持以人為本的工作思路培養(yǎng)一批素質(zhì)高、技術(shù)精湛的水利檢測(cè)事業(yè)人才。高水平的檢測(cè)人才為保障檢測(cè)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，通過(guò)加強(qiáng)職業(yè)道德和檢測(cè)技術(shù)培養(yǎng)，切實(shí)提升隊(duì)伍素質(zhì)和專業(yè)技術(shù)水平[9]。

1.2 儀器問(wèn)題

當(dāng)前，為應(yīng)付政府部門的監(jiān)督或計(jì)量認(rèn)證，由于資金成本、市場(chǎng)環(huán)境等條件限制多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)只鑒定部分設(shè)備；另外，到期后許多設(shè)備無(wú)法及時(shí)的送檢，從而導(dǎo)致超鑒定周期的現(xiàn)象普遍存在。針對(duì)部分儀器的鑒定，存在超出當(dāng)?shù)夭块T鑒定能力的情況，而自檢規(guī)程和相關(guān)要求又比較缺乏，甚至存在為應(yīng)付相關(guān)部門的監(jiān)督檢查而編造鑒定證書的現(xiàn)象，由于儀器設(shè)備而使得檢測(cè)結(jié)果偏離實(shí)際情況的問(wèn)題依然存在。

1.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

1)無(wú)法滲透的理解標(biāo)準(zhǔn)。2011版修訂的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)規(guī)程，對(duì)泵送混凝土強(qiáng)度檢測(cè)和數(shù)字式回彈儀的操作方法做了詳細(xì)描述，采用修正量法替代修正系數(shù)法對(duì)測(cè)區(qū)強(qiáng)度值調(diào)整。目前，對(duì)于該標(biāo)準(zhǔn)的理解許多檢測(cè)人員還不夠透徹，在強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程中存在計(jì)算有誤、回彈值修正不符合規(guī)范、測(cè)強(qiáng)曲線應(yīng)用錯(cuò)誤等問(wèn)題，少數(shù)檢測(cè)人員甚至存在直接按照回彈儀操作規(guī)程完成強(qiáng)度檢測(cè)，而未按照技術(shù)規(guī)程操作的現(xiàn)象。

2)針對(duì)以上技術(shù)規(guī)程的適用條件還不夠清楚，同時(shí)檢測(cè)過(guò)程中存在較大的隨意性，操作過(guò)程中未按照技術(shù)規(guī)程開展。

3)采用HT3000型回彈儀時(shí)通常標(biāo)定一條曲線，因此檢測(cè)可靠性和精確度較低。

當(dāng)前，水利行業(yè)的快速發(fā)展和質(zhì)量檢測(cè)市場(chǎng)的完善使得校準(zhǔn)方法、操作流程等不斷完善。所有檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)活動(dòng)時(shí)，必須按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范選取合適的方法和程序。其中，地方、行業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為檢測(cè)機(jī)構(gòu)的實(shí)施水利工程檢測(cè)的根本依據(jù)，若發(fā)生變化則應(yīng)重新給予認(rèn)證。水利工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)范應(yīng)有專人管理，且為現(xiàn)行有效版本并處于可控狀態(tài)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)必須按照相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范從事所有的檢測(cè)項(xiàng)目，對(duì)于不存在的檢測(cè)依據(jù)不得出具檢測(cè)報(bào)告和開展檢測(cè)業(yè)務(wù)，水利工程質(zhì)量檢測(cè)的重要標(biāo)準(zhǔn)和指南為檢測(cè)技術(shù)規(guī)程。

2 回彈法檢測(cè)混凝土質(zhì)量

混凝土相對(duì)于其他建筑材料具有抗壓強(qiáng)度高、施工方便、價(jià)格便宜和便于就地取材等優(yōu)點(diǎn)，在水利、橋梁、道路以及房屋建筑等工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為保證其強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量水平，采用回彈法和以下流程對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，其詳細(xì)步驟為：根據(jù)實(shí)際情況合理確定回彈測(cè)區(qū)，充分應(yīng)用抽芯機(jī)取樣，此時(shí)要利用檢測(cè)抽芯機(jī)測(cè)定試樣的抗壓強(qiáng)度，由此實(shí)現(xiàn)高精度的回彈值計(jì)算，并可為混凝土強(qiáng)度修復(fù)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。然而，實(shí)際工程中該方法仍存在一些不足，例如在一定程度上破壞原有結(jié)構(gòu)，檢測(cè)數(shù)據(jù)可能與實(shí)際情況存在較大偏差，因此方法存在其不適用范圍。

2.1 回彈法的不適用范圍

對(duì)于既不允許現(xiàn)場(chǎng)取芯樣又對(duì)預(yù)留混凝土試塊質(zhì)量存在質(zhì)疑的情況，可采取無(wú)損檢測(cè)法判斷混凝土強(qiáng)度狀況。回彈儀檢測(cè)混凝土質(zhì)量的工作原理是利用彈擊桿、彈簧及彈擊錘帶動(dòng)指示針，利用產(chǎn)生的變形帶動(dòng)指針的變動(dòng)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。混凝土抗壓強(qiáng)度的評(píng)判重要依據(jù)為檢測(cè)的回彈值大小，在混凝土構(gòu)件或無(wú)損檢測(cè)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用最為常見(jiàn)。根據(jù)從事混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)和水利工程質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)規(guī)范，提出回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的不適用范圍如下：

1)回彈儀檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)不適用于其它特殊混凝土，而僅僅適用于組分比較復(fù)雜的普通混凝土，其組成材料一般包括外加劑、砂、石及水泥等多種材料，其容重值約為2800kg/m3。

2)回彈法一般不作為高強(qiáng)或水泥安定性不良的混凝土檢測(cè)方法。ZCI型高強(qiáng)混凝土回彈儀的率定值為83±2，標(biāo)準(zhǔn)能量為5.5J，混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度檢測(cè)范圍為60-80MPa。

3)針對(duì)表面、內(nèi)部質(zhì)量差異性明顯或存在缺陷的構(gòu)建不宜選用回彈法，例如受化學(xué)物質(zhì)侵蝕、凍融破壞以及火災(zāi)等不利因素作用。

4)對(duì)于骨料粒徑超過(guò)60mm和檢測(cè)面曲率半徑低于250mm的部位，不宜選取回彈法檢測(cè)其強(qiáng)度等級(jí)。另外，混凝土構(gòu)件采取特種工藝成型時(shí)一般也不適用于回彈法檢測(cè)。

2.2 回彈法檢測(cè)精度提升措施

回彈法檢測(cè)強(qiáng)度過(guò)程中時(shí)仍具有一些不足，例如具體使用過(guò)程中數(shù)據(jù)處理不合理、操作流程不規(guī)范、檢測(cè)隨意性強(qiáng)等問(wèn)題，從而使得檢測(cè)值偏離強(qiáng)度實(shí)際情況。鑒于此，文章結(jié)合遼寧省某水庫(kù)工程除險(xiǎn)加固質(zhì)量檢測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步提升回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度精度提出如下措施[10]。

2.2.1 做好儀器狀態(tài)標(biāo)識(shí)

為防止儀器誤用和準(zhǔn)確表明每臺(tái)設(shè)備所處的狀態(tài)實(shí)行標(biāo)識(shí)管理，這也是進(jìn)一步提升混凝土抗壓檢測(cè)精度的重要條件。

1)標(biāo)識(shí)合格。通過(guò)合格驗(yàn)證或校準(zhǔn)鑒定確定設(shè)備符合要求的程度，對(duì)于存在如下的情況應(yīng)認(rèn)定為合格同時(shí)黏貼綠色的設(shè)備合格證：①自檢和計(jì)量鑒定合格的儀器設(shè)備；②針對(duì)無(wú)需鑒定的設(shè)備，檢驗(yàn)或校驗(yàn)?zāi)軌驖M足使用要求；③針對(duì)無(wú)法鑒定的設(shè)備，經(jīng)鑒定或?qū)Ρ葷M足適用性要求。

2)標(biāo)識(shí)準(zhǔn)用。設(shè)備功能正常且校驗(yàn)、鑒定合格設(shè)備，若使用受限且具有缺陷則黏貼黃色的準(zhǔn)用證。

3)標(biāo)識(shí)停用。經(jīng)過(guò)維修或校準(zhǔn)后能夠正常應(yīng)用的設(shè)備，目前無(wú)法正常應(yīng)用應(yīng)黏貼紅色停用標(biāo)貼，主要包括如下幾種情況：①設(shè)備性能不能確定、損壞或鑒定不滿足要求；②設(shè)備不滿足技術(shù)規(guī)程要求及超過(guò)鑒定周期。

2.2.2 規(guī)范儀器操作方法

為了從根本上提升回彈法混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)精度，在應(yīng)用儀器檢測(cè)時(shí)應(yīng)按照同一的正確的操作方法，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)規(guī)程確定正確的操作方法如下：

1)混凝土原漿面為儀器檢測(cè)作業(yè)的基本條件，且在檢測(cè)過(guò)程中始終保持檢測(cè)面與回彈儀軸線垂直。

2)被測(cè)區(qū)域表面與彈擊頂桿應(yīng)保持緊密接觸，通過(guò)輕壓確保松開按鈕，放松后保持彈擊錘與掛鉤相連。

3)保持混凝土表面與儀器機(jī)芯緊密相頂，讀取數(shù)據(jù)并紀(jì)錄。若數(shù)據(jù)的讀取不變或條件較差，可鎖住機(jī)芯移動(dòng)至其它位置讀取。為了方便下次使用和確保儀器狀態(tài)良好，對(duì)儀器減壓并伸出彈擊桿。

2.2.3 回彈法檢測(cè)精度提升措施

在實(shí)際操作過(guò)程中可采取如下技術(shù)措施進(jìn)一步提升回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度精度，主要包括：注意碳化深度的測(cè)試取值以及回彈法檢測(cè)的使用范圍；測(cè)試動(dòng)作要規(guī)范且應(yīng)合理選取被檢測(cè)區(qū)域；混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)前應(yīng)率定回彈儀，對(duì)于存在異常的現(xiàn)象可配合鉆芯法綜合應(yīng)用；根據(jù)技術(shù)規(guī)程修正混凝土回彈值，消除測(cè)試面因素的影響作用并建立本地區(qū)專用的測(cè)強(qiáng)曲線。

3 結(jié) 論

為了降低安全事故的發(fā)生概率，人們將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最早應(yīng)用于工礦行業(yè)的開采活動(dòng)，隨著科技的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步相繼出現(xiàn)了超聲法、回彈法及超聲回彈綜合法等，并且形成了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。我國(guó)工程領(lǐng)域中回彈法測(cè)量混凝土強(qiáng)度技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和深入的研究，針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用研究處于世界前列，這不僅與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為回彈法提供了強(qiáng)大的支持相關(guān)，而且與科研人員、工程技術(shù)人員的長(zhǎng)期努力等密切相關(guān)。采用回彈值能夠精準(zhǔn)的獲取水利工程混凝土強(qiáng)度值，在應(yīng)用過(guò)程中回彈法存在較低的技術(shù)難度，使用時(shí)操作人員通過(guò)簡(jiǎn)單的幾步即可完成檢測(cè)。然而，實(shí)際工程中該方法仍存在一些不足，為進(jìn)一步提升其檢測(cè)精度還要做好儀器狀態(tài)標(biāo)識(shí)、規(guī)范操作儀器設(shè)備等。