統(tǒng)一測強曲線的精度探討

張賀東，胡 野

（1.雨花臺區(qū)城市道路管理中心，江蘇 南京 210012；2.南京市建筑安裝工程質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 南京 210016）

1 回彈法測強曲線的建立

回彈法，即采用彈簧驅(qū)動重錘以一定的能量彈擊混凝土表面，測出重錘被反彈回來的距離，以此作為回彈值，并建立回彈值與混凝土強度關(guān)系的方程式，即測強曲線。因為此方法是以重錘彈擊混凝土表面，所以混凝土表面的硬度是重要影響因素。而混凝土表面的碳化會使得其表面硬度增大，由此測出的回彈值較高。因此，混凝土表面碳化情況也是混凝土測強曲線的重要參數(shù)。

《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23—2011）給出了泵送混凝土統(tǒng)一測強曲線，如下：

式中：f為混凝土強度換算值，MPa；R為測區(qū)平均回彈值；dm為測區(qū)平均碳化深度值，mm。

此方程是根據(jù)大量泵送混凝土試驗數(shù)據(jù)，按照最小二乘法原理，通過回歸而得到的。其相對誤差值為±13.89%，相對標準差為17.24%，相關(guān)系數(shù)為0.878。

《高強混凝土強度檢測技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 294—2013）給出了高強混凝土統(tǒng)一測強曲線，如下：

式中：f為混凝土強度換算值，MPa；R為測區(qū)平均回彈值。

2 各地區(qū)測強曲線

（1）江蘇省住建廳于2013年頒布了江蘇省《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（DGJ32/TJ 145—2012）。根據(jù)南京、無錫、徐州等地區(qū)近萬組試驗數(shù)據(jù)，通過組合回歸、再次驗證的方式，給出了該地區(qū)測強曲線，如下：

式中：f為混凝土強度換算值，MPa；R為測區(qū)平均回彈值；dm為測區(qū)平均碳化深度值，mm。

其強度誤差值為±11.4%，相對標準差為13.9%。

（2）重慶市采用4.5J的GH450型高強回彈儀，對大量的高強混凝土構(gòu)件（＞C50）進行回彈，在不考慮碳化影響下，建立了重慶地區(qū)高強混凝土測強曲線。根據(jù)重慶市《高強混凝土抗壓強度檢測技術(shù)規(guī)程》（DBJ50/T-195—2014），其測強曲線如下：

式中：f為混凝土強度換算值，MPa；R為測區(qū)平均回彈值。

其相對標準差為13.1%。

3 統(tǒng)一測強曲線和地方測強曲線的對比

（1）＜C60混凝土：設(shè)定平均回彈值為20、30、40和50，并隨機選取1.0～5.0碳化深度值，分別根據(jù)國家行業(yè)標準和江蘇省地方標準的強度換算表，查表得出以下混凝土強度推定值，對比如表1所示。

表1 國家行業(yè)標準和江蘇省地方標準對比

（2）C40～C80混凝土：設(shè)定平均回彈值為45、50、55、60和69，分別根據(jù)國家行業(yè)標準和重慶市地方標準的強度換算表，查表得出以下混凝土強度推定值，對比如表2所示。

（3）上述對比數(shù)據(jù)表明，地方標準的測強曲線均比國家行業(yè)標準高，并且地方標準平均相對誤差和相對標準差比國家行業(yè)標準小。特別在C45～C55區(qū)間，國家行業(yè)標準的推定值比重慶市地方標準低了近1個等級。

4 目前急需解決的問題

4.1 外加劑的影響

相關(guān)試驗表明，膨脹劑的摻入使得混凝土的強度和回彈值都有所增大，原因應(yīng)該是混凝土內(nèi)部有大量空隙，而膨脹劑有效地填充了這些空隙，使得混凝土更加密實。通過試驗數(shù)據(jù)可知，當膨脹劑的摻量控制在一個合理的范圍內(nèi)（＜10%）時，混凝土的回彈法測強曲線基本是保持穩(wěn)定的。而有關(guān)文獻表明，對于摻入引氣性外加劑的混凝土，回彈法統(tǒng)一測強曲線不可用來推定混凝土強度，誤差較大，需要建立專用測強曲線或試驗修正后才能使用。其他外加劑對回彈法測強曲線影響不大。

表2 國家行業(yè)標準和重慶市地方標準對比

4.2 摻合料的影響

粉煤灰摻量越高，早期強度降低越明顯，但后期強度增長較快。在粉煤灰摻量＞40%時，混凝土密實度降低，混凝土的堿性降低，而且摻合料二次水化反應(yīng)，使得混凝土中氫氧化鈣含量進一步降低，以上均會增加混凝土不同齡期的加速碳化深度。中建商品混凝土公司對20個工程進行摻合料與碳化值關(guān)系試驗，結(jié)果顯示：礦物摻合料占膠凝材料量的50%時，混凝土加速碳化值為無摻合料混凝土的3.5倍左右。對大摻合量混凝土來說，碳化深度與摻合料的摻合量成正比，基本為線性關(guān)系。

根據(jù)統(tǒng)一測強曲線，在此舉例說明。假設(shè)2個C40的混凝土構(gòu)件，一個為無摻合料混凝土，另一個為50%礦物摻合料混凝土，相同養(yǎng)護條件下，回彈無摻合料混凝土時的碳化值為1.0mm，大摻量摻合料混凝土碳化值為3.5mm左右，如回彈值均為40，查表得出無摻合料混凝土推定值為42.5MPa，而大摻量摻合料混凝土推定值為38.5MPa。實際上，大摻量摻合料混凝土內(nèi)部強度比此推定值高不少。另外，雖然混凝土表面碳化引起回彈值提高，但大摻量摻合料混凝土中摻合料取代了水泥，引起水化反應(yīng)變慢，強度增長緩慢，而且總孔隙率隨著摻量增加而增加，對于混凝土表面，碳化引起毛細管填塞效應(yīng)不足以抵消孔隙率的增加。因此，大摻量摻合料混凝土表面硬度不會因碳化而提高或提高不明顯，也就是說在回彈值基本不變的情況下，用統(tǒng)一測強曲線根據(jù)碳化值去修正，就會造成推定值偏低。

4.3 施工原因

現(xiàn)階段，大量金屬模板的運用造成混凝土表面自由水不容易排出，脫模后形成大量小氣泡，表面密實度底。回彈時，獲得的回彈數(shù)值較低，而建立統(tǒng)一測強曲線的時候沒有考慮這一因素。

養(yǎng)護不及時、不規(guī)范，導(dǎo)致混凝土表面早期失水，水化反應(yīng)不充分，密實度低，碳化增大。中建商品混凝土公司的試驗顯示：早期干燥養(yǎng)護混凝土的碳化值為早期標準養(yǎng)護的2倍左右。也就是說，按統(tǒng)一測強曲線計算，養(yǎng)護不規(guī)范的混凝土因表面密實度低，碳化值大，回彈值小，推定值必然也小。參考上述例子，如標準養(yǎng)護混凝土碳化值為1.0mm，養(yǎng)護不規(guī)范的碳化值為2.0mm左右，假設(shè)回彈值均為40，查表得出標準養(yǎng)護混凝土推定值為42.5MPa，養(yǎng)護不規(guī)范混凝土推定值為40.8MPa。實際上因為表面密實度差，養(yǎng)護不規(guī)范的混凝土回彈值達不到40，最終推定值更低，但混凝土內(nèi)部實際強度不會由于表面的不密實、碳化大而有大的改變。

4.4 統(tǒng)一測強曲線本身精準度

《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23—2011）規(guī)程規(guī)定：統(tǒng)一測強曲線的平均相對誤差應(yīng)≤±15.0%，相對標準差應(yīng)≤±18.0%；地區(qū)測強曲線的平均相對誤差應(yīng)≤±14.0%，相對標準差應(yīng)≤±17.0%；專用測強曲線的平均相對誤差應(yīng)≤±12.0%，相對標準差應(yīng)≤±14.0%。而江蘇省的地區(qū)測強曲線的平均相對誤差為11.4%，相對標準差為13.9%。統(tǒng)一測強曲線的平均相對誤差和相對標準差有待提高。

5 結(jié)論

（1）目前，為適應(yīng)建筑市場要求，大量高性能混凝土被廣泛運用。客觀上，大批名目繁多的外加劑、大摻量摻合料普遍用于混凝土生產(chǎn)中，造成使用統(tǒng)一測強曲線的前提條件產(chǎn)生變化。回彈法是一種表面硬度法，引氣型外加劑導(dǎo)致混凝土表面硬度降低，對回彈值有顯著影響；大摻量摻合料使得統(tǒng)一測強曲線不能根據(jù)回彈值和碳化值準確反映混凝土強度。南京地區(qū)商品混凝土生產(chǎn)大比例地摻合粉煤灰、礦渣等材料，摻合量基本上都超過30%，造成無論是低強度等級還是高強度等級混凝土，碳化值均較大。實際工作中，現(xiàn)場如不養(yǎng)護，28d碳化將達到6mm以上，即使正常澆水養(yǎng)護，豎向構(gòu)件也基本在2.0mm左右。因此，統(tǒng)一測強曲線急需根據(jù)當今混凝土材料配比的變化進行整體的修訂。

（2）《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23—2011）規(guī)程第6.1.2條要求：檢測單位宜按專用測強曲線、地區(qū)測強曲線、統(tǒng)一測強曲線的順序選用測強曲線。而南京地區(qū)的多數(shù)檢測中心（如南京市建筑安裝工程質(zhì)量檢測中心）均采用統(tǒng)一測強曲線，這就造成了大量的誤判案例。在實際工作中，對回彈法被判不合格的混凝土構(gòu)件進行取芯檢測，大多數(shù)能達到設(shè)計要求。

（3）總之，回彈法作為一種快速、大批量檢測混凝土強度的方法，是有其優(yōu)勢的，但也要清楚地認識到，由于其測強曲線的局限性，在實際使用時有一定的誤判概率，需要結(jié)合混凝土取芯進行修正。