對回彈法碳化深度修正混凝土推定強度問題的探討

馬德云，耿 雷，王安嶺，汪幼林

（1.北京市建筑工程研究院有限責任公司，北京 100039；2.中國合格評定國家認可中心，北京 100062；3.北京東方建宇混凝土科學技術研究院有限公司，北京 100083；4.湖南中大檢測技術集團有限公司，湖南 長沙 410006）

0 引言

自從 1948 年瑞士施密特（E.Schmidt）發明回彈儀以來，世界各國開始了回彈法檢測混凝土強度技術的應用，至今已經有 70 年的歷史。在我國經過幾代技術人員的努力，經過大量的試驗研究，結合工程實際也建立起了我國的回彈法測強曲線，并制定了行業標準 JGJ/T 23－2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（以下簡稱“《規程》”）［1］。回彈法以其無損和操作簡便在工程混凝土實體強度評價中發揮了重要應用，至今仍是混凝土強度原位檢測中應用最為廣泛的一種方法，該方法已經被引入到 GB/T 50344－2004《建筑結構檢測技術標準》、GB/T 50784－2013《混凝土結構現場檢測標準》、GB 50204－2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》等標準中。但是自該方法出現就伴隨著各種爭議［2-6］，尤其是在現代混凝土組成經歷了較大的變化后，這種方法在使用中出現了越來越多的問題。時至今日，《規程》已經歷經 4 次修版，但是隨著混凝土技術發展等諸多因素的影響，在規程使用過程中仍存在很多技術問題需要解決，這其中尤以碳化深度修正最為突出［7-8］。本文以工程實踐中數據為基礎，討論回彈法碳化深度修正對混凝土強度推定值的影響，以期為提高工程檢測精度提供技術依據。

1 回彈法基本原理及碳化深度修正

回彈法的實質是以混凝土表面硬度反映混凝土抗壓強度，不同材料的硬度和強度并沒有固定的關系。例如金屬這種各向同性的彈性材料，硬度和強度相關性較好。回彈儀是用肖氏硬度原理檢測材料表面硬度的儀器。回彈法檢測混凝土強度沒有嚴格的物理基礎，更多的是現象學工程統計規律。

作為回彈法檢測混凝土抗壓強度技術，在實際應用時有若干個影響因素，比如組成混凝土的砂石骨料品種、檢測時混凝土的濕度、構件尺寸以及碳化深度等等。我國早期建立測強曲線時，注意到混凝土構件的碳化深度對回彈法推定混凝土強度的影響較為顯著，所以，在建立回彈法檢測混凝土測強曲線時，忽略了其他影響因素，而專門把碳化深度作為修正回彈法推定混凝土強度值的參數。早期之所以將混凝土碳化深度作為修正參數，是基于如下思想：即混凝土中的 Ca（OH）2和空氣中的 CO2反應生成 CaCO3，即稱為碳化，而 CaCO3會使混凝土表面硬度增大，影響了回彈法檢測精度，因此，需要對回彈值進行折減修正。但是，近代混凝土與幾十年前的混凝土在組分上有了很大變化，其原因是工程中為改善混凝土性能，摻入了大量的活性礦物質或加入了外加劑，尤其是我們為了提高施工效率，使用了混凝土泵送技術，這就要求加大水灰比等。還有其他因素造成澆筑的混凝土構件剛剛拆模后，混凝土表層就已經不顯堿性了。但是，實際構件的回彈值并不高，有時表面硬度甚至是偏“軟”的。如此一來，混凝土碳化規律較之前發生了較大變化，甚至是假性碳化，因此，基于普通混凝土碳化建立的測強統計曲線必然出現了較大偏差。《規程》中的統一測強曲線考慮碳化這一影響因素的初衷無疑是為了提高檢測精度，但是實際應用統一測強曲線時，情況并非如此。

2 實際工程數據分析

在此，利用實際工程中采集到的混凝土芯樣修正數據，對規程中統一測強曲線考慮碳化影響因素，能否真正提高檢測精度的問題做一探討。

采用回彈法對實際工程混凝土強度檢測（或確認強度）時，會采用《規程》中 4.1.6 條規定：“采用在構件上鉆取的混凝土芯樣對測區混凝土強度換算值進行修正。對同一強度等級混凝土修正時，試件數量不應少于 6 個……”這里對規程中采用芯樣修正的計算方法簡述如下。

修正量如式（1）所示。

式中：Δtot為測區混凝土強度修正量，MPa，精確到0.1 MPa；fcor，i為第 i 個混凝土芯樣試件的抗壓強度；為對應于第 i 個芯樣部位的混凝土強度換算值；n 為芯樣試件數量。

在若干個實際工程中鉆取了混凝土芯樣，按照上述規定計算出了測區混凝土強度修正量。利用這些數據，對比考慮碳化影響和忽略碳化影響（即視混凝土碳化深度為 0.0 mm）兩種情況的修正量，對規程中考慮碳化深度能否提高檢測精度的問題做一探討。各工程修正量計算結果如表 1～ 4 所示。

表1 混凝土強度修正實測數據（鄭州市）

表2 混凝土強度修正實測數據（北京市）

續表2

表3 混凝土強度修正實測數據（河北省）

表4 混凝土強度修正實測數據（濟南市）

在表 1～4 中，始終存在｜Δtot1｜＞｜Δtot0｜的關系，即考慮碳化影響的修正量絕對值始終大于忽略碳化影響的修正量絕對值。修正量絕對值的大小反映了回彈法推定強度值與所測構件對應位置混凝土芯樣抗壓強度值接近程度。由于混凝土芯樣是從結構實體上直接鉆取下的試件，所以其抗壓強度值對結構實體來說最具代表性，這是業內人士的廣泛共識。考慮碳化影響后，導致修正量值增大，則說明考慮碳化影響后回彈法檢測精度降低了。當不考慮碳化影響時，反而使回彈法推定強度更接近芯樣的抗壓強度。

3 結論

通過實際工程中收集到的數據，對規程中碳化影響因素問題做了探討，得到如下結論。

1）當采用回彈法對現代泵送混凝土結構強度進行檢測時，不應把混凝土碳化深度作為影響因素。

2）實踐證明用現行回彈法規程檢測泵送混凝土強度時，考慮碳化深度修正非但不能提高檢測精度，反而使檢測誤差加大。

3）在實際檢測泵送混凝土工程中，用《規程》計算修正量，有時其值可高達 5～6 個強度等級，說明《規程》給出的統一測強曲線精度低。