混凝土結構材質檢測方法工程實踐的研究

殷洪建

摘要：通過混凝土強度檢測方法的總結提出檢測方法的選取原則，并對超聲回彈綜合法檢測混凝土強度中聲速值檢測給出測試方法。結合鋼筋保護層厚度檢測、鋼筋銹蝕電位檢測工程實踐中遇到的問題，提出建議性的評定原則以及檢測注意事項，為含筋混凝土結構混凝土強度檢測、鋼筋耐久性檢測提供參考。

Abstract： Based on the summary of concrete strength testing methods， the selection principles of testing methods are put forward， and the testing method for the sound velocity value detection in the ultrasonic rebound integrated method for testing concrete strength is given. Combined with the problems encountered in the engineering practice of steel protection layer thickness detection and steel corrosion potential detection， suggestive evaluation principles and testing precautions are put forward to provide references for concrete strength testing and steel durability testing of reinforced concrete structures.

關鍵詞：混凝土結構;混凝土抗壓強度;保護層厚度;銹蝕電位

Key words： concrete structure;concrete compressive strength;protective layer thickness;corrosion potential

中圖分類號：F810.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0128-02

0? 引言

混凝土結構廣泛應用于工程建設中，由于長期服役難免受水侵蝕、鹽蝕以及大氣中有害物質的侵蝕，造成結構受損。含筋的混凝土結構，主要由混凝土和鋼筋組成，準確評價混凝土強度、鋼筋耐久性能，為結構耐久性、承載能力準確評定提供基礎保障數據，本文結合大量工程實踐經驗，針對混凝土強度檢測方法，鋼筋耐久性檢測方法提出建議性的選擇原則、各別技術指標的測試方法以及操作要點，進而為同類工程檢測提供參考。

1? 混凝土抗壓強度檢測

新建工程中現澆混凝土構件、預制混凝土構件，混凝土抗壓強度均為工程質量驗收的必須檢查項目。混凝土結構舊橋承載能力評定時，需要對混凝土強度進行檢測和鑒定，對其可靠性作出科學評價，只有對混凝土強度狀況進行準確把握，才能對舊橋承載能力進行準確的評定。

混凝土抗壓強度檢測主要方法有回彈法測試混凝土抗壓強度、超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強度、鉆芯法測試混凝土抗壓強度。不同服役期結構選取適用的檢測方法，是檢測準確的前提。

1.1 檢測方法的選取

對于現役結構，對于檢測方法的選擇主要根據混凝土的齡期、混凝土抗壓強度以及材料綜合考慮進行選取。

1.1.1 混凝土用材料要求

①回彈法測試混凝土抗壓強度、超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強度混凝土采用水泥、砂石、外加劑、摻合料、拌合用水均符合國家標準;采用普通的成型工藝。②鉆芯法測試混凝土抗壓強度對混凝土材料以及成型工藝無特別要求。

1.1.2 混凝土齡期及強度要求

①回彈法測試混凝土抗壓強度，計算混凝土推定強度時一般均采用全國測強曲線，對混凝土有以下要求：1）自然養護齡期為14～1000天，即混凝土最長齡期應小于等于3年;2）混凝土抗壓強度為10～60MPa。②超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強度。1）自然養護齡期為14～2000天，即混凝土最長齡期應小于等于6年;2）混凝土抗壓強度為10～70MPa。③鉆芯法測試混凝土抗壓強度對混凝土齡期及強度無特別要求。

結合上述并綜合考慮檢測效率、檢測方法對結構是否存在破壞，對檢測方法的選擇提出以下建議：

1.1.3 檢測方法的選取原則

①當現役混凝土結構采用材料符合國家標準，成型工藝為普通成型工藝，齡期小于等于3年，強度小于10～60MPa，優先選取回彈法測試混凝土抗壓強度，并選取部分構件采用回彈綜合法進行檢驗;②當現役混凝土結構采用材料符合國家標準，成型工藝為普通成型工藝，齡期為3～6年，強度小于10～70MPa，優先采用超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強度，必要時采用鉆芯法進行校驗;③當現役混凝土結構采用特殊材料以及成型工藝或齡期大于6年，回彈法測試混凝土強度、超聲回彈綜合法測試混凝土強度已不適用，需要鉆芯進行修正，并且鉆芯量較大對結構損傷較大，因此建議采用鉆芯法測試混凝土抗壓強度。

1.2 檢測技術要點

鉆芯法測試混凝土抗壓強度、回彈法測試混凝土抗壓強度的檢測技術要點在文獻[2]、[3]中已有詳細論述，本文不再此進行額外論述。

超聲回彈綜合法檢測混凝土強度主要包含兩部分測試內容：測區回彈值測試、測區聲速值測試，回彈值測試技術要點在文獻[4]已有詳細論述，本文對聲速值測試進行詳細論述：聲速值的測試方法主要有角測、對測、平測，一般優先選擇角測、對測，對于無測試條件的可選擇對測，然而在現役結構中部分可以選擇對測，大部分結構僅有平測的條件。

對測測試聲速值方法較為簡單，值得注意的是測區布置盡量保證收發探頭軸線在同一水平面;發射和接收換能器的連線與附近鋼筋軸線成40～50°，結合回彈值測區布置。如圖1所示。

當采用平測時，每一測區布置3個測點，收發探頭間距應為350～450mm，并且需對平測聲速進行修正。宜采用同一構件的對測聲速Vd與平測聲速Vp之比求得修正系數λ（λ=Vd/Vp）。

規范中給出，宜選取有代表性的部位，以測距l=200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm，逐點測讀相應聲時值t，用回歸分析方法求出直線方程l=a+bt，以回歸系數b代替對測聲速Vd，文獻[5]中指出由于混凝土的非均質性、測試數據的波動以及測試人員記錄或讀數時的誤差等因素影響，采用單個計算平測聲速值往往會帶來較大的誤差，甚至導致最終計算結果的誤判。提出了采用3～7點測距一聲速線性回歸計算平均值的新方法，該方法在工程實踐中得到驗證是可靠的，結合此研究成果，總結出平測法測試聲速值的基本步驟如下：

1.2.1 聲速值測試

超聲波聲速受測試面表觀質量影響較大，因此測試區域必須進行除塵、打磨處理，保證混凝土表面密實無蜂窩、麻面等現象，必須避開混凝土出現裂縫區域。發射和接收換能器的連線與附近鋼筋軸線成40～50°。如圖2所示。

1.2.2 聲速值計算

測區1的平測聲速值Vp1采用1-1'、2-2'、3-3'測得的平均值計算，其他測區測試方法相同。對測聲速Vd計算步驟如下：①測試1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8的聲速值t1～t7，分別利用3點（1-2、1-3）、4點（1-2、1-3、1-4）、5點（1-2～1-5）、6點（1-2～1-6）、7點（1-2～1-7）、8點（1-2～1-8）的測距-聲速線性回歸計算Vd1～Vd5;②去除異常值后，取剩下值的平均為作為Vd，以1-2～1-8的平測聲速平均值作為Vp，則修正系數λ=（Vd/Vp）。

測區1的聲速代表值Va1=λVp1，其他測區聲速代表值計算方法相同。

超聲回彈綜合法檢測混凝土強度計算強度推定值，可利用測強曲線計算，也可按規范給出的經驗公式計算，值得注意的是回彈強度為考慮角度修正、測試面修正后的換算強度，而非回彈法測試混凝土強度得到的推定強度，即不考慮碳化的影響。

2? 鋼筋保護層厚度檢測

保護層厚對鋼筋的保護主要為阻止外界腐蝕介質、氧氣及水分等滲入結構體內，其主要影響因素為厚度以及厚度分布均勻性，文獻[6]中提供的鋼筋保護層厚度特征值Dne=Dn-KSD，其中SD為鋼筋保護層厚度實測值的標準差，K為判定系數。

大量工程實踐表明，由于施工過程控制不到位，往往鋼筋骨架整體向一側偏移，造成一側箍筋保護層薄，此類情況如利用同箍筋對應的兩側保護層厚度實測值一同計算，可能造成實測標準差較大，計算出的保護層厚度特征值較小，以此單一指標評價對結構鋼筋耐久性的影響會導致評定結果較差。因此，未避免此類情況的產生，應預先對結構進行預測試，找出保護層厚度較薄一側，結合最小保護層厚度與計算出的保護層厚度特征值綜合進行評價。

3? 鋼筋銹蝕電位檢測

鋼筋銹蝕電位直接反應力鋼筋銹蝕的活動性，一般采用半電池法。規定每種條件的測區數不小于3個，每個測區測點數不少于20個測點，測點與構件邊緣的距離應大于50mm，在測區上布置測試網格，網格節點為測點，網格間距可根據構件尺寸選取，一般為100mm×100mm～500mm×500mm，測區面積應小于5m×5m。工程實踐表明，影響測試結果主要有以下因素：①測試區內鋼筋是否連通;②測區表面潤濕程度。并且因素②對測試結果影響更為明顯，因此在測試前必須采用飲用水或摻加2%的洗滌液，對測區表面進行潤濕，但不能有液體留存，保證混凝土導電性的同時，構件處于非飽和狀態。潤濕過程應分多次潤濕，直至測試表面呈潮濕狀態為最佳，后立即測量。

4? 結論

①當現役混凝土結構采用材料符合國家標準，成型工藝為普通成型工藝，齡期小于等于3年，強度小于10～60MPa，優先選取回彈法測試混凝土抗壓強度，并選取部分構件采用回彈綜合法進行檢驗。②當現役混凝土結構采用材料符合國家標準，成型工藝為普通成型工藝，齡期為3～6年，強度小于10MPa～70MPa，優先采用超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強度，必要時采用鉆芯法進行校驗。③當現役混凝土結構采用特殊材料以及成型工藝或齡期大于6年，回彈法測試混凝土強度、超聲回彈綜合法測試混凝土強度需要鉆芯進行修正或已不適用，并且鉆芯量較大對結構損傷較大，因此建議采用鉆芯法測試混凝土抗壓強度。④未避免鋼筋骨架整體偏移造成對結構鋼筋耐久性評價的影響，應預先對結構進行預測試，找出保護層厚度較薄一側，結合最小保護層厚度與計算出的保護層厚度特征值綜合進行評價。⑤鋼筋銹蝕電位在測試前必須采用飲用水或摻加2%的洗滌液，對測區表面進行潤濕，但不能有液體留存，保證混凝土導電性的同時，構件處于非飽和狀態。潤濕過程應分多次潤濕，直至測試表面呈潮濕狀態為最佳，后立即測量。

參考文獻：

[1]公路工程質量檢驗評定標準（第一冊）.JTG F80/1-2017，土建工程[S].北京：人民交通出版社，2018：35-57.

[2]JGJ/T 384-2016，鉆芯法檢測混凝土強度技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2016：106-135.

[3]JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2011：68-71.