公路工程混凝土結構現場檢測技術研究

戴寄明

（湖南理大交通科技發展有限公司， 湖南 長沙 410000）

1 公路工程對混凝土質檢的意義

混凝土屬于一種相對比較基礎的復合材料，其在制作和施工當中都會對周邊環境的溫度和濕度有較為敏感性的要求，在硬化之后，混凝土因物理狀態變化勢必會在體積上出現一些變形情況，而且會隨著不同材料配比的差異出現不同的變形狀態，材料存在的約束力形成初始應力，令骨料以及水泥（或者水泥粘結面）發生細微的裂縫問題，這些變形導致的裂縫僅僅依賴施工人員肉眼觀察是很難及時發現的，而且存在著不規則的延續趨勢、沒有固定的狀態，受到不同的荷載力，加上溫度和濕度的反復變化，變形會變得更加顯著，假如后期養護不及時或者效果不佳，會直接導致大面積開裂，并進一步惡化變成有害裂縫，危及公路工程的安全穩定，以及耐久性等，輕則影響公路使用壽命，重則誘發人身財產事故。

2 混凝土質檢要點分析

2.1 混凝土的質量等級

其一，少數漏筋：假如在柱梁非縱向方向上的鋼筋有漏筋的問題存在，那么其長度必須要在10cm以下；假如在墻板或者是地基位置非縱向方向上的鋼筋有漏筋的問題存在，那么其長度必須要在20cm以下。

其二，少數蜂窩：假如梁柱位置上有蜂窩存在，那么外部表面積需要在500cm2以下；假如墻板或者是地基位置上有蜂窩存在，那么外部表面積則需要在1000cm2以下。

其三，少數孔洞：假如梁柱位置上有孔洞現象存在，那么面積不能大于10cm2；假如墻板或者是地基位置上出現孔洞現象，那么面積需要在100cm2以下。

其四，少數夾渣：大多數情況下，夾渣層的深度和梁柱夾渣層的長度值都不能大于5cm,如果是地基和墻板，則不能超過20cm[1]。

2.2 檢測依據整體概述

公路工程施工過程中，針對設計的混凝土結構所具備的安全等級、設計目標可靠指標、材料性能水平、需求結構尺寸等等都必須要滿足工程項目的施工相關標準。在這之中，材料的性能水平以及結構尺寸參數變異水平會被規劃成不同的等級（低等級、中等級以及高等級），變異系數的變化范圍則必須要滿足下述的需求（參考表1）：

表1

3 公路工程中的混凝土強度的檢測方法

3.1 混凝土回彈強度檢測

通常來說，回彈強度檢測的方式主要借助對混凝土材料的表面硬度情況以及抗壓強度值之間存在的關聯性來判斷混凝土實際抗壓強度，是一種比較多見的質量檢測方案。多數情況下該方式都被應用在新建造或者已經建好的混凝土的強度檢測當中，因此需要保證混凝土結構的完整性。該檢測方式的最大優勢是技術體系相對較為成熟、實際操作便捷快速、測試效率較高、成本低廉且無損；但是相對的，這種檢測方式也可能會被混凝土結構表面狀態所影響，比方說，混凝土澆筑面不同、測量面潮濕（或者風化、碳化等異常情況）可能會導致測試數據發生誤差[2]。

具體如下：

1、基礎要求：回彈儀應在環境溫度-4℃到40℃之間使用，日常保養和檢修、標定應按規定完成。

2、通常規定：結構（構件測區）在10個以上；某個構件方向尺寸在4.5m以下，且對應方向的尺寸在0.3m以下，可適當降低測區數量，但是也需要控制在5個以上；接近的測區間隔要控制在2m以內，測區和構件端部位置、施工縫邊沿距離控制0.2m到0.5m之間；測區設置宜令回彈儀處在水平方向上的混凝土澆筑側面完成檢測，假如條件不允許必須處在非水平方向進行檢測，即檢測澆筑側面、表面和底面；選擇測區需要在構件對稱面上，不過也可以測試一個面，分布均勻，不應存在密集情況；構件重要位置，需要規劃測區，測區設置應避開預埋件；測區的面積要在0.04平方米以下；測試面必須要是混凝土原漿面，而且整潔平整，絕對不能有過多污垢或者密集蜂窩，浮漿情況和涂層也要避免，必要情況下需要使用合適的砂輪加以清潔；針對可能由于彈擊發生顫動的微型構件（或者薄壁），需要加以固定之后加以測試。

3、回彈測量：開始操作之后，令回彈儀軸線始終位于垂直的檢測面上，之后逐漸增壓，同時記數，之后立刻復位；測量點保證在測區當中保持均勻分布，接近的兩個測點間距要在20mm以上，預埋件以及外露鋼筋均需要和測點距離30mm以上，測點絕對要避免氣孔和外露巖體，保證每個測點彈擊一次即可。

4、計算：根據回彈值和碳化深度以及測強曲線還有回彈方向以及角度等按JGJ/T23-2011相關規定計算。

3.2 鉆芯取樣檢測混凝土強度

本質上來說，鉆芯取樣這種手段屬于有損檢測方式，借助在混凝土構件上進行鉆芯，取得樣本之后借助壓力試驗機來加以檢測，進而了解到混凝土的強度。就當前公路工程的施工現狀來說，該質檢手段的優勢主要是并不會被混凝土材料的內部構成所約束，能夠真實地反應出混凝土質量狀況，不過對結構產生的部分損傷也無法避免[3]。

具體如下：

1、設備需求：試驗機、磨石機、切割機以及輔助性的測量（如卡尺、鋼尺等）設備。

2、步驟規定：首先，混凝土軸芯抗壓：截取混凝土的芯樣，尺寸要求長徑比為1即可，獲得的抗壓強度即是混凝土的軸心抗壓強度，3個鉆芯試件為一組；將鉆取到的試件先在切割機上按長徑比為1尺寸進行切割，切割后的試件兩端頭借助合適規格的磨石機加以有效平整，以確定端面的平整度誤差是直徑10%以內，端面需要和中軸線始終保持精確垂直，之后將其作為試件主體承壓面即可，試件的四個側面不能有鼓脹或者縮頸缺陷存在。其次，劈裂抗拉：需要進行劈裂抗拉測試的混凝土試件，必須要針對承受荷載相對母線的位置加以磨平，保證磨平之后的面的寬度大約是15mm，以進行劈裂墊條置放；試件側面擇取若干位置檢測長度，精確1mm，將測得的長度的算術平均值作為試件長度。試件的中部位置進行直徑測量兩次，二次測量的方向需要和長度測量方向保持垂直，精準度同樣要控制在1mm范圍內，然后計算平均值，此值為其直徑；進行試驗操作前，應先將試件放置于標準養護室中養護7天，之后開始試驗。得到3個試件的強度后，求取3個試件強度的平均值為此處的軸心抗壓強度或劈裂抗拉強度。

3.3 超聲回彈綜合法檢測混凝土強度

較之常規性的超聲檢測，超聲回彈加入了回彈檢測的技術手段，是一種綜合性的手段，它在公路工程的混凝土結構質量檢測當中能夠為檢測人員提供多種物理參數類型，特別是強度構成的關鍵性因素，能夠全面且直觀地體現出來。這種檢測手段有較為顯著的優勢，較之單獨超聲檢測或回彈檢測來說精準度都更高、無損性特征更加顯著，通常會使用在對應兩個側面的構件當中；不過相對的，這種手段的操作流程相對繁瑣復雜，且質量管理也比較嚴格。例如說，超聲回彈必須要明確適當測量區域，之后才能夠針對回彈值和聲時值情況加以測量，判定實際強度[4]。

具體流程如下：

1、抽樣：檢測單個構件，保證每個構件均有10個左右測區；抽樣批次檢測，數量要超過同批次構件30%，且至少在10個以上，同樣保證每個構件有10個左右測區，并且同批次參與檢測的對象，生產工藝、性能參數等都需要基本一致；針對相對微型的構件，假如長度在2m以下，那么可以適當降低測區，不過不能少于3個。

2、測區：測區必須要規劃于澆筑方向側面上；保證測區的均勻性分布，接近的測區距離要在2m以下；測區必須要和鋼筋密集的區域以及預埋件位置保持距離，規劃測區的尺寸范圍要大約為200×200mm ；確保測區的整潔干燥，如果有污垢或者浮漿等問題，要盡量清理（與常規回彈檢測無異），清理后注意處理干凈粉屑即可。

3、順序：針對全部測區加以回彈檢測，隨后加以超聲檢測。針對差異性測區當中的檢測數據，計算中不能輕易混用。回彈檢測參考相關技術規程的要求，構件單獨測區內相對2個測面都要各自進行8點的彈擊，回彈值的讀數精準控制到1.0；超聲聲速檢測和回彈檢測使用相同的測區進行檢測，相對測面設置測點3個，保證測點整潔干燥，確定換能器和混凝土密切接觸，注意遠離和同聲傳播的方向處于平行關系的鋼筋位置，避免短路，隨后加以聲波耦合，涂抹耦合劑，測試的時候保證換能器擠出耦合劑，和混凝土構件的表層緊密貼合，構成良好耦合，最后測讀即可，超聲測試的過程當中，聲時值必須要精確至0.sμ1，聲速值則需要精確至.01km/s 0，超聲測距誤差要在±1%范圍內。

3.4 射釘檢測混凝土強度

射釘檢測的手段主要是通過合適的射槍發射射釘，分析射釘進入待測的混凝土構件內的深度情況判斷其質量的方式，這種檢測技術是出自考慮物體慣性會對其他物體產生的影響作用進行判斷的，操作起來相對比較簡單，能夠在短時間內較為準確地判斷缺陷比較大的混凝土，根據一些研究報告提出，幼齡期混凝土的抗壓強度在2MPa以上的情況下，射釘檢測能夠獲得相對比較真實的強度數據；不過隨著現代工程的發展，射釘檢測的技術手段在實際中局限相對比較大，比方說，較難檢測出厚度值在15cm以上、抗壓強度50MPa公路路面的強度。因此，在實際中這種方式一般不會使用，而且很多規范已經沒有射釘檢測混凝土強度的方法了[5]。

4 結語

綜上所述，就如今現代化城市建設的過程來說，工程當中所應用的混凝土結構現場檢測技術相對比較多，混凝土回彈強度檢測是一種比較多見的質量檢測方案，技術體系相對較為成熟、實際操作便捷快速、測試效率較高、成本低廉且無損，可能會被混凝土結構表面狀態所影響；鉆芯取樣檢測屬于有損檢測方式，不會被混凝土材料的內部構成所約束，能夠真實地反應出混凝土質量狀況，不過對結構產生的部分損傷也無法避免，且效率比較低；超聲回彈綜合法檢測較之常規性的超聲檢測加入了回彈檢測，全面直觀、精準度更高、無損性特征更加顯著，但是流程相對繁瑣且質量管理也比較嚴格。除了本文闡述的幾種之外，在實際應用當中還有一些其他的選擇，一般會由施工人員和工程管理人員共同決策如何應用。