混凝土結構檢測中回彈法與鉆芯法的實際應用研究

陳文拓

廣州增城正源建設工程檢測中心有限公司 廣東 廣州 511300

引言

若工程施工過程中混凝土材料無法滿足規范的標準要求，就會威脅工程的穩定性與安全性，不利于保障工程的施工質量。因此，務必高度重視混凝土結構檢測中回彈法與鉆芯法的實際應用。

1 回彈法檢測原理

回彈法是利用彈簧驅動彈擊錘，并且對混凝土表面產生瞬時彈性變形恢復力進行監測，讓彈擊錘帶動指針彈回將彈回的距離指示出來。混凝土的抗壓強度推定是以回彈值為基礎。回彈值是彈回的距離和沖擊前彈擊錘與彈擊桿間距之比，主要是對混凝土表面硬度的反應。在建筑行業，回彈法已經有了十分廣泛的應用，該技術屬于無損檢測中一種常見的方式，這種方式不會對混凝土結構產生損傷。工作人員在檢測過程中需要用傳力桿彈擊混凝土的表面，做好混凝土表面反彈距離的記錄，并且根據儀器顯示的強度指標檢測混凝土表面強度。在混凝土抗壓強度檢測中，回彈法檢測最終數據需要經過進一步處理才能準確地計算，主要是以混凝土強度和回彈值形成的曲線與混凝土表面碳化深度進行結合分析。在實際應用此方法時，通常有著較為準確的結果，并且檢測過程便捷，檢測人員可以方便地操作設備，故該設備備受廣大工作人員的喜愛[1]。

2 鉆芯法分析

鉆芯法主要是通過人造金剛石薄壁鉆頭直接從混凝土結構或構件實體上鉆取若干個混凝土芯樣本，經過雙刀切割機加工、自然養護并達到規定齡期后，通過壓力機對混凝土的抗壓性能進行評價。對于混凝土的強度檢測，鉆芯法因為具有直觀、便捷、可重復等優點，成為判斷混凝土結構性能的有效方法。目前，我國公路、水利、建筑等行業根據本行業特征出臺了相應的鉆芯法標準，如GB/T 50107—2010《混凝土強度檢驗評定標準》、GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》等。在混凝土結構檢測中，由于薄壁混凝土構件鋼筋間距不斷減小，在鉆取100mm的芯樣時可能傷及配筋、主筋等，因此，在高徑比為1∶1～2∶1的情況下鉆取困難。隨著建筑行業的發展，要求鉆芯法不斷減小混凝土芯樣的直徑，并按照行業的評判標準，采用多種方法優化鉆芯取樣過程，以避免質量問題，滿足建筑工程項目的混凝土施工要求。從技術應用現狀看，鉆芯法可用于測量混凝土的抗折強度、耐久性等關鍵數據，與其他技術相比，在混凝土性能檢測中展現出其良好的靈活性，所呈現的信息全面，能夠為相關方提供完整的數據參數支持[2]。

3 混凝土結構檢測中回彈法與鉆芯法的實際應用

3.1 現澆混凝土原材料的變化對回彈法的影響

由于礦物摻和料、外加劑的加入，使混凝土的性質發生了根本變化，影響最大的就是混凝土的初凝和終凝時間。市場上也在采取技術手段，出現了淡化海砂、機制砂和再生骨料等新材料，以取代由于環保監管帶來的原材料枯竭。但是在實際使用中，由于新材料的材質不穩定，造成了對后期混凝土質量的不穩定。市場上沒有好的原材料，只能退而求其次選擇新材料。如淡化海砂，在嚴格執行國家標準的基礎上，由于企業自律和管理的不善，清洗次數不固定，攪拌站實驗室檢測能力有限等，氯離子和貝殼含量超標現象時有發生。若使用一些劣質的河砂，含泥量較高，造成混凝土強度隨著砂石含泥量的增大而降低，特別是對強度等級高的混凝土影響更為明顯。若淡化海砂過細，則配成的混凝土要增加較多的水泥用量、而相對高標號混凝土，再增加水泥用量，強度也無法再提高。此外，機制砂雜質含量高，會直接影響混凝土強度；粗骨料材質差，強度低，直接影響混凝土標號；這些混凝土原材料材質上的變化，基本很少能反映在混凝土的表面硬度上，所以間接造成混凝土回彈法的誤差加大。

3.2 檢測過程的影響

①檢測人員在開始檢測之前，需要對工程概況進行充分了解，熟悉工程現場實際情況，科學合理選取代表性構件。抽樣批檢時，若選取的構件不具備代表性，則檢測結果可能會相差較大，不利于真實合理地對混凝土構件進行判定。②在確定的待檢測構件上要合理選取測區和測點，相關規范中要求相鄰兩側區間距不應大于2m，測區離構件端部或施工縫邊緣距離不宜大于0.5m，不宜小于0.2m，測區面積不宜大于0.04m2；測點要在測區內均勻分布，相鄰兩側點之間凈距不宜小于20mm，測點距外露鋼筋、預埋件的距離不宜小于30mm。混凝土整體為非均勻性材料，但局部骨料分布會相對均勻，當測區過近或者測點過近會導致回彈值集中在某一區間內，無法準確判定混凝土構件的抗壓強度推定值。③在對混凝土構件回彈之前，應將測區內表層混凝土浮漿剔除，露出混凝土原漿面。隨著泵送混凝土的大量使用，混凝土水膠比會大量提升，部分輕質外摻料和細骨料會附著在模板表層，水分蒸發后會形成浮漿，造成回彈值的降低。因此，必須將混凝土表層浮漿剔除，對混凝土原漿層進行檢測才會提升檢測結果的準確性。

3.3 鉆芯法檢測實驗室的設置

①對混凝土原材料的檢測，要收集相關方提供的原材料合格證、生產批號等，并在填寫表格后上傳給實驗室。原材料取樣后，相關樣本的存儲與管理應充分滿足相關標準要求，嚴格控制樣本存儲的溫度、濕度等，降低遠景因素影響。②結構混凝土的性能檢測，需要對所有運至現場的混凝土做現場取樣，并按照相關標準獲得標本；需要見證取樣的，可在監理單位以及其他責任方的監督下完成取樣[3]。

3.4 350mm直徑芯樣檢測預制構件混凝土抗壓強度可行性

預制構件上鉆取的50mm直徑芯樣抗壓強度檢測數據均符合正態分布；50mm直徑芯樣強度與100mm直徑芯樣強度擬合曲線相關性非常好；由于芯樣直徑小，對切割、修補及試壓偏心等影響更敏感，50mm直徑芯樣強度離散性較100mm直徑芯樣強度離散性偏大，因此，不建議采用50mm直徑芯樣檢測單根預制構件的混凝土抗壓強度。但對批量檢測而言，可通過增加芯樣數量的方式減小影響。試驗研究數據分析表明，根據混凝土強度不同，要保證0.85的置信度，50mm直徑芯樣的樣本數量分別為33個和37個，檢測數量偏多，但對于批量生產的預制構件的混凝土強度檢測而言，通過合理確定檢測批，這種檢測方法是具有可行性的。

3.5 鉆芯法修正回彈法

①對使用回彈法檢測得到的測區混凝土強度換算值有懷疑時；②使用回彈法檢測得到的測區混凝土強度換算值中有超出規范規定的范圍；③結構或構件混凝土的齡期超過1000d時。“鉆芯修正回彈法”不適用于強度等級小于C10或齡期小于28d的混凝土。因為，在鉆芯過程中若結構或構件的混凝土強度過低，粗骨料與水泥砂漿之間的黏結力容易遭到破壞，進而影響混凝土芯樣強度檢驗結果的準確性。通過鉆芯法回彈法研究發現，分析檢測方法的優缺點，利用其優勢彌補不足，能提高實際檢測效率。如回彈法檢測整體性能，鉆芯法觀察混凝土內部問題。混凝土表面碳化嚴重時刻采用鉆芯法修正回彈法檢測強度。鉆芯修正分為總體修正量、對應樣本修正量、對應樣本修正系數、一一對應修正系數等修正方法。混凝土表面碳化嚴重時，采用鉆芯法修正回彈法檢測強度。鉆芯直徑一般為100mm的試件，至少取6個芯樣；如果是小直徑芯樣，則取100mm＞直徑≥70mm的試件至少9個。修正量修正是利用芯樣樣本強度與回彈法樣本檢測強度差，修正后強度為回彈法檢測值與修正量和。修正系數利用芯樣與回彈法樣本檢測強度值比，乘以回彈法樣本測試值得到修正后強度值。修正量法僅對回彈法樣本算數平均值修正，修正系數法修正樣本標準差，實際修正中采用修正量法，鉆芯法修正無檢驗樣本標準差，不需對樣本標準差修正[4]。

3.6 合理操作回彈儀

為了提高回彈儀的檢測準確度，盡量控制好各項因素所產生的誤差，就需要從以下三個方面加強控制：第一，由受過專門訓練或者培訓且取得合格證書的人員操作回彈儀來進行混凝土抗壓強度測試、數據處理、強度評定等工作。第二，在測試大批量構件時要做好樣品的保管和保養。第三，測試前通過率定試驗明確回彈儀的使用狀態，通常是在洛氏硬度hrc為60±2的標準鋼砧上向下垂直彈擊3次，平均率定值為80±2，如果結果不符合，那么需要調整或者校驗回彈儀。為了進一步保證檢測數據的準確性，則可由至少兩人進行回彈檢測實驗，緩慢完成整個檢測過程。

3.7 測試方法

基體主要測試項目為回彈、碳化深度、芯樣強度（試驗墻）、抗壓強度（試驗試塊）。按齡期3、28、60、90、180、365d共分為6組，其中試驗墻以3個測區為一組，結果取平均值；試驗試塊以5組試塊的數據為一組測試值，結果取平均值。養護為自然養護。①碳化深度。試驗墻和試驗試塊碳化深度測試、取值等均遵照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T 23—2011）執行。試驗試塊碳化深度測試面取已破壞的混凝土試塊測試回彈值的面。②回彈。試驗墻和試驗試塊回彈測試、取值等均遵照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T 23—2011）執行。試驗墻回彈測試為減少誤差，每個齡期取試驗墻上、中、下測區進行測試。試驗試塊回彈測試流程為擦凈試塊表面，以澆筑側面的兩個相對面置于壓力機的上下承壓板之間，加壓至80kN左右保持此壓力，在試塊的兩個側面按標準的操作方法分別彈擊8個點。同時混凝土回彈換算值按標準附錄A測區混凝土強度換算表進行換算。③強度測試。試驗墻芯樣取樣、測試、取值等均遵照《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》（JGJ/T 384—2016）執行。試驗試塊制作、測試、取值等均遵照《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB/T 50081—2016）執行[5]。

4 結束語

綜上所述，隨著我國建筑體系的不斷進步，我國建筑行業也得到了突飛猛進的發展，逐漸滿足了人們對于房屋質量的需求。就目前在混凝土抗壓強度檢測中，比較常用的鉆芯法和回彈法來講，技術人員應當深入掌握兩種方法，在實際工作根據檢測工作計劃和目標，靈活、合理采用兩種檢測方法。