工程實(shí)體回彈法與鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度驗(yàn)證與分析

孫盛佩，許靈勇，張興洪，郭峰雷

（1.臺(tái)州市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，浙江 臺(tái)州 318000；2.臺(tái)州市路橋區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，浙江 臺(tái)州 318000）

0 引言

在混凝土強(qiáng)度實(shí)體檢測(cè)中，浙江省臺(tái)州市各檢測(cè)機(jī)構(gòu)普遍采用的是回彈法，有時(shí)直接采用鉆芯法或鉆芯法修正回彈法的方法。在回彈法檢測(cè)時(shí)有的機(jī)構(gòu)選用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ/T 23－2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》［1］的測(cè)強(qiáng)曲線，有的機(jī)構(gòu)選用浙江省標(biāo)準(zhǔn) DB 33/T 1049－2016《回彈法檢測(cè)泵送混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》［2］的測(cè)強(qiáng)曲線。根據(jù) JGJ/T 23－2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱“JGJ/T 23－2011”）6.1.2 的規(guī)定“有條件的地區(qū)和部門，應(yīng)制定本地區(qū)的測(cè)強(qiáng)曲線或?qū)Ｓ脺y(cè)強(qiáng)曲線。檢測(cè)單位宜按專用測(cè)強(qiáng)曲線、地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線、統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線的順序選用測(cè)強(qiáng)曲線”，即宜優(yōu)先選用浙江省地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證行標(biāo)曲線和省標(biāo)曲線所測(cè)的混凝土強(qiáng)度哪個(gè)更接近實(shí)際混凝土強(qiáng)度（鉆芯強(qiáng)度），臺(tái)州市建設(shè)工程檢測(cè)行業(yè)協(xié)會(huì)組織臺(tái)州 10 家檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)全市范圍內(nèi) 28 家預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè) 30 個(gè)實(shí)體工程的 119 個(gè)構(gòu)件（梁、柱），進(jìn)行同部位混凝土強(qiáng)度鉆芯法、回彈法驗(yàn)證檢測(cè)，其中同部位的回彈法強(qiáng)度分別采用行標(biāo)、省標(biāo)的測(cè)強(qiáng)曲線進(jìn)行換算。

1 數(shù)據(jù)的取得

在各單位取得的同部位混凝土鉆芯法、回彈法的 119 對(duì)數(shù)據(jù)中，高徑比不符合 5 個(gè)，芯樣有原始裂紋且有鋼筋 1 個(gè)，行標(biāo)、省標(biāo)回彈強(qiáng)度值＞60 MPa 的 4 個(gè)，芯樣有氣孔的 1 個(gè)，剔除這 11 對(duì)數(shù)據(jù)后，共取得 108 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證與分析，如表 1 所示。

表1 回彈法/鉆芯法對(duì)比驗(yàn)證表

續(xù)表1

續(xù)表1

從表 1 可見(jiàn)，各檢測(cè)機(jī)構(gòu)平均修正系數(shù)有＞1 或＜1 的情況，但各機(jī)構(gòu)的總平均修正系數(shù)均＞1，按省標(biāo)測(cè)強(qiáng)曲線換算比較接近鉆芯強(qiáng)度，按行標(biāo)測(cè)強(qiáng)曲線換算的回彈強(qiáng)度比鉆芯法強(qiáng)度平均降低了 16 %。

2 混凝土碳化深度與齡期的關(guān)系

不同齡期段構(gòu)件混凝土的碳化深度如表 2 所示。

表2 齡期—碳化深度表

從表 2 碳化深度與齡期之間的關(guān)系來(lái)看，總體上隨著齡期的增加，碳化深度也增加，但離散性較大不成線性關(guān)系，它還跟各混凝土生產(chǎn)企業(yè)所用的原材料、配合比、成型、養(yǎng)護(hù)、環(huán)境及所處的位置等因素有關(guān)。

3 同批次混凝土回彈法、鉆芯法強(qiáng)度極差情況分析

把同一生產(chǎn)企業(yè)、同一強(qiáng)度等級(jí)、同一齡期、同一類型構(gòu)件作為同一批次，例如臺(tái)州市區(qū)按此分為 5 個(gè)批次，10 家檢測(cè)機(jī)構(gòu)共分為 31 個(gè)同批次，其回彈法、鉆芯法混凝土強(qiáng)度極差情況如表 3 所示。

由表 3 可見(jiàn)，總體上說(shuō)同批次回彈法強(qiáng)度和鉆芯法強(qiáng)度分布不均勻，回彈法的同批次強(qiáng)度極差相對(duì)較小，行標(biāo)平均為 5.6 MPa，省標(biāo)平均值為 5.7 MPa，而鉆芯法的同批次強(qiáng)度極差相對(duì)較大，平均為 9.1 MPa。說(shuō)明同批次混凝土實(shí)際強(qiáng)度（鉆芯強(qiáng)度）存在較大的波動(dòng)，而用回彈法即不能反映其真實(shí)的強(qiáng)度波動(dòng)情況。

表3 同批次混凝土回彈法、鉆芯法檢測(cè)強(qiáng)度極差情況表

4 鉆芯法與回彈法的相關(guān)性分析

將表 1 的行標(biāo)回彈強(qiáng)度與芯樣強(qiáng)度及省標(biāo)回彈強(qiáng)度與芯樣強(qiáng)度的各 108 對(duì)數(shù)據(jù)用散點(diǎn)圖表示，如圖 1、圖 2 所示。

圖1 行標(biāo)強(qiáng)度—鉆芯強(qiáng)度散點(diǎn)圖

圖2 省標(biāo)強(qiáng)度—鉆芯強(qiáng)度散點(diǎn)圖

從上述散點(diǎn)圖可知混凝土強(qiáng)度在 30～60 MPa 范圍內(nèi)回彈強(qiáng)度和鉆芯強(qiáng)度相關(guān)性較差，說(shuō)明回彈強(qiáng)度難以反映真實(shí)的混凝土強(qiáng)度，這也是回彈法影響因素較多、檢測(cè)精度不高的原因所在。

5 鉆芯法—回彈法修正系數(shù)的分析

5.1 修正系數(shù)的分布分析

將表 1 的修正系數(shù)fcor/f行、fcor/f省按 0.05 作為區(qū)間段，將其出現(xiàn)的頻數(shù)用方塊圖分別表示如圖 3、圖 4 所示。

圖3 行標(biāo)—鉆芯修正系數(shù)分布圖

圖4 省標(biāo)—鉆芯修正系數(shù)分布圖

從圖 3、圖 4 可知，行標(biāo)、省標(biāo)鉆芯修正系數(shù)基本上服從正態(tài)分布。省標(biāo)修正系數(shù)在 1.00～1.05 出現(xiàn)頻數(shù)最多，平均修正系數(shù)為 1.03；行標(biāo)的修正系數(shù)在 1.15～1.20 出現(xiàn)的頻數(shù)最多，平均修正系數(shù)為 1.16。

從上 108 對(duì)全市修正系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析可知，總體上按省標(biāo)測(cè)強(qiáng)曲線（地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線）換算的混凝土強(qiáng)度比較接近于實(shí)際混凝土強(qiáng)度，按行標(biāo)測(cè)強(qiáng)曲線（統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線）換算的混凝土強(qiáng)度偏低于實(shí)際混凝土強(qiáng)度。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者提出了和現(xiàn)行回彈法標(biāo)準(zhǔn)碳化修正相反的觀點(diǎn)，認(rèn)為大礦物摻合料前期未保養(yǎng)好的混凝土碳化深度越大，碳化修正系數(shù)要乘以大于 1.0 的系數(shù)，此觀點(diǎn)認(rèn)為大礦物摻合料前期未養(yǎng)護(hù)好的混凝土表面因水泥未完全水化存在一層疏松層，并非是 CaCO3硬殼層而使回彈值偏低。我們?cè)?XRD 圖譜對(duì)大礦物摻合料的 C50 混凝土進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其表面礦物種類相對(duì)增多，成分復(fù)雜，不能把其表面層完全看作 CaCO3的硬殼層。

5.2 修正系數(shù)隨混凝土強(qiáng)度的變化

將表 1 的fcor/f行、fcor/f省作為縱坐標(biāo)，鉆芯強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，得出修正系數(shù)隨混凝土強(qiáng)度變化的散點(diǎn)圖如圖 5、圖 6 所示。

圖5 fcor/f行隨強(qiáng)度變化圖

圖6 fcor/f省隨強(qiáng)度變化圖

從圖 5、圖 6 可以看出，隨著混凝土強(qiáng)度的提高，無(wú)論行標(biāo)、省標(biāo)鉆芯—回彈的修正系數(shù)（fcor/f行、fcor/f省）也隨之增大。說(shuō)明混凝土強(qiáng)度越高，回彈法檢測(cè)出的強(qiáng)度越會(huì)偏低，從上兩圖看出，混凝土強(qiáng)度＞40.0 MPa 左右修正系數(shù)＞1.0 的概率就越高。因此大家目前在用回彈法檢測(cè)高等級(jí)混凝土?xí)r，要考慮到檢測(cè)結(jié)果會(huì)偏低的情況［3-4］。

6 結(jié)論和建議

通過(guò)本次回彈法、鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的驗(yàn)證與分析提出如下結(jié)論和建議。

1）混凝土的碳化深度不能單獨(dú)考慮齡期的因素，還與其他許多因素有關(guān)。

2）回彈法檢測(cè)不能完全反映同批次實(shí)體混凝土強(qiáng)度的勻質(zhì)性。同批次實(shí)體混凝土鉆芯強(qiáng)度存在較大的離散性。

3）回彈法檢測(cè)和鉆芯法檢測(cè)的混凝土強(qiáng)度相關(guān)性較差，建議各檢測(cè)機(jī)構(gòu)日常檢測(cè)中多加強(qiáng)鉆芯法、回彈法的對(duì)比驗(yàn)證。

4）鉆芯-回彈法修正系數(shù)總體上服從正態(tài)分布，且隨著混凝土強(qiáng)度的提高，修正系數(shù)也隨之提高，在檢測(cè)高等級(jí)混凝土?xí)r要考慮到回彈法檢測(cè)結(jié)果偏低的概率會(huì)增大。

5）地區(qū)回彈測(cè)強(qiáng)曲線換算的混凝土強(qiáng)度相對(duì)接近混凝土實(shí)際強(qiáng)度，建議各檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)按 JGJ/T 23－2011 中“6.1.2”條的規(guī)定執(zhí)行。Q