高性能混凝土的檢測(cè)與鑒定方法

寇含強(qiáng)，陳坤

（蘇交科集團(tuán)檢測(cè)認(rèn)證有限公司，南京 210029）

1 高性能混凝土概述

高性能混凝土屬于新型建筑材料，使用常規(guī)的材料和工藝生產(chǎn)而成，不僅具備常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，而且還具有耐久性、強(qiáng)度高以及體積穩(wěn)定性等特點(diǎn)。高性能混凝土的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)是耐久性，另外，在不同用途要求下，還可以進(jìn)一步地提升高性能混凝土的工作性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、體積穩(wěn)定性以及強(qiáng)度。

通常，高性能混凝土普遍采用了水膠比低的優(yōu)質(zhì)原材料，并同時(shí)應(yīng)用了一定比例的高效能混凝土外加劑與混凝土摻和料。高性能混凝土的自密實(shí)性較好，用水量較少、水灰比較低，同時(shí)流動(dòng)性較好、水化熱也比較低。因高性能混凝土總體積收縮量與強(qiáng)度呈反比關(guān)系，因此，其徐變會(huì)低于普通混凝土。

2 高性能混凝土特點(diǎn)

與普通混凝土相比，高性能混凝土具有以下特點(diǎn)：

1）強(qiáng)度高（強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到C100 以上）、抗?jié)B能力強(qiáng)。

2）具有良好的工作性、流動(dòng)性、可泵性及自密實(shí)性等優(yōu)勢(shì)，且在成型過(guò)程中不會(huì)輕易出現(xiàn)分層、離析等現(xiàn)象；同時(shí)，高性能混凝土容易注滿模具。

3）使用壽命長(zhǎng)。對(duì)于建筑工程的一些特殊部位來(lái)說(shuō)，要穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，不能僅評(píng)估混凝土強(qiáng)度，還要評(píng)估混凝土耐久性，而高性能混凝土可保證建筑物結(jié)構(gòu)能夠安全可靠地工作50～100 年。這也是高性能混凝土與普通混凝土最顯著的區(qū)別。

4）高性能混凝土能夠很好地滿足建筑工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和施工要求，并有效降低建筑工程的建設(shè)成本[1]。

3 高性能混凝土檢測(cè)與鑒定中存在的問(wèn)題

一般情況下，檢測(cè)人員在對(duì)高性能混凝土進(jìn)行檢測(cè)與鑒定時(shí)，通常會(huì)選擇物理方法。物理方法雖然實(shí)用，但也存在一定的問(wèn)題。這是因?yàn)闄z測(cè)人員在檢測(cè)過(guò)程中往往注重和關(guān)注混凝土結(jié)構(gòu)是否安全，所以，通常只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的檢測(cè)與鑒定，并沒(méi)有科學(xué)與全面地檢測(cè)與鑒定其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐久性以及協(xié)調(diào)性，導(dǎo)致檢測(cè)與鑒定工作十分片面，不具備針對(duì)性。

4 現(xiàn)階段常用的高性能混凝土檢測(cè)與鑒定方法

4.1 硬化表面回彈法

硬化表面回彈法主要借助回彈儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高性能混凝土的檢測(cè)與鑒定，屬于間接試驗(yàn)法，具體需要從以下3 個(gè)方面做起：

1）檢測(cè)人員先用肉眼觀察檢測(cè)與鑒定選擇的高性能混凝土試塊，以確保高性能混凝土試塊表面平整、密實(shí)；若表面出現(xiàn)蜂窩、麻面或開(kāi)裂情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)向相關(guān)人員反饋并處理。一般情況下，硬化表面回彈法下的高性能混凝土試塊尺寸應(yīng)為300 mm×300 mm。

2）在檢測(cè)與鑒定過(guò)程中，要保證回彈區(qū)域與測(cè)試區(qū)域的垂直，且壓力應(yīng)勻速增加。

3）由于硬化表面回彈法在檢測(cè)與鑒定過(guò)程中會(huì)提高高性能混凝土試塊的硬度和強(qiáng)度。因此，只有當(dāng)高性能混凝土試塊內(nèi)外部結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯變化時(shí)，該方法的準(zhǔn)確度與可靠度才能更高。

4.2 超聲波法

超聲波法是利用單位距離中的超聲波傳播速度，對(duì)高性能混凝土進(jìn)行測(cè)量的一個(gè)過(guò)程，并在完成后將測(cè)量結(jié)果與校準(zhǔn)曲線、地區(qū)性曲線相比較，從而判斷高性能混凝土的性質(zhì)。超聲波法有很多優(yōu)點(diǎn)，超聲波法不僅測(cè)量速度快、還可重復(fù)測(cè)量，而且不會(huì)破壞高性能混凝土的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可以說(shuō)是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

但需要注意的是，在應(yīng)用超聲波法檢測(cè)和鑒定高性能混凝土過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)地更新校準(zhǔn)曲線和地區(qū)性曲線，以保證高性能混凝土的檢測(cè)與鑒定可以按照最新和最準(zhǔn)確的校準(zhǔn)曲線和地區(qū)性曲線進(jìn)行。除此之外，通過(guò)超聲波法，可檢測(cè)出高性能混凝土內(nèi)部存在的缺陷。當(dāng)超聲波射入存在缺陷的混凝土?xí)r，波形會(huì)由正常逐漸變?yōu)楫惓＃瑥亩鴰椭鷻z測(cè)人員準(zhǔn)確判斷出高性能混凝土缺陷的所在部位。

4.3 器件結(jié)構(gòu)鉆芯法

器件結(jié)構(gòu)鉆芯法也是一種常用的高性能混凝土檢測(cè)與鑒定方法。與硬化表面回彈法、超聲波法不同，應(yīng)用該方法時(shí)需要先取一塊高性能混凝土，之后利用專(zhuān)業(yè)鉆機(jī)從這塊高性能混凝土當(dāng)中鉆出體積更小的高性能混凝土，從而根據(jù)鉆芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)判斷出高性能混凝土的性質(zhì)。

由于該方法需要以樣本選取為前提，對(duì)樣本要求也很高，必須是質(zhì)地均勻的樣本，才能保證檢測(cè)與鑒定結(jié)果的可靠性，否則會(huì)出現(xiàn)很大的偏差。另外，在JGJ/T 384—2016《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中，我國(guó)對(duì)于鉆芯的提取有明確要求，即鉆芯規(guī)格應(yīng)為100 mm，如果不能按照這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)和鑒定，不僅無(wú)法從根本上保證檢測(cè)與鑒定結(jié)果，而且建筑工程質(zhì)量問(wèn)題也會(huì)隨之增多。

4.4 錨固拔出法

錨固拔出法是指先取一塊高性能混凝土樣品，將錨固件插入到高性能混凝土樣品當(dāng)中，在測(cè)量時(shí)將錨固件取出，根據(jù)拔出錨固件的力度，明確高性能混凝土的強(qiáng)度。完成以上驟后，再綜合對(duì)比分析提前設(shè)置好的樣品圖片數(shù)據(jù)，從而得到高性能混凝土的強(qiáng)度參數(shù)[2]。

4.5 綜合法

不同于以上檢測(cè)與鑒定方法，綜合法是將兩種或兩種以上檢測(cè)方法相互融合來(lái)檢測(cè)與鑒定高性能混凝土。通過(guò)兩種及以上方法的融合，可以彌補(bǔ)單一方法中的不足和弊端，從而明確高性能混凝土的性能、強(qiáng)度以及其他參數(shù)，是一種較全面的測(cè)量方法。

綜合法的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1）在與不同方法結(jié)合過(guò)程中，可以更清晰地發(fā)現(xiàn)檢測(cè)與鑒定效果更好的方法，并發(fā)現(xiàn)其不足，進(jìn)而不斷地對(duì)該方法進(jìn)行改良和完善；

2）可以全面地檢測(cè)與鑒定出高性能混凝土的耐久性、抗老化性等參數(shù)，方便、高效、快捷，在很大程度上降低檢測(cè)與鑒定結(jié)果誤差的同時(shí)，還不會(huì)對(duì)高性能混凝土強(qiáng)度造成影響。

5 高性能混凝土常用檢測(cè)與鑒定方法對(duì)比

1）硬化表面回彈法是最簡(jiǎn)單的間接測(cè)量高性能混凝土強(qiáng)度的方法，但由于高性能混凝土中含有較多混凝土摻和料與混凝土外加劑，且粒徑較小的輕骨料組分較少。因此，若選取的高性能混凝土試塊表面硬度較低，那么應(yīng)用硬化表面回彈法所創(chuàng)建的測(cè)強(qiáng)曲線進(jìn)行測(cè)量，容易導(dǎo)致高強(qiáng)度混凝土試塊強(qiáng)度檢測(cè)與鑒定結(jié)果低于實(shí)際的高性能混凝土的真實(shí)強(qiáng)度[3]。

2）由于超聲波法會(huì)受到多種因素的影響，如高性能混凝土骨料粒徑減小也會(huì)導(dǎo)致超聲波聲速減緩，但事實(shí)上的強(qiáng)度并沒(méi)有明顯降低。所以，在應(yīng)用超聲波法時(shí)，最理想的方式是利用校準(zhǔn)曲線或地區(qū)曲線來(lái)判斷高性能混凝土強(qiáng)度，從而進(jìn)一步縮小誤差。

3）器件結(jié)構(gòu)鉆芯法可直接推斷高性能混凝土的強(qiáng)度，但當(dāng)前建筑行業(yè)更關(guān)注的往往是高性能混凝土的實(shí)際強(qiáng)度與相同養(yǎng)護(hù)條件下的試件強(qiáng)度、拔出強(qiáng)度以及超聲強(qiáng)度的關(guān)系，所以，需要對(duì)該方法進(jìn)行進(jìn)一步研究與分析。

4）錨固拔出法包括后裝拔出法與預(yù)埋拔出法兩種，但是由于錨固拔出力度只能反映高性能混凝土表面水泥石的強(qiáng)度，無(wú)法反映高性能混凝土中骨料強(qiáng)度，因此，如果高性能混凝土表面水泥石較多，就會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度檢測(cè)與鑒定結(jié)果高于高性能混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。

6 高性能混凝土耐久性分析

高性能混凝土工作性能較好，在硬化過(guò)程中體積穩(wěn)定性強(qiáng)、水化熱低，可有效改善同標(biāo)號(hào)普通混凝土力學(xué)性能，且耐久性較高。但是，影響高性能混凝土耐久性的因素有很多，如混凝土的碳化、鋼筋銹蝕、氯離子侵蝕、凍融破壞以及堿-骨料反應(yīng)等因素。

1）混凝土的碳化，是指空氣中CO2侵入混凝土結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致高性能混凝土pH 下降，同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼筋發(fā)生銹蝕。

2）鋼筋銹蝕，是指鋼筋表面鈍化膜被破壞之后出現(xiàn)的電化學(xué)銹蝕情況，這會(huì)縮小鋼筋面積，造成高性能混凝土保護(hù)層出現(xiàn)膨脹脫落情況，進(jìn)而降低其耐久性。

3）氯離子侵蝕，是指高性能混凝土中如果出現(xiàn)了大量氯離子，那么高性能混凝土中的鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕，繼而降低高性能混凝土的耐久性。

4）凍融破壞，是指當(dāng)高性能混凝土處于飽水狀態(tài)時(shí)，凍融循環(huán)會(huì)產(chǎn)生破壞作用，從而導(dǎo)致高性能混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂與銹蝕。

5）堿-集料反應(yīng)，是指高性能混凝土中的堿和含有活堿性骨料發(fā)生膨脹反應(yīng)時(shí)，會(huì)降低自身力學(xué)性能。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)以上分析不難看出：適用于高性能混凝土的檢測(cè)與鑒定方法有很多，常用的有硬化表面回彈法、超聲波法、器件結(jié)構(gòu)鉆芯法、錨固拔出法以及綜合法等。但是，由于每一種檢測(cè)與鑒定的方法都具有自身的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)，所以，在對(duì)高性能混凝土具體的檢測(cè)與鑒定工作中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的檢測(cè)與鑒定方法，從而進(jìn)一步保障監(jiān)測(cè)與鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。