建筑工程質量檢測中混凝土強度檢測的技術分析

摘 要：針對混凝土的強度檢測問題進行研究，采用案例分析法、文獻總結法，結合某工業(yè)廠房項目的實際情況，從混凝土強度檢測的現(xiàn)實意義入手，介紹了混凝土強度檢測的幾種常用方法，詳細闡述回彈法檢測混凝土抗壓強度的技術要點。研究結果表明，回彈法操作簡單、效率高，不會破壞混凝土結構，能滿足批量檢測要求，為工程質量評價提供數據支持。

關鍵詞：建筑工程；混凝土；強度檢測；技術方法

中圖分類號：TU755" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）08-0086-03

0 引言

混凝土是建筑工程施工中常用的一種材料，是由水泥、砂、石、水、摻和料及外加劑配比后攪拌而成。混凝土原料易得、價格低廉，且抗壓強度高、耐久性好，因此使用范圍十分廣泛。實踐表明，影響混凝土強度的因素較多，主要有結構設計、原材料性能、防護措施、外部環(huán)境等，要想保證強度滿足設計值，避免安全事故和質量缺陷發(fā)生，就必須做好強度檢測工作[1]。

1 混凝土強度檢測的現(xiàn)實意義

1.1 控制成本投入

通過強度檢測，一方面能了解混凝土的相關性能，為施工使用和養(yǎng)護提供依據，提高混凝土材料在項目施工中的適用性、合理性。另一方面有助于科學調整混凝土的配合比，在滿足質量要求的前提下減少成本投入，進而提高項目成本管理水平。

1.2 保證工程質量

混凝土從原材料選擇開始、一直到養(yǎng)護作業(yè)為止，中間需經過多道工序，影響混凝土工程質量的因素多樣化。通過強度檢測有助于發(fā)現(xiàn)質量方面存在的問題，確定缺陷部位、類型和嚴重程度，并采取積極有效的處理措施，從而消除安全隱患，保證混凝土工程質量，為后續(xù)建筑物的使用打下基礎[2]。

1.3 促進技術創(chuàng)新

混凝土強度能反應出混凝土的施工過程，有助于合理運用施工技術。檢測技術手段的更新，對混凝土施工產生積極影響，促進工藝技術的創(chuàng)新，積極推廣運用新材料、新工藝、新設備，向著綠色節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，更好地滿足建筑市場和經濟社會的發(fā)展需求。

2 混凝土強度檢測的常用方法

2.1 回彈法

回彈法是利用回彈儀向混凝土表面施加壓力，彈擊桿彈擊后測量重錘反彈距離，來推算出混凝土強度。其原理是在混凝土凝固后，表面硬度與抗壓強度之間具有相關性。使用回彈儀檢測時，回彈值與混凝土表面硬度成比例關系。根據回彈值可計算出表面硬度，再根據表面硬度得到抗壓強度。

在工程項目中，針對以下情況可采用回彈法檢測：①未按規(guī)定制作混凝土試件，或試件制作數量不足。②試件與混凝土構件在原材料、配合比、水灰比等參數上存在較大差異。③試件試驗結果不符合規(guī)定中的強度要求，試驗員對試驗結果持懷疑態(tài)度。

回彈法檢測混凝土強度優(yōu)點在于操作簡單、檢測快速、費用低廉，不會破壞混凝土結構，是目前常用的無損檢測技術之一。影響回彈法檢測準確性的因素較多，如儀器性能、操作方法、氣候條件等，決定了該方法的檢測精度不高，適用于成批檢測、大規(guī)模抽查，不適宜精確定量檢測[3]。近年來，超聲-回彈法的出現(xiàn)，彌補了回彈法檢測缺陷，在測區(qū)內分別采用回彈法、超聲法進行檢測，然后利用數學公式推定構件的抗壓強度值，屬于回彈法的一種補充和改進。

2.2 鉆芯法

鉆芯法檢測混凝土強度，可作為混凝土質量的評判依據或性能鑒定依據，適用于以下4種情況：①對試件試驗結果有懷疑，或受到材料、施工和養(yǎng)護影響導致混凝土結構出現(xiàn)質量問題。②混凝土結構發(fā)生火災、凍害、侵蝕等損害。③混凝土結構使用年限較長。④其他檢測方法均不適用的情況下。

采用鉆芯法檢測混凝土的強度，主要使用鉆芯機、鋼筋探測儀、切芯機、磨平機、補平儀、壓力試驗機等機具。按照規(guī)范要求鉆取芯樣，加工處理后測定試件的抗壓強度，計算公式如式（1）。

式中，f ccor，i表示第i個芯樣試件的混凝土強度換算值，單位為MPa；ai表示第i個芯樣試件的高徑比換算系數；Fi表示第i個芯樣試件抗壓試驗測得的極限壓力，N；di表示第i個芯樣試件的平均直徑，單位為mm。若芯樣試件數量≥10個，還要計算混凝土強度換算值的平均值、標準差和變異系數。

值得注意的是，鉆芯法檢測混凝土強度，會破壞混凝土結構，甚至將內部鋼筋截斷，導致結構的力學性能下降。因此，應在鋼筋探測儀的引導下進行鉆芯，盡量避開鋼筋和集中受力部位。芯樣的高徑比控制在0.95～1.05，并對端部補平處理，以提高檢測結果的準確性[4]。

2.3 后錨固法

后錨固法檢測混凝土強度，是在混凝土結構上鉆孔、植入后錨固件，在合適時機進行拉拔試驗，根據后錨固件的拔出力推定混凝土的抗壓強度。后錨固法對混凝土結構的破壞小，檢測精度高，但會受到多種因素的影響，如鉆孔直徑、深度、清孔情況、錨固質量等，適用于不能損傷結構、且無法采用回彈法的情況，是混凝土抗壓強度檢測的重要補充手段。

2.4 綜合法

綜合法就是將兩種或多種檢測方法相結合，達到優(yōu)勢互補的效果，進一步提高檢測結果的精度。

3 工程概況

某工業(yè)廠房項目，由1棟4層綜合樓、6個附屬用房及地下室組成，建筑面積共計5 516 m2，其中地上建筑面積4 486 m2、地下建筑面積1 030 m2。綜合樓采用鉆孔樁基礎，主體采用鋼筋混凝土框架結構，首層框架柱混凝土的設計強度等級為C40。現(xiàn)場澆筑施工中，由商混站提供成品混凝土，試驗員取樣后制作標準試塊，養(yǎng)護28 d的抗壓強度檢測值為39.4 MPa，不符合設計要求。為了進一步確定框架柱混凝土的抗壓強度是否合格，遂委托專業(yè)檢測機構進行檢測。

4 回彈法檢測混凝土抗壓強度的技術要點

結合本工程實際情況，最終采用回彈法對框架柱構件進行批量檢測，回彈儀型號為HT-225B，尺寸為270 mm×55 mm×55 mm，彈擊拉簧工作長度為（61.5±0.3） mm，指針長度（20±0.2） mm，測量范圍10～60 MPa。檢測技術方法步驟如下。

4.1 確定試件數量

依據JGJ/T 23-2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》），批量檢測要隨機抽取構件，抽檢數量不少于總數的30%，且絕對數量不少于10件[6]。本項目中，首層框架柱共計30根，根據要求隨機選擇10根框架柱進行檢測，編號依次為1#～10#。

4.2 布設回彈測區(qū)

《規(guī)程》要求一般構件的測區(qū)數不少于10個，本項目每個框架柱選定10個測區(qū)，編號依次為A～J，將其標注在施工平面圖中。

布設回彈測區(qū)時，技術要點如下：①相鄰兩個測區(qū)的間距≤2 m，測區(qū)距離框架柱端部或施工縫控制在0.2～0.5 m。②選擇框架柱的澆筑側面，促使回彈儀處于水平方向，提高檢測結果的精準度。③在框架柱的對稱面上設置測區(qū)，確保測區(qū)均勻分布，注意避開預埋件，以保證檢測結果的代表性和真實性。④測區(qū)表面的混凝土要清潔平整，不能有浮漿、麻面、涂層等情況，且測區(qū)面積≤0.04 m2。⑤正式回彈檢測前試回彈，看有無構件發(fā)生顫動，必要時進行固定處理。

4.3 測定回彈值

回彈檢測時，回彈儀與混凝土表面保持垂直，試驗員緩慢使加壓力，讀數后快速復位。技術要點有以下4點：①回彈儀垂直于測區(qū)表面，確保彈擊桿與混凝土表面充分接觸，此時松開按鈕、緩慢施加壓力，促使彈擊桿向外伸出，掛鉤與彈擊錘相連，壓力數值平穩(wěn)上升。②彈擊錘脫鉤后，沖擊彈擊桿并帶動指針移動，此時指針指示的數值就是該點位的回彈值，回彈儀能自動記錄并保存數值。③試驗員記錄數據后，去除壓力使彈擊桿從彈擊殼內伸出，掛鉤與彈擊錘相連，到下一點位繼續(xù)回彈檢測。④每個測區(qū)內檢測16個點位，相鄰點位的距離≥20 mm，距離預埋件和露筋部位≥30mm，且避開氣孔、外露石子等部位。在16個回彈值中，先去掉3個最大值、3個最小值，剩余10個回彈值取平均數，即為該測區(qū)的回彈檢測值。

4.4 測定碳化深度值

混凝土構件暴露在空氣中，水泥水化后產生Ca（OH）2，會與CO2進一步反應，生成CaCO3和H2O，這一過程就是碳化反應。

混凝土發(fā)生碳化反應，其表面的硬度增加，會導致回彈值變大。為保證檢測結果的準確性，需測定碳化深度，對回彈值進行修正。技術要點有以下2點：①在測區(qū)表面，使用錘子敲擊破壞混凝土表面，形成直徑為15 mm的孔洞，深度超過碳化深度，對孔洞中的碎屑、粉末進行清理，注意不能用水沖洗。②將酚酞酒精溶液（濃度為1%～2%）滴在孔洞內壁，變色與不變色區(qū)形成明顯的界限后，測量交界面與混凝土表面的垂直距離，重復測量3次取平均值作為碳化深度值檢測結果。

4.5 強度計算

4.5.1 計算強度平均值和標準差

強度平均值與標準差公式如式（2）（3）所示。

式中，mf ccu表示測區(qū)混凝土強度換算值的平均值，單位為MPa；n表示測區(qū)數；f ccu，i表示測點混凝土的強度值，單位為MPa；Sf ecu表示測區(qū)混凝土強度換算值的標準差，單位為MPa。

4.5.2 計算強度推定值

強度推定值計算公式如式（4）所示。

式中，fcu，e表示混凝土強度推定值，單位為MPa；k表示推定系數，取值1.645。

4.6 回彈強度換算值修正

對混凝土構件的抗壓強度采用回彈法批量檢測后，要采用鉆芯法再次檢測，對回彈檢測結果進行修正。為保證修正結果的代表性，鉆芯取樣要涵蓋各個測區(qū)，本項目選擇6個框架柱混凝土構件，采用鉆芯法檢測混凝土的抗壓強度，并計算修正量。計算公式如式（5）（6）。

式中，f ccu，i0、f ccu，i1分別表示第i個測區(qū)修正前、修正后的混凝土強度換算值，單位為MPa；△tot表示測區(qū)混凝土強度修正值，單位為MPa；fcu，m表示150 mm同條件立方體試塊混凝土強度平均值，單位為MPa； f ccu，mo表示對應于鉆芯部位或同條件立方體試塊回彈測區(qū)混凝土強度換算平均值，單位為MPa。

本項目中，結果顯示6個構件的強度換算平均值為43.3 MPa，芯樣抗壓強度平均值為45.5 MPa，得到修正量為+2.2 MPa。

4.7 數據分析

根據修正量，修正后的強度檢測值見表1。計算可得框架柱混凝土構件的抗壓強度平均值為48.6 MPa，標準差為3.59 MPa，推定值為42.7 MPa，符合設計強度等級C40的要求。

5 結束語

混凝土結構施工中，強度檢測有助于控制成本投入，保證工程質量，促進技術創(chuàng)新。本研究結合實際案例，重點介紹了回彈法檢測框架柱混凝土抗壓強度的方法，結果表明符合設計強度等級要求。建筑工程施工期間，必須做好混凝土強度檢測工作，合理選擇檢測方法，以提高項目綜合效益。

參考文獻

[1] 唐煒.基于粉煤灰的再生混凝土超聲強度檢測研究[J].散裝水泥，2023（2）：194-196.

[2] 戴蕾，馬捷，王永海.混凝土立方體抗壓強度檢測能力驗證結果分析[J].混凝土，2022（12）：189-192.

[3] 任朝軍.超聲回彈法在擋土墻混凝土強度檢測中的應用[J].福建建材，2023（3）：35-37.

[4] 姚遠宏，劉永成，張澤雨.回彈法與鉆芯法檢測混凝土強度差異性分析[J].天津建設科技，2022，32（6）：64-66.

[5] 林福東.建筑工程質量檢測中混凝土強度檢測的技術研究[J].石河子科技，2022（3）：37-39.

[6] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.JGJ/T 23-2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.