回彈法檢測混凝土強度的影響因素分析及優化措施研究

王旭

摘 要：以混凝土強度檢測為主要研究對象，采用回彈法檢測混凝土的強度，并分析檢測結果的影響因素。實驗結果表明，混凝土成型后的養護方法和鋼筋保護層的厚度均是影響回彈法檢測結果的因素，基于此，針對上述影響因素提出混凝土強度檢測過程中的優化措施，以提高檢測精度，有助于后續施工有序進行。

關鍵詞：回彈法；混凝土強度；影響因素；優化措施

1 前言

為使混凝土保持良好的使用性能，相關工作人員需要對混凝土的強度進行檢測，以保證施工混凝土能夠滿足工程的使用需求。當前，主要采用回彈法檢測混凝土的強度值，該方法主要是通過在混凝土表面選取檢測面，并對其進行彈擊，同時利用回彈儀監測彈擊反應出的回彈值，之后利用回彈值與混凝土強度之間的數學關系計算出混凝土的強度[1]?；貜棛z測法具備檢測速度快、檢測效果好等優勢，但在實際操作過程中，由于混凝土材質、檢測狀態等原因，檢測結果易受到影響，使得檢測值存在誤差。因此，本文根據回彈法的檢測原理，通過實驗材料選取與制備，利用回彈法檢測相關設備，對混凝土試件進行強度檢測，根據檢測結果分析影響因素，同時提出優化措施，以保證提高回彈法的檢測精度。

2基于回彈法檢測混凝土強度的基本原理分析

回彈法屬于表面硬度方法，通過利用彈簧彈擊下方重錘，進而推送混凝土上方的彈力桿，使其在混凝土的檢測區域進行撞擊，之后量測彈擊與回彈之間的距離，利用彈力桿靜止時和混凝土的間距與彈擊后和混凝土的間距的比值得出回彈值，并根據相關公式計算得出混凝土的表面強度值[2]?；貜椃ㄖ械闹饕獧z測儀器為回彈儀，通常包括小型、中型和大型三類。假若將回彈儀產生的彈擊能量記為E，則有：

（1）

上式中，A1表示混凝土產生彈性形變所需要消耗的有用功；A2表示彈力桿、重錘產生塑性形變所需要消耗的有用功之和；A3表示彈力桿與回彈儀之間產生摩擦消耗的有用功；A4表示彈力桿、重錘為克服摩擦阻力而消耗的有用功；A5表示混凝土發生彈性形變時為減小空氣阻力而做的有用功；A6表示混凝土試件由于發生位移變化而消耗的有用功。

在實際操作過程中，A3、A4、A5、A6的值相對較小，對回彈值幾乎沒有影響，因此，忽略不計。所以，A1和A2是回彈檢測過程中主要消耗的有用功。其中，A2通常情況下為一個常數，且在混凝土構件材質一定時，該值為固定值，故A1是影響回彈值大小的關鍵。當混凝土的強度較低時，彈力桿的撞擊會導致混凝土表面產生比較強烈的彈性形變，從而消耗的有用功就會增加，相應的，回彈能量也降低，進而使得回彈值減?。环粗嗳籟3]。因此，混凝土強度值與回彈值存在顯著正相關性，且成正比，即可通過回彈值間接地判定混凝土的強度。

假定回彈儀測得的回彈值大小為R，彈力桿靜止時與混凝土表面的垂直距離為L，反彈距離為L'。R值的大小主要取決于回彈能量E，而回彈能量主要由被測對象表面產生的彈性形變所消耗的有用功決定。則有：

R=? ? ?（2）

通過以上對檢測原理的分析可知，檢測中，回彈法能夠間接地表征混凝土的表面強度，而當混凝土材質不同、質地不均勻時，回彈檢測結果會存在較大的誤差[4]。因此，本文接下來對可能存在的影響檢測結果的因素進行試驗分析，并探究檢測過程中的優化策略，以提升測量精度。

3實驗過程

3.1實驗材料

根據前文對回彈檢測法的原理分析，對影響回彈檢測結果的因素進行分析。首先對試驗所需的材料進行制備，在其他原材料相同情況下，分別制作水灰比為0.30、0.35、0.40和0.45的混凝土試件，每種比例制作3組，共計12組，之后采用攪拌機對材料進行攪拌處理，以加快混凝土的成型速度。根據試驗用量，向攪拌機中依次加入砂石、水泥和大量純凈水，啟動攪拌機，并且在攪拌過程中，參照混凝土制備要求，加入適量活性劑，同時，保證整個加料過程不超過3min。最后，等待混凝土終凝，并采用水浸法將試模的表面清理干凈，在試件內壁涂抹1mm～2mm厚的礦物油脂，靜置2h。成型后的試件放入養護室中進行標準化養護，養護時間截止后，利用磨砂紙將其表面打磨至光潔，避免多余材質對實驗產生影響。在試件表面選定測量區域，并做好標記，選用中型回彈儀在試件表面進行回彈檢測，每個試件檢測12次，統計回彈值。

實驗材料主要包括PC42.8水泥、粒徑為1mm～2mm的中砂、5mm～15mm的花崗巖碎石。材料用量如表1所示。

實驗中添加的外加劑為減水劑；攪拌用水為普通純凈水。

實驗中使用的回彈儀型號為HD225B數顯回彈儀，同時配置CTS25型超聲波檢測儀，壓力機采用NYL100D型。每次回彈測試之前均對實驗設備儀器進行質量檢查，符合要求后再進行強度檢測。

3.2實驗參數

根據實驗材料的選取與混凝土的制備過程，獲得的試件尺寸為100x150mm，利用過搗的方式成型。每次實驗選取相同參數的混凝土試件進行測試，將2塊標準試件劃分為一組，共6組試件，所有試件的含水率一致，均為58%。混凝土試件的基礎配比為1：1：3，在研究各影響因素的實驗中，只改變試件中的實驗對應項，其它各項保持不變。

4實驗結果分析

實驗對其他材料相同的混凝土不同水灰比、養護方法及鋼筋保護層厚度進行實驗，分析以上因素對混凝土抗壓強度的影響情況。

4.1養護方法對混凝土強度的影響

本次實驗對同一等級混凝土C40分別采用標準潮濕養護和自然養護方法對試件在不同齡期條件下進行養護，利用回彈儀進行強度檢測，對混凝土成型后的不同養護方法對混凝土強度的影響進行分析，繪制如圖1所示的混凝土強度隨齡期的變化曲線。

如圖所示，實驗采用自然養護與加水潮濕養護兩種方法對混凝土試件成型后進行養護。通過對比可知，兩種方法在相同齡期下對混凝土試件的強度存在較為顯著的影響[5]。在相同齡期條件下，通過自然養護方法對混凝土進行養護，測得的強度值均要高于潮濕養護下的混凝土強度。由此可以說明，混凝土成型后，不同的養護方法是影響混凝土的強度大小的重要因素之一。

4.2鋼筋保護層厚度對混凝土強度的影響

該實驗對于鋼筋保護層厚度的檢測需要借助電磁感應儀。在水灰比為0.35，并進行自然養護的混凝土試件表面選定20mmx20mm的測試區域，測試區域中鋼筋的掃描方向為沿混凝土試件長度方向，并且在混凝土的長向跨附近不間斷地掃描6根鋼筋，按照軸線方向執行掃描動作。將以上6根鋼筋進行編號，分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6，每根鋼筋保護層的厚度分別為5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm。利用回彈儀記錄回彈值，進而求得混凝土強度。實驗結果如表2所示。

由于混凝土的結構為層次化結構，易出現分層泌水現象，易對回彈值產生影響，因此，實驗中控制鋼筋的測試面均為底面，避免了修正混凝土澆筑面這一過程。通過表中的數據可知，鋼筋保護層的厚度在一定程度上影響著混凝土的強度。當保護層厚度在5mm～20mm范圍內時，混凝土的強度將會隨著鋼筋保護層厚度的增加而增大；當鋼筋保護層厚度大于20mm時，混凝土的強度反而降低。由此可以說明，當鋼筋保護層厚度在20mm以下時，混凝土強度會隨著保護層厚度的增加而增加，當保護層厚度超過20mm后，混凝土強度與其成反比。

綜上所述，實驗中采用回彈法對混凝土成型后的養護方法和鋼筋保護層厚度與混凝土強度的影響關系進行檢測并分析，根據實驗數據可以得知，以上兩種變量是影響檢測混凝土強度結果的重要因素。具體影響關系為：自然養護方法比潮濕養護方法下的混凝土強度要大；當鋼筋保護層厚度在20mm以內時，混凝土強度與厚度成正比，在厚度超過20mm時，混凝土強度與其成反比關系。

5回彈法檢測混凝土強度的優化措施

5.1合理采取養護技術

混凝土在終凝過程中會生成碳酸鈣硬層覆蓋于混凝土表層，這一層結硬層的存在會導致回彈值產生一定的增加，同時說明，當混凝土材質相同時，混凝土的回彈值會隨著養護齡期的增大而增大。所以，在進行回彈值檢測的時候，首先需要做的就是進行養護方法的選擇，然后根據混凝土的養護狀態結果對回彈值來進行一定的修正。在對混凝土進行養護的時候，工作人員應當充分了解不同養護方法對混凝土強度的影響，若選擇自然養護法，則要先將混凝土靜置不少于7d，在混凝土表面徹底干燥后，再進行回彈檢測。檢測時，要選擇一個適當地測量區域，在進行敲打的時候需要避開混凝土表面之上的蜂窩以及麻面，選擇光滑的點進行敲打。

5.2鋼筋保護層厚度標記

在對混凝土底面進行強度檢測時，利用其他混凝土構件堆載在表面，消除振動對回彈值的影響。利用電磁感應儀掃描混凝土檢測區域是否存在鋼筋，并對保護層較厚的區域進行標記?；貜棞y試時，避開標記區域，最大程度降低鋼筋保護層厚度對檢測結果的干擾。同時，在規避鋼筋保護層厚度較大的區域時，還需要保證其他測區間的最大距離不超過2m，且測區中心位置與混凝土頂端的垂直距離在0.3m～0.5m范圍內，以提高混凝土對鋼筋的約束力。同時，利用鉆芯法修正混凝土的澆筑面，盡可能提高回彈法檢測結果的準確性。

6結論

回彈法檢測混凝土強度是監測工程質量最有效、最直接的手段之一，能夠為施工質量的控制提供主要的數據依據。通過分析可能影響混凝土強度檢測結果的主要因素，并有針對性地采取優化措施，對混凝土性能的發揮具有非常重要的作用，也可提高混凝土在建設中的應用效率。

參考文獻

[1]江輝.基于超聲回彈法鋼筋混凝土框架結構強度檢測研究[J].福建建材，2022（01）：22-26.

[2]彭少軍.回彈法檢測混凝土強度的影響因素分析[J].江西建材，2021（08）：49-50.

[3]王兵.淺談回彈法檢測泵送混凝土抗壓強度的影響因素[J].江淮水利科技，2021（04）：22-23.

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[5]柏光山，王迪，張廣棟等.回彈法檢測混凝土抗壓強度影響因素的分析[J].磚瓦，2021（03）：51-52.