建筑工程中混凝土強度的檢測方法

吳飛WU Fei

（巨野縣住房和城鄉建設局，菏澤 274900）

0 引言

混凝土是建筑工程中常用的一種材料，其質量直接影響到建筑物的安全性和使用壽命。所以，對建筑項目進行質量檢驗至關重要，強度是影響混凝土其他性能的重要因素。混凝土的強度測試有多種方法，包括試塊法、回彈法、超聲波法、鉆芯法、拉拔法等，各有優劣。據此，本文以某高速公路項目為例，采用回彈法對該建筑工程中混凝土的強度進行檢測。

1 建筑工程混凝質檢常見的問題

在施工過程中，混凝土的質量檢驗是施工過程中十分關鍵的一步，它直接影響到施工過程中的質量與安全。在混凝土施工過程中，存在很多常見問題，需要混凝土檢驗人員及時發現和解決。建筑工程混凝土質檢常見問題特征及處理方式如表1 所示。

表1 建筑工程混凝土質檢常見問題特征及處理方式

在建筑工程中，混凝土是最重要的材料，它對工程的質量起到了至關重要的作用。強度高則使用壽命較長，耐磨抗壓性能也相應較高；而如果混凝土的強度太弱，容易帶來一系列的起砂起灰、開裂、耐磨性差、抗滲性差等缺點，還需要一筆較大資金對其進行翻新。回彈法是混凝土結構現場檢測中常用的一種非破損試驗方法。

2 回彈法檢測

回彈法檢測原理是利用回彈錘在混凝土表面的反彈情況，推算出混凝土的強度、密度等質量指標。具體過程是將回彈錘在混凝土表面平穩地垂直落下，然后根據回彈高度計算出混凝土的彈性模量，再通過經驗公式進行計算從而得出混凝土的強度等指標。

相較于其他檢測方法，回彈法檢測具有以下優勢：

①便捷快速：回彈法檢測無需取樣試驗，只需要在混凝土表面進行回彈測量即可，檢測速度更快，能夠大大節省時間成本。

②準確可靠：回彈法檢測采用先進的儀器設備，能夠實現高精度測量，結果更為準確可靠。

③廣泛適用：回彈法檢測適用于各種混凝土結構，無論是新建還是老化的混凝土都能夠進行檢測，具有廣泛的適用性。

回彈法檢測也存在一些局限性，比如不適用于表面不平整的混凝土結構、無法測量深層結構等。因此在實際應用中需要根據具體情況選擇合適的方法進行混凝土質量檢測。

3 案例分析

3.1 工程概況

隨著交通事業的發展，高速公路建設已成為國家重點工程。某高速公路工程中，主橋長度約為線路全長的95%，其設計方法是通過主橋設計來實現的。其中大部分都是預張預應力混凝土工字梁，采用了預張預應力混凝土工字梁。為確保施工質量，在施工過程中采取了“全張拉法”，按設計圖的規定，梁的強度必須在85%以上，28 天后才能進行“全張”。為了提高周轉效率，研發了一套自動控制熱模蒸汽養生模板系統，一般情況下，只需要2 到3 天就可以放張出廠，大大降低了工程周期和人工成本。同時，還對梁體結構進行了優化設計，采用了輕量化的材料，使得每片梁體的重量得到了有效的降低，進一步降低了工程成本。

3.2 試驗方法

按照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》中的規定，在預制梁施工現場，制備出51 個規格為150x150x150mm 的C70 混凝土抗壓強度試件。試件的養護條件與預制梁的養護條件一樣，其抗壓強度齡期為2～29 天，其中2～7 天、14 天和28 天的試件數量為2～7 塊，其余齡期試件數量為1 塊。通過這些試件的測試，可以對混凝土的抗壓強度進行評估和控制，確保預制梁的質量和安全性能。

試驗前，為了保證儀表達到校準的標準，首先用兩種高強度的金屬砧板對其進行率定。把樣品放到壓力機上，把樣品壓至大約60kN，并維持這個壓力。然后，采用4.5 J型超高強度回彈裝置，分別在兩條對角線上進行8 次測量，共計16 個測點，并進行試驗。試驗結束后，卸載并將試件轉動90 度，放置于壓力機中，利用5.5J 高強回彈儀，在其他兩個相反的側面上，對8 個測點進行彈擊，共計16 個測點，并將試驗結果進行記錄。試驗結束后，必須將試驗樣品的重量降到最低。其施工方法為：將試樣兩側置于上、下兩塊承載板中間，按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》中的規定，對其施加荷載，直至其失效為止。在此過程中，需要計算試件的抗壓強度實測值。通過降重處理，可以保證試件的準確性和可靠性，從而更好地評估材料的性能。

3.3 實驗結果

3.3.1 回彈代表值比較

根據與試件對應的2 組16 個測點的回彈值，除去3個最大值和3 個最小值，再將剩余10 個有效回彈值的平均值，即為該試件中兩種高強回彈儀的回彈代表值。在4.5J 和5.5J 的高強回彈儀上，有代表性的回彈值如表2所示。

圖1 兩種強度試樣的彈性表征值散點圖

表2 兩種回彈儀換算強度值與抗壓強度值差值統計表 單位：MPa

針對高強回彈儀的對比結果，可以通過降重來解決5.5J 高強回彈儀回彈距離較短的問題。降重是指在高強回彈儀的基礎上增加附加重量，以達到消耗相同勢能的目的，從而提高回彈距離。在5.5J 高強回彈儀中增加適當的附加重量，可以有效地降低拉力彈簧的剛度系數，從而提高回彈距離。通過降重技術，可以在保持高強回彈儀其他參數不變的情況下，有效地提高回彈距離，達到更準確的測試結果。

3.3.2 回彈換算值與試件抗壓強度值比較

本次實驗使用4.5J 和5.5J 高強回彈儀測試不同齡期混凝土試件的回彈值，并按照《高強混凝土強度檢測技術規程》附錄A 和附錄B 中的強度換算表得到了強度換算值。通過對比回彈換算值與試件抗壓強度值，可以看出兩者之間存在一定的關系。對于同一齡期試樣，用5.5 J 的高強度回彈計測得的轉換回彈比用4.5 J 的高強度回彈計測得的轉換回彈與用5.5 J 的高強度回彈更相近。具體結果如圖2 所示。

圖2 兩種高強回彈儀器在不同年齡階段的強度轉換與樣品壓縮強度的關系

由圖2 中的比較可知，這兩臺高強度的回彈儀的強度轉換數值低于試樣的壓縮強度數值。這表明，兩種測量方法得到的強度轉換結果都比較保守，但是這種方法可以使混凝土的真實強度大于測量結果，因此可以保證其回彈性能是合格的。而對于工字形截面梁回彈強度測試，為了確保其符合要求，需要對其進行較大幅度的提高，以便于對其進行施工質量的監控。對于相同的樣品，5.5 J 的強度轉換值要高于4.5 J 的樣品，且與樣品的抗壓強度比較相近。

3.3.3 回彈強度換算值與試件抗壓強度值的差值比較

從直方圖（圖3、圖4）中可以看出，兩臺高強回彈儀的差值分布相似，均呈現出集中分布的趨勢，但是4.5J 高強回彈儀的差值分布相對來說更加集中，差異性更小。而從統計表2 中可以看出，兩種高強回彈儀的平均差值均在可接受范圍內，且標準差相對較小，說明數據的可靠性較高。

圖3 4.5J 高強回彈儀換算強度值與抗壓強度值差值直方圖

圖4 5.5J 高強回彈儀換算強度值與抗壓強度值差值直方圖

3.3.4 回彈代表值與抗壓強度值散點圖同測強曲線的對比

根據圖5 和圖6 的散點圖可以得出，5.5 J 型高密度回彈計所得到的測試數據與樣品的壓縮強度值之間的關系基本上沿回彈譜線的下邊緣進行，其上邊緣與下邊緣處的散點處的坡度大致一致，確保C70 工字形梁回彈強度參數和構造都是合格的。而4.5 J 型的高強度回彈計，其強度曲線冗余度過大，則會造成回彈測試值不高。

圖5 4.5J 高強回彈儀的強度特征值和壓縮強度值的散點圖

圖6 5.5J 高強回彈儀的強度特征值和壓縮強度值的散點圖

3.3.5 兩種高強回彈儀在預制梁廠現場檢測對比

在預制構件生產中，采用兩種不同類型的高強回彈儀，測定了12 個2～3 日齡工字形組合梁板的回彈強度。每片梁分別檢測了10 個測區，共檢測了240 個測區。根據兩種高強回彈儀的回彈強度推定結果（詳見圖7），可以得出梁的整體質量情況。這項工作對于保證梁的質量以及工程的安全至關重要。

圖7 兩種高強回彈儀現場檢測強度推定值折線圖

根據圖7 的比較結果可以看出，5.5J 和4.5J 高強回彈儀之間存在著很大的差異，差值集中在4.4～13.2MPa 之間，平均值為9.2MPa。這個結果基本與室內試件上檢測的差值平均值9.5MPa 相似。此外，結果顯示，5.5 J 的高強回彈與相同養護條件下的相同截面梁抗壓強度相差不大，只有-3.0～3.6MPa，因此5.5J 的高強度回彈較適用于原位測試及強度判斷。由此可以斷定：5.5J 高強回彈儀是一種更加可靠和準確的現場檢測工具。

3.4 實驗結論

①根據該依托項目的情況，采用《高強混凝土強度檢測技術規程》中給出的測試數據，5.5 J 高強回彈測量數據與4.5 J 相比，具有較好的轉換精度。同時，該依托項目中的C70 工字梁需要保證回彈強度數據合格，以確保結構物合格。因此，使用5.5J 高強回彈儀可以確保該工字梁的強度檢測更為準確，并且有合理的富余量。②該C70 混凝土的齡期強度表現出逐漸上升的趨勢，在28 天內，其強變化幅度在10MPa 左右，但在以后的時間內，其變化幅度相對較小。通過對該實驗結果的分析，消除了對該問題的懷疑，為測試高強混凝土的回彈性性能奠定了基礎。

4 結束語

混凝土工程的質量關系到建筑物的穩定性和可靠性。因此，混凝土工程的質檢工作至關重要。混凝土強度是否達到設計要求，是質檢工作中主要問題。如果混凝土強度達不到設計要求，就需要加強原材料管理，對原材料進行嚴格的質量檢查和選擇。對不合格的混凝土進行重新施工或拆除重建。對于已經施工的混凝土結構，可以采取加固、修補等措施，保證結構的安全性和穩定性。總之，混凝土工程的質檢和處理是建筑工程中非常重要的環節，需要嚴格按照規定操作，及時發現問題并采取措施，以確保建筑物的安全和穩定。