宋云濤，李春強(qiáng)

（1．南水北調(diào)中線建管局 河北直管建管部，河北 石家莊 050000；2．河北省水利工程局 第八工程處，河北 石家莊 050000）

0 引言

在南水北調(diào)工程中，檢測(cè)建筑物混凝土抗壓強(qiáng)度是一項(xiàng)常規(guī)且重要的任務(wù)。回彈法是檢查混凝土抗壓強(qiáng)度的一種重要手段，其原理是通過(guò)彈擊被測(cè)物表面獲得回彈值，以回彈值推定被測(cè)物的抗壓強(qiáng)度［1］。該方法適用于抗壓強(qiáng)度10～60 MPa的混凝土，基本上能夠滿足南水北調(diào)工程中大部分混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)的需要。

數(shù)字回彈儀能夠直接記錄回彈數(shù)據(jù)、自動(dòng)計(jì)算強(qiáng)度，可以現(xiàn)場(chǎng)直接得出檢測(cè)結(jié)果，迅速判斷工程實(shí)體質(zhì)量，找出薄弱環(huán)節(jié)。南水北調(diào)中線工程配備的回彈儀是HT225W全自動(dòng)數(shù)字式，其使用的環(huán)境溫度為－4℃～40℃［2］，適用厚度不大于 60 cm 或骨料最大粒徑不大于40 mm的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件［3］。筆者分析了該數(shù)字回彈儀檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法及注意事項(xiàng)。

1 石門(mén)河倒虹吸工程概況

南水北調(diào)中線一期工程石門(mén)河渠道倒虹吸施工標(biāo)段位于河南省輝縣市趙固鄉(xiāng)大砂窩村西北1．5 km處，總長(zhǎng)1 550 m，其中建筑物倒虹吸管身段水平投影長(zhǎng)1 015 m，進(jìn)口漸變段、閘室段長(zhǎng)68 m，出口閘室、漸變段長(zhǎng)93 m。該倒虹吸結(jié)構(gòu)形式為箱式，三孔一聯(lián)，單孔寬 6．9 m、高 6．9 m，總共 69 個(gè)管節(jié)，混凝土澆筑量12．6萬(wàn)m3。為了控制混凝土工程質(zhì)量，該標(biāo)段采用了回彈法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行抽測(cè)。

2 回彈儀的檢定、率定及保養(yǎng)

2．1 回彈儀的檢定

回彈儀檢定周期為半年［1］?；貜梼x具有下列情況之一時(shí)，應(yīng)送到法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)，按照國(guó)家現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《回彈儀》（JJG817）對(duì)回彈儀進(jìn)行檢定。（1）新回彈儀啟用前。（2）超過(guò)檢定有效期限（有效期為半年）。（3）數(shù)字式回彈儀顯示的回彈值與指針直讀示值相差大于 1［1］。（4）經(jīng)常規(guī)保養(yǎng)后，鋼砧率定值不合格。將回彈儀在洛氏硬度HRC為60±2的鋼砧上，回彈儀的率定值應(yīng)為 80±2［1］。 （5）遭受?chē)?yán)重撞擊或其他損害。

當(dāng)回彈儀不符合標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，不得用于工程檢測(cè)。本次使用的回彈儀為北京康科瑞工程檢測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HT225W型全自動(dòng)數(shù)字式回彈儀。該回彈儀具有國(guó)家批準(zhǔn)使用的生產(chǎn)許可證和出廠合格證，回彈儀的檢定在有效期內(nèi)。

2．2 回彈儀的率定

在工程檢測(cè)前后，回彈儀應(yīng)在鋼砧上作率定試驗(yàn)。率定試驗(yàn)宜在室溫為5℃～35℃的干燥條件下進(jìn)行，所用的砧鐵應(yīng)每2年送到授權(quán)的計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)［2］。進(jìn)行回彈儀率定試驗(yàn)時(shí)，鋼砧表面應(yīng)干燥、清潔，并穩(wěn)固地平放在剛度大的物體上。測(cè)定回彈值時(shí)，取連續(xù)向下彈擊3次的穩(wěn)定回彈平均值。彈擊桿應(yīng)分4次旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)宜為90°，彈擊桿每旋轉(zhuǎn)一次的率定平均值應(yīng)為80±2［1］。

本工程在使用回彈儀前，對(duì)回彈儀進(jìn)行了鋼砧率定，4個(gè)方向的回彈值分別為 79、80、80、80， 率定結(jié)果符合規(guī)范80±2的要求。

2．3 回彈儀的保養(yǎng)

回彈儀彈擊次數(shù)超過(guò)2000次或在鋼砧上的率定值不合格時(shí)［2］，都應(yīng)進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)。常規(guī)保養(yǎng)應(yīng)符合下列規(guī)定。

（1）使彈擊錘脫鉤，取出機(jī)芯，卸下彈擊桿，然后取出里面的緩沖壓簧、彈擊錘、彈擊拉簧和拉簧座。（2）清洗機(jī)芯各零部件，重點(diǎn)清洗中心導(dǎo)桿、彈擊錘、彈擊桿的內(nèi)孔和沖擊面。清洗后，應(yīng)在中心導(dǎo)桿上薄薄涂抹鐘表油，其他零部件均不得抹油。（3）清理機(jī)殼內(nèi)壁，卸下刻度尺并應(yīng)檢查指針 （摩擦力應(yīng)為0．5～0．8N）。 （4）不得旋轉(zhuǎn)尾蓋上已定位緊固的調(diào)零螺絲。（5）不得自制或更換零部件。（6）保養(yǎng)后，應(yīng)重新進(jìn)行鋼砧率定試驗(yàn)［2］。

回彈儀使用完畢后，應(yīng)使彈擊桿伸出機(jī)殼，清除彈擊桿、桿前的端球面、刻度尺表面和外殼上的污垢和塵土?；貜梼x不用時(shí)，應(yīng)將彈擊桿壓入儀器內(nèi)，經(jīng)彈擊后，再按下按鈕，鎖住機(jī)芯，然后將回彈儀裝入儀器箱，平放在干燥陰涼處［2］。

2．4 數(shù)字式回彈儀使用注意事項(xiàng)

使用數(shù)字回彈儀時(shí)，應(yīng)避免進(jìn)水、避免高溫（＞50℃）、避免靠近非常強(qiáng)的磁場(chǎng)，如大型電磁鐵、大型變壓器等。儀器長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)，請(qǐng)取出電池，避免電池漏液對(duì)電路造成損壞。另外，未經(jīng)允許，請(qǐng)勿打開(kāi)儀器機(jī)殼。

3 回彈值的測(cè)量

3．1 測(cè)區(qū)和測(cè)點(diǎn)布置

3．1．1 測(cè)區(qū)布置

測(cè)區(qū)布置原則為：（1）每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測(cè)區(qū)數(shù)不應(yīng)少于 10個(gè)［4］。 但對(duì)某一方向尺寸小于 4．5 m、且另一方向尺寸小于0．3 m的構(gòu)件，測(cè)區(qū)數(shù)量可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于5個(gè)。（2）測(cè)區(qū)的面積不宜大于0．04 m2，相鄰兩個(gè)測(cè)區(qū)的間距應(yīng)控制在2 m以內(nèi)，測(cè)區(qū)離構(gòu)件端部或施工縫邊緣的距離大于等于0．2 m、小于等于0．5 m。（3）在構(gòu)件的重要部位及薄弱部位應(yīng)布置測(cè)區(qū)，并應(yīng)避開(kāi)預(yù)埋件。（4）檢測(cè)面應(yīng)為混凝土原漿面，并應(yīng)清潔、平整，不應(yīng)有疏松層、浮漿、油垢、涂層以及蜂窩、麻面。（5）對(duì)彈擊時(shí)產(chǎn)生顫動(dòng)的薄壁、小型構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行固定。

本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，隨機(jī)選取了10個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè) （檢測(cè)部位混凝土齡期均超過(guò)28 d），其中，進(jìn)口閘室段1個(gè)（設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C25）、出口閘室段2個(gè)（設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C25）、管身段7個(gè)（設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C30）。每個(gè)構(gòu)件選取清潔、平整、無(wú)蜂窩的表面布置10個(gè)測(cè)區(qū)（共布設(shè)了100個(gè)測(cè)區(qū)），每個(gè)測(cè)區(qū)用粉筆標(biāo)示出20 cm×20 cm大小的矩形，并依次編號(hào)，以便于后期對(duì)應(yīng)查找。

3．1．2 測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)點(diǎn)宜在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)均勻分布。相鄰兩測(cè)點(diǎn)的凈距不宜小于20 mm，測(cè)點(diǎn)距外露鋼筋、預(yù)埋件的距離不宜小于30 mm，測(cè)點(diǎn)不應(yīng)在氣孔或外露石子上。同一測(cè)點(diǎn)只應(yīng)彈擊一次，每一測(cè)區(qū)應(yīng)記取16個(gè)回彈值。當(dāng)出現(xiàn)回彈值過(guò)高或過(guò)低，應(yīng)查明原因?？稍谠摐y(cè)點(diǎn)附近（約 30 mm）補(bǔ)測(cè)，舍棄原測(cè)點(diǎn)［2］。

3．2 回彈儀操作步驟

（1）開(kāi)機(jī)。連接好回彈儀和主機(jī)后，開(kāi)機(jī)。當(dāng)開(kāi)機(jī)畫(huà)面中顯示電量不足或電壓＜7．0 V時(shí)，請(qǐng)更換電池。換電池時(shí)，注意電池的正負(fù)極。

（2）選擇回彈儀。選擇的回彈儀編號(hào)必須與使用的回彈儀一致，否則測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。

（3）參數(shù)設(shè)置。選擇回彈法測(cè)試，并進(jìn)行以下設(shè)置。根據(jù)工程實(shí)際情況，依次設(shè)置構(gòu)件號(hào)、測(cè)區(qū)數(shù)、測(cè)試面、測(cè)試角度、是否泵送混凝土等。構(gòu)件號(hào)可任意設(shè)置，本系統(tǒng)支持重號(hào)；測(cè)區(qū)數(shù)目可在01～20之間任意設(shè)置；測(cè)試面參數(shù)可設(shè)為側(cè)面、表面或底面；角度參數(shù)可設(shè)向上 90°、向上 60°、向上 45°、向上 30°、水平 0°、向下 30°、向下 45°、向下 60°、向下 90°；泵送參數(shù)可設(shè)為“泵送”（泵送混凝土）或“非泵送”（非泵送混凝土）。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本次回彈儀參數(shù)設(shè)置為：測(cè)區(qū)數(shù)為10，測(cè)試面為側(cè)面，測(cè)試角度為水平0°，泵送參數(shù)設(shè)定為非泵送。

（4）回彈值測(cè)試。參數(shù)設(shè)置完之后，按“確定”鍵，即開(kāi)始進(jìn)行回彈測(cè)試。一個(gè)測(cè)區(qū)16個(gè)回彈值測(cè)完后，蜂鳴器發(fā)出響聲，按確定鍵，進(jìn)行下一個(gè)測(cè)區(qū)的測(cè)試。如果要修改某一個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，則在蜂鳴器發(fā)出響聲后，按鍵，移動(dòng)光標(biāo)到該測(cè)點(diǎn)上，按“刪除”鍵，刪除數(shù)據(jù)，然后，重新彈擊一次。完成修改后，按確定鍵，進(jìn)入下一個(gè)測(cè)區(qū)測(cè)試。每個(gè)構(gòu)件測(cè)試完成后，回彈數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存在儀器中，儀器內(nèi)的構(gòu)件編號(hào)自動(dòng)加1，其他各種參數(shù)不變，然后逐一進(jìn)行下個(gè)構(gòu)件的測(cè)試。儲(chǔ)存在回彈儀內(nèi)的數(shù)據(jù)可以通過(guò)USB或串口數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X上，通過(guò)數(shù)字回彈儀電腦處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和分析，最終生成檢測(cè)報(bào)告。

在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，回彈儀的軸線應(yīng)始終垂直于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土檢測(cè)面，緩慢均勻施壓，準(zhǔn)確讀數(shù)， 快速?gòu)?fù)位［4］。

3．3 數(shù)據(jù)分析查看

當(dāng)全部測(cè)區(qū)測(cè)試完成后，用戶可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析查看或進(jìn)行新構(gòu)件的測(cè)試。回彈法數(shù)據(jù)分析查看可以選擇規(guī)程和輸入碳化深度值，并計(jì)算混凝土強(qiáng)度推定值。

3．3．1 碳化深度值測(cè)量

回彈值測(cè)量完畢后，應(yīng)在有代表性的位置上測(cè)量碳化深度值 （測(cè)點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于構(gòu)件測(cè)區(qū)數(shù)的30%）。所有測(cè)點(diǎn)的平均值為該構(gòu)件每測(cè)區(qū)的碳化深度值。當(dāng)碳化深度值極差大于2．0 mm時(shí)，應(yīng)在每一測(cè)區(qū)測(cè)量碳化深度值。

碳化深度值測(cè)量可采用電動(dòng)沖擊鉆、φ18～φ22的鉆或釬子在測(cè)區(qū)表面形成直徑15 mm的孔［5］，孔深度應(yīng)大于混凝土的碳化深度?？锥粗械姆勰┖退樾紤?yīng)除凈，但不得用水擦洗。同時(shí)，應(yīng)采用濃度為1%的酚酞乙醇溶液（含20%的蒸餾水）滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處。當(dāng)已碳化與未碳化界線清楚時(shí)，用深度測(cè)量工具測(cè)量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離（不變色區(qū)的深度），測(cè)量不應(yīng)少于3次（每次讀數(shù)精確至0．5mm），取其平均值。當(dāng)測(cè)量的碳化深度小于0．4mm時(shí)，則按無(wú)碳化處理［4］。 混凝土如果剛達(dá)到齡期，由于碳化時(shí)間較短，碳化深度較淺，可以不用測(cè)量碳化深度。

本工程每個(gè)構(gòu)件選取3處進(jìn)行碳化值的檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用φ20釬子在測(cè)區(qū)表面鑿成直徑15 mm、深度約15mm的孔，采用吹風(fēng)球把孔洞中的粉末和碎屑清除干凈，使用棉簽將濃度為1%的酚酞乙醇溶液涂抹在孔洞內(nèi)壁，最后測(cè)量不變色區(qū)的深度即為碳化值，3個(gè)部位取平均值作為這個(gè)構(gòu)件的碳化值。

3．3．2 混凝土強(qiáng)度推定值的計(jì)算

先用上、下鍵選擇構(gòu)件，按確定鍵進(jìn)行規(guī)程和碳化深度的設(shè)置。然后，用左、右鍵選擇測(cè)區(qū)號(hào)，按上、下鍵調(diào)整碳化值，選擇完成后，按“確定”鍵，儀器即可計(jì)算出每個(gè)構(gòu)件的回彈平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、回彈推定值等，現(xiàn)場(chǎng)可判斷出測(cè)試部位的質(zhì)量是否合格。石門(mén)河倒虹吸回彈數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。判定結(jié)果全部為合格。

表1 石門(mén)河倒虹吸混凝土回彈檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of Shimen river inverted siphon concrete springback test data

由表1可以看出，本次檢測(cè)所有構(gòu)件回彈強(qiáng)度推定值均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，均判定為符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土抗壓強(qiáng)度是混凝土的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)，而南水北調(diào)工程線路長(zhǎng)、建筑物眾多、混凝土工程量巨大，其混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)任務(wù)相當(dāng)繁重。數(shù)字回彈儀將數(shù)據(jù)采集、顯示、儲(chǔ)存、強(qiáng)度計(jì)算等功能集于一身，是目前獲取混凝土抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的最快速、最簡(jiǎn)單和最經(jīng)濟(jì)的測(cè)試方法，其推廣使用對(duì)南水北調(diào)工程混凝土質(zhì)量控制能夠起到積極作用。

參考規(guī)范：

［1］ JGJ817－2011，回彈儀［S］．

［2］JGJ／T 23－2011，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程［S］．

［3］ DL ／T5150－2001，水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］．

［4］ SL352－2006，水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］．

［5］杜明昕．測(cè)量混凝土碳化深度值新法［J］．工業(yè)建筑，1992（7）：57－57．