溫振斌

廣東省云浮市云城區(qū)建設局 建筑質量安全監(jiān)督站 527300

摘要：工程結構質量的檢測方法發(fā)展迅速，有很多技術已不斷創(chuàng)新、精進，被運用到實際現(xiàn)場檢測當中，為提高檢測質量提供了優(yōu)越的保障。筆者結合實踐及工程結構質量的檢測方法：回彈法、鉆芯法、超聲回彈綜合法研究混凝土強度檢驗。

關鍵詞：檢測技術；回彈法；超聲回彈；鉆芯法

隨著經(jīng)濟建設迅速發(fā)展，建筑施工質量問題日益突出。工程結構質量的檢測方法發(fā)展迅速，有很多技術已不斷創(chuàng)新、精進，被運用到實際現(xiàn)場檢測當中，檢測技術是建筑物可靠性鑒定所依賴的重要工程技術，它們的開發(fā)和應用在相當程度上決定著可靠性鑒定的水平。但是當前檢測技術仍然存在弊端，影響著檢測結果的真實性和準確性，為進一步加強對建筑工程質量的監(jiān)督和管理。有必要對工程結構質量的檢測方法進行研究。

1回彈法

回彈法是利用回彈儀檢測普通混凝土強度結構構件抗壓強度的方法。

1.1基本原理

由于混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間存在某種關系，混凝土表面受到回彈儀的彈擊將產(chǎn)生塑性變形和彈性變形，將彈性變形能量（剩余能量）與彈擊能量（初始能量）之比定義為回彈值，這就是回彈儀的基本工作原理。

1.2回彈法檢測要點

⑴回彈儀結構示意圖：

⑵測區(qū)及測點布置：

①當按單個構件檢測時，應在構件上均勻布置測區(qū)，每個構件上的測區(qū)數(shù)不應少于10個，對某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的構件，其測區(qū)數(shù)量可適當減少，但不應少于5個。

②對同批構件按批抽樣檢測時，被測構件應隨機抽取，抽樣數(shù)不應少于同批構件的30%且不應少于10件，每個構件上的測區(qū)數(shù)不應少于10個，對某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的構件，其測區(qū)數(shù)量可適當減少，但不應少于5個。

⑶構件的測區(qū)，應滿足下列要求：

①測區(qū)宜布置在構件混凝土澆筑方向兩個對稱的側面，也可選在一個可測的側面；②測區(qū)均勻布置，相鄰兩測區(qū)的間距不應大于2m內；③測區(qū)應避開鋼筋密集區(qū)和預埋件；④測區(qū)尺寸宜為200mm×200mm；⑤檢測面應清潔、平整。不應有接縫、飾面層、浮漿和油垢，并避開蜂窩、麻面，必要時可用砂輪清除雜物和磨平不平整處，且清除殘留粉塵。

⑷回彈值檢測與計算：

①測量回彈值應在每個測區(qū)彈擊16點；每個測點的回彈值，測讀精確度至1。

②測區(qū)回彈代表值應從該測區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，其余10個有效回彈值應按下式計算：

（1-1）

式中R是測區(qū)回彈代表值，取有效檢測數(shù)據(jù)的平均值，精確到0.1；

是第i個測點的有效回彈值。

1.3 結構混凝土抗壓強度的計算及推定

⑴測區(qū)混凝土抗壓強度換算值按下式計算：

（1-2）

式中 是第i個測區(qū)混凝土抗壓強度換算值（MPa），精確到0.1 MPa；

⑵測區(qū)混凝土抗壓強度換算值的平均值和標準差應按下式計算：

（1-3）

（1-4）

式中是結構或構件第i個測區(qū)的混凝土抗壓強度換算值（MPa），精確至0.1 MPa；是結構或構件測區(qū)混凝土抗壓強度換算值的平均值（MPa），精確至0.1 MPa；

是結構或構件第i個測區(qū)混凝土抗壓強度換算值的標準差（MPa），精確至0.01 MPa；

n 是測區(qū)數(shù)。

⑶當結構或構件中測區(qū)數(shù)少于10個時，混凝土抗壓強度推定值取測區(qū)強度最小值： （1-5）

式中，是結構或構件最小的測區(qū)混凝土抗壓強度換算值（MPa），精確至0.1 MPa；

⑷當結構或構件中測區(qū)數(shù)不少于10個或按批量檢測時，按下式推定強度：

（1-6）

對按批量檢測的構件，當一批構件的測區(qū)混凝土抗壓強度標準差出現(xiàn)下列情況之一時，該批構件應全部按單個構件進行強度推定：

①一批構件的混凝土抗壓強度換算值的平均值<25.0MPa，標準差>4.50MPa。②一批構件的混凝土抗壓強度換算值的平均值=25.0～50.0MPa，標準差>5.50MPa。③一批構件的混凝土抗壓強度換算值的平均值>50.0MPa，標準差>6.50MPa。用回彈法測得的混凝土強度換算值、平均值、標準差及強度推定值不能參加混凝土抗壓強度的評定。只能作為是否應進行處理的依據(jù)。

2 超聲回彈綜合法

超聲回彈綜合法：采用低頻超聲波檢測儀和標準動能為2.207J的回彈儀，在結構或構件混凝土同一測區(qū)分別測量聲時（t）及回彈值（R），利用已建立的測強公式，推算測區(qū)混凝土強度值（fccu）的一種方法。

2.1基本原理

混凝土聲速（v）一般在4000-5000km/s之間變化?；炷翉姸龋╢）與聲速（v）之間有較好的相關性。混凝土強度越高，其聲速也越快。當知道f-v之間的關系曲線后，測出結構物混凝土的聲速就可以推算結構物混凝土的強度。

方法構成：超聲法+回彈法

圖2 超聲回彈原理示意圖

2.2超聲回彈綜合法檢測要點

⑴適用范圍：①采用材料、拌合用水符合國家有關標準；②人工或一般機械攪拌的混凝土或泵送混凝土；③自然養(yǎng)護；④齡期7～2000d；⑤混凝土強度10～70Mpa。

⑵測區(qū)及測點布置：

按單個構件檢測，構件上均勻布置測區(qū)，每個構件上測區(qū)數(shù)不少于10個；如某一方向尺寸<4.5m，且另一方向尺寸≤0.3m構件，其測區(qū)數(shù)不少于5個。按批構件抽樣檢測，構件抽樣數(shù)量不少于同批構件30%，且不少于10個構件，同批構件要符合下列條件：混凝土強度等級相同；混凝土原材料、配合比、成型工藝、養(yǎng)護條件及齡期基本相同；構件種類相同；施工階段所處狀態(tài)相同。

⑶測區(qū)布置要求：①條件允許，測區(qū)優(yōu)先布置在構件混凝土澆筑方向的側面，測區(qū)可在構件的兩個對應面、相鄰面（角測）或同一面上（平測）布置；②均勻分布，相鄰兩測區(qū)間距不宜大于2m；③避開鋼筋密集區(qū)和預埋件；④測區(qū)尺寸宜為200mm×200mm；平測時宜為400mm×400mm；⑤結構或構件上的測區(qū)注明編號，記錄測區(qū)位置和外觀質量情況。

圖3測區(qū)測點分布圖 圖4 超聲回彈法測區(qū)布置示意圖

⑷回彈值測量與計算：①測區(qū)內應先回彈測試，后進行超聲測試。②回彈值測量及回彈值計算同《回彈法檢測混凝土強度》要求，角度修正、澆筑面修正（碳化不需要考慮）、平均值計算。

⑸超聲聲速測量與計算：①超聲測點布置在回彈測試的同一測區(qū)內，每個測區(qū)布置3個測點；②優(yōu)先采用對測或角測，無條件時，采用單面平測；③換能器與混凝土耦合良好；④測試的聲時值應精確至0.1μs。超聲測距的測量精確到1.0mm，誤差不大于±1%，聲速計算精確到0.01km/。

2.3 超聲回彈綜合法推定結構混凝土抗壓強度

⑴結構或構件中第i個測區(qū)的混凝土抗壓強度換算值，可按本細則第4節(jié)和第5節(jié)的規(guī)定求得修正后的測區(qū)回彈代表值Rai和聲速代表值υai后，可按下列測區(qū)混凝土抗壓強度換算公式計算：

（2-1）

式中是第i個測區(qū)混凝土抗壓強度換算值（MPa），精確至0.1 MPa。

⑵當結構或構件中的測區(qū)數(shù)不少于10個時，各測區(qū)混凝土抗壓強度換算值的平均值和標準差按下列公式計算：

（2-2）

（2-3）

式中是結構或構件第i各測區(qū)的混凝土抗壓強度換算值（MPa）；精確到0.1 MPa；是結構或構件測區(qū)的混凝土抗壓強度換算值的平均值（MPa），精確到0.1 MPa；

是結構或構件測區(qū)的混凝土抗壓強度換算值的標準差（MPa），精確到0.01 MPa；

n 是測區(qū)數(shù)。

⑶結構或構件混凝土抗壓強度推定值，應按下列規(guī)定確定：

①當結構或構件的測區(qū)抗壓強度換算值中出現(xiàn)小于10.0MPa的值時，該構件的混凝土推定值fcu，e取小于10.0MPa。

②當結構或構件的測區(qū)抗壓強度換算值中出現(xiàn)大于70.0MPa的值時，該構件的混凝土推定值fcu，e取大于70.0MPa。

角測方法：當混凝土被測部位只能提供兩個相鄰表面時，雖然無法進行對測，但可以采用丁角方法檢測。即將一對F、S換能器分別耦合于被測構件的兩個相鄰表面進行逐點測試，兩個換能器的軸線形成90°夾角。例如：檢測旁邊存在墻體、管道等障礙物的混凝土柱子。每個測區(qū)布置3個測點，換能器布置如下：

平測法：當混凝土被測部位只能提供一個測試表面時，可采用平測法檢測。將一對F、S換能器置于被測結構同一表面，以一定測試距離進行逐點檢測。（一個表面可供測量）每個測區(qū)布置3個測點。

布置超聲平測點時，宜使發(fā)射和接收換能器的連線與附近鋼筋軸線40°-50°，超聲測距l(xiāng)宜采用350-450mm。

2.4超聲回彈綜合法的特點

⑴與單一法相比能較全面反映混凝土質量回彈法只能以混凝土表面彈性特征來反映混凝土的強度。當混凝土內外質量基本一致時其相關性較好，但當混凝土強度較低時，其塑性變形較大，回彈值不太敏感；所以回彈法難以全面反映結構混凝土實際強度。

超聲法是基于超聲脈沖波在混凝土中傳播速度與混凝土抗壓強度之間的相關關系，超聲波可以穿透整個斷面，故能較全面反映被測部位的混凝土質量。

超聲回彈綜合法測定強度，既能反映混凝土的彈性，又能反映混凝土的塑性；既能反映表面狀態(tài)，又能反映內部構造，內外結合，故能較全面反映結構混凝土的質量，以及在混凝土較低與較高強度之間彌補單一法不足。

⑵抵消或減少某些因素的影響，提高測試精度

單一法都是通過某一物理參數(shù)推定混凝土強度的，其測試的精度和所受的影響是不同的。如超聲法除受骨料影響外，還與齡期、含水量有關；回彈法除受表面狀態(tài)影響外，也受齡期和含水量影響。如含水量隨著齡期增長、混凝土強度增長而減小、但聲速增大，混凝土含水量減少聲速降低，而對回彈值來說恰好相反；回彈值隨著混凝土強度增長而增加，同時混凝土表層水份減少和碳化影響，會使回彈值偏高。

圖5 角測法換能器布置示意圖

3鉆芯法

鉆芯法是利用專用鉆芯機從被檢測的結構或構件上直接鉆取圓柱型的混凝土芯樣，并根據(jù)芯樣的抗壓試驗強度來推定混凝土的抗壓強度，是較為直觀可靠的檢測混凝土強度或觀察混凝土內部質量的局部半破損現(xiàn)場檢測方法。

3.1 鉆芯法檢測要點

3.1.1鉆芯位置基本要求：

①結構或構件受力較小的部位；②混凝土強度質量具有代表性的部位；③便于鉆芯機安放與操作的部位；④避開主筋、預埋件和管線的位置，并盡量避開其它鋼筋。

3.1.2鉆芯數(shù)量：

①按單個構件檢測時，每個構件數(shù)量不少于3個，較小構件，不少于2個。②構件的局部區(qū)域檢測時：根據(jù)構件情況，確定芯樣的位置，數(shù)量，深度。③大型基礎或大面積墻體分成若干區(qū)域。

3.2 鉆芯法推定混凝土抗壓強度

混凝土芯樣抗壓強度換算值，應按下列公式計算：

（3-1）

強度推定可分批量推定和單個構件推定兩種。

按批量推定時，同規(guī)格芯樣試件的數(shù)量應根據(jù)同一檢測批中樣本容量的大小確定，但不應少于15個。

在推定混凝土抗壓強度時，應給出推定強度的推定區(qū)間，推定區(qū)間的上限值和下限值應分別按下列公式計算：

（3-2）

（3-3）

平均值計算公式： （3-4）

標準差計算公式： （3-5）