姚彬

（上海黃浦建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司 上海 200011）

1 混凝土檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)前混凝土檢測(cè)方法最為主要的方式即為試件檢測(cè)法及無損檢測(cè)法，作為傳統(tǒng)的試件檢測(cè)法，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)原位混凝土質(zhì)量的準(zhǔn)確檢測(cè)，另一方面，采用標(biāo)準(zhǔn)試件的力學(xué)指標(biāo)來預(yù)估結(jié)構(gòu)混凝土性能，未必能揭示混凝土力學(xué)特征值在鋼筋混凝土中結(jié)構(gòu)物各個(gè)部位中的分布，而無損檢測(cè)則更能夠適應(yīng)建筑工程項(xiàng)目的要求。以下內(nèi)容將主要對(duì)常見且比較成熟的無損混凝土檢測(cè)方式進(jìn)行總結(jié)。

1.1 回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土的抗壓強(qiáng)度，是用一個(gè)以彈簧作為驅(qū)動(dòng)的重錘，通過傳力桿彈擊混凝土構(gòu)件的表面，通過測(cè)量重錘被彈回的距離，并且將彈回的距離與彈簧的初始長(zhǎng)度作比，作為強(qiáng)度相應(yīng)的指標(biāo)，來對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行推定。該方法主要是在混凝土構(gòu)件的表面進(jìn)行的，所以實(shí)質(zhì)上屬于表面硬度法，是根據(jù)構(gòu)件的表面硬度與構(gòu)件強(qiáng)度之間的相關(guān)性建立聯(lián)系而形成的一種檢測(cè)技術(shù)。

該方法不受構(gòu)件形狀、大小的限制，檢測(cè)靈活、方便快速，費(fèi)用低廉，現(xiàn)場(chǎng)條件要求低，很容易滿足，檢測(cè)過程不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)組織及使用性能等內(nèi)容產(chǎn)生影響。檢測(cè)結(jié)果主要受以下因素影響：①碳化深度：當(dāng)今混凝土的組成材料里都拌有大量摻合料，這些成分會(huì)形成不同程度的假性碳化；②表面狀態(tài)；③儀器狀態(tài)；④人員操作。多年的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)表明，受制作、養(yǎng)護(hù)等原因影響，回彈檢測(cè)的抗壓強(qiáng)度推定值要低于同條件試件抗壓強(qiáng)度值，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2015）要求，當(dāng)沒有同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度或強(qiáng)度不合格，可采用回彈-取芯法進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 超聲法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度和缺陷

根據(jù)超聲在混凝土中傳播的速度與混凝土構(gòu)件的彈性性質(zhì)之間的緊密關(guān)系，來推斷混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度和內(nèi)部缺陷，同樣，檢測(cè)的過程中不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)組織及使用性能等內(nèi)容產(chǎn)生影響，能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)檢測(cè)，具有良好的重復(fù)性；具有檢測(cè)混凝土質(zhì)地是否均勻的性能，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試強(qiáng)度與測(cè)試缺陷的結(jié)合，將檢測(cè)混凝土強(qiáng)度建立在了無缺陷同時(shí)質(zhì)地均勻的混凝土構(gòu)件基礎(chǔ)上。

但是該方法也容易受到較多因素的影響：①當(dāng)混凝土已經(jīng)斷開，超聲波會(huì)繼續(xù)沿鋼筋傳播。②換能器的配置問題，超聲波波速=頻率×波長(zhǎng)，設(shè)混凝土的聲速4.5km/s時(shí)，50kHz的換能器的波長(zhǎng)為90mm，過大的波長(zhǎng)容易繞過缺陷，因此，選擇換能器的頻率應(yīng)該充分考慮需要檢測(cè)的缺陷尺寸，通常設(shè)定探傷能測(cè)到的最小缺陷尺寸近似于波長(zhǎng)，目前，超聲儀普遍配置的換能器是50kHz，直徑大約40mm，小于換能器直徑的缺陷超聲波檢測(cè)難以被發(fā)現(xiàn)。③混凝土本身屬于非勻質(zhì)材料以及混凝土中水分潮濕也會(huì)造成一定的影響。

1.3 超聲回彈綜合法檢測(cè)技術(shù)混凝土強(qiáng)度

將回彈法與超聲法相互結(jié)合，即通過低頻超聲波檢測(cè)儀與標(biāo)準(zhǔn)能量的回彈儀作為檢測(cè)設(shè)備，在結(jié)構(gòu)混凝土的同一區(qū)域分別檢測(cè)出超聲波傳播的相關(guān)參數(shù)和回彈值，通過已經(jīng)建立的測(cè)強(qiáng)公式來推斷混凝土的強(qiáng)度。與單一的回彈法或者超聲波法相比較而言，超聲回彈綜合檢測(cè)法能夠減少混凝土構(gòu)件齡期及含水率等干擾因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，能夠進(jìn)行互相彌補(bǔ)不足，能夠較全面的反映結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際質(zhì)量，提高檢測(cè)精度。

我國(guó)地域遼闊，原材料品種、結(jié)構(gòu)所處環(huán)境以及生產(chǎn)工藝等因素的不同對(duì)對(duì)聲速值得影響因素很大，導(dǎo)致現(xiàn)行的CECS和JGJ標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)強(qiáng)公式，其聲速權(quán)重只占1%左右，可能體現(xiàn)不出綜合法測(cè)強(qiáng)技術(shù)的優(yōu)越性，上海的地方標(biāo)準(zhǔn)DG/TJ08-2020-2007充分考慮了地方特點(diǎn)，超聲的權(quán)重占16%左右，十多年來實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明該標(biāo)準(zhǔn)中的超聲回彈綜合法測(cè)試精度是很高的。

1.4 鉆芯法檢測(cè)混凝土

利用專用的鉆機(jī)與人造的金剛石鉆頭，從混凝土構(gòu)件中鉆取混凝土芯樣來檢測(cè)混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度并觀察是否存在內(nèi)部缺陷的方法，是一種輕微破損的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。它不需要通過缺陷或者能量與物理量之間的轉(zhuǎn)換來進(jìn)行判斷，往往可以通過肉眼進(jìn)行直觀的觀察，得到可靠與準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。但是由于鉆芯對(duì)混凝土構(gòu)件造成一定程度的損壞，所以大量取芯檢測(cè)的方法得到了一定程度的限制，同時(shí)，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)需要水、電的配合，取樣工作量大，容易受現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，芯樣的制作加工難度大，不符合要求的芯樣無法反映混凝土實(shí)際質(zhì)量，實(shí)際應(yīng)用中可以用芯樣強(qiáng)度驗(yàn)證及修正回彈法來提高非破損檢測(cè)方法的精度。

1.5 拔出法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

將預(yù)埋在混凝土構(gòu)件中的錨固件拔出，通過測(cè)量拔出時(shí)的極限拔出力，結(jié)合預(yù)先已經(jīng)建立的拔出力與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系來檢測(cè)混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，分為兩種類型：①預(yù)埋拔出法：在混凝土構(gòu)件的表面預(yù)埋一個(gè)鋼制的錨固件，硬化之后對(duì)錨固件施力拔出，測(cè)量極限拔出力；②后裝拔出法：預(yù)埋拔出法要求在事先做好準(zhǔn)備，不能在混凝土硬化之后隨機(jī)選擇構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)。為了克服事先計(jì)劃的局限性，在硬化后的構(gòu)件上進(jìn)行鉆孔，將錨固件裝入其中并測(cè)量其極限拉拔力，這種后裝拔出法，更能夠反映混凝土實(shí)際的質(zhì)量水平，拔出法檢測(cè)同樣也是一種破損檢測(cè)方法。在操作過程中應(yīng)特別注意產(chǎn)生偏心受拉，現(xiàn)場(chǎng)需要水、電的配合，容易受現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，鉆孔、磨槽工作量大。

在具體應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的和各種檢測(cè)方法的特點(diǎn)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)條件和施工質(zhì)量的可靠性等因素選擇檢測(cè)方法，必要時(shí)采取多種方法檢測(cè)，并進(jìn)行綜合分析判斷，有效提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

2 檢測(cè)結(jié)果處理措施

通過上面的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)對(duì)混凝土檢測(cè)主要針對(duì)的是強(qiáng)度及缺陷，下面將針對(duì)混凝土構(gòu)件強(qiáng)度不足及內(nèi)部缺陷提出處理措施意見。

混凝土構(gòu)件出現(xiàn)強(qiáng)度不足的情況，主要原因包括原材料質(zhì)量不符合要求、配合比不合理、施工工藝存在問題以及養(yǎng)護(hù)不到位等多個(gè)方面，可以采取下列措施處理：

（1）利用混凝土的后期強(qiáng)度：通常情況下混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨著齡期的增加而提升，一般在干燥環(huán)境下，三個(gè)月齡期的混凝土強(qiáng)度是28d齡期的混凝土強(qiáng)度的1.2倍，一年齡期可以達(dá)到1.35～1.5倍左右。若是通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件的實(shí)際強(qiáng)度距離設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度差距不大，并且結(jié)構(gòu)加荷的時(shí)間又相對(duì)較晚，這種情況下就可以采取加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的方式，利用后期強(qiáng)度來提升混凝土構(gòu)件強(qiáng)度。

（2）減少荷載：混凝土構(gòu)件強(qiáng)度不足的重要表現(xiàn)即為承載力能力下降，在充分考慮經(jīng)濟(jì)性，適用性等因素的前提下，可以采取減少結(jié)構(gòu)荷載的方式來解決。例如采用輕質(zhì)施工材料減輕建筑結(jié)構(gòu)自身重量，或者降低建筑物高度的方式進(jìn)行降低荷載等等。

（3）結(jié)構(gòu)加固：當(dāng)柱混凝土強(qiáng)度不足時(shí)，可以采取外包鋼筋混凝土構(gòu)件或者外包鋼結(jié)構(gòu)來進(jìn)行加固，同時(shí)也可以采取螺旋約束柱來進(jìn)行加固。當(dāng)梁構(gòu)件的強(qiáng)度不足的情況下，則可以通過使用鋼筋混凝土對(duì)梁構(gòu)件進(jìn)行加高，或者是采取預(yù)應(yīng)力拉桿補(bǔ)強(qiáng)體系來加強(qiáng)。現(xiàn)在，新型的加固技術(shù)也在不斷發(fā)展，例如利用碳纖維材料加固，或者利用高效結(jié)構(gòu)粘結(jié)材料直接粘鋼板加固等方法，標(biāo)準(zhǔn)GB50728、GB50550、GB50367對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)加固都有明確的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收要求。

（4）挖掘潛力：通過分析驗(yàn)算來挖掘設(shè)計(jì)潛力，決定混凝土構(gòu)件是否需要進(jìn)行針對(duì)性處理，比如，當(dāng)實(shí)際混凝土的強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求相差較少的情況下，對(duì)受彎構(gòu)件的正面強(qiáng)度影響是有限的，在對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，增加荷載試驗(yàn)，就可以驗(yàn)證構(gòu)件是否具有安全可靠性，決定是否需要進(jìn)行處理；對(duì)于裝配式框架梁在柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土強(qiáng)度不足的情況下，有可能會(huì)導(dǎo)致梁構(gòu)件的抗震安全度不足，這種情況下進(jìn)行抗震規(guī)范驗(yàn)算之后就可以驗(yàn)證構(gòu)件的強(qiáng)度是否滿足要求；當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫或者一定的變形時(shí)，也可以通過驗(yàn)算，來決定采是否需要結(jié)構(gòu)處理，此時(shí)，檢測(cè)結(jié)果的可靠性、正確性起著關(guān)鍵的作用。

（5）內(nèi)部缺陷

混凝土構(gòu)件存在內(nèi)部缺陷時(shí)，可以通過灌漿法來進(jìn)行處理。灌漿材料可以選擇普通的水泥砂漿、改性水泥砂漿、膨脹水泥砂漿或?qū)Ｓ玫墓酀{材料等，往往需要根據(jù)內(nèi)部缺陷的情況來確定材料的種類。處理內(nèi)部缺陷的方式主要包括以下兩種：

①挖除后回填

混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度不足，同時(shí)骨料分散不均勻的部位，可以通過確定其部位與范圍，之后將缺陷周圍的松散混凝土鑿掉，在四周鑿成垂直狀。在挖鑿的過程中要盡量避免造成周圍混凝土的損傷，并且根據(jù)缺陷架空的深度來確定開鑿的深度。若是開鑿的過程中出現(xiàn)了鋼筋裸露的情況，則要求開鑿至鋼筋底面以下5cm以內(nèi)。之后再進(jìn)行混凝土的修復(fù)，使用與混凝土構(gòu)件同種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，對(duì)于6cm以內(nèi)的缺陷可以采取分層錘填的方式來進(jìn)行修補(bǔ)。若是深度大于6cm的缺陷，則需要使用高一等級(jí)的混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。

②采用水泥灌漿

若是混凝土內(nèi)部出現(xiàn)架空情況，則可以采取水泥砂漿等灌漿材料來進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理，鉆孔進(jìn)行灌漿，對(duì)于互不穿通的灌漿孔則采取單孔孔內(nèi)循環(huán)灌漿的方式進(jìn)行。串通孔采用并聯(lián)灌漿，在串通區(qū)采用一側(cè)向另外一側(cè)灌漿的順序進(jìn)行施工。

通過檢測(cè)確定混凝土構(gòu)件強(qiáng)度不足及內(nèi)部缺陷后，包括檢測(cè)單位在內(nèi)的參建各方應(yīng)進(jìn)行深刻分析，查找原因，在充分驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，制定科學(xué)、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的處理措施方案，該方案應(yīng)包括后續(xù)的檢測(cè)及跟蹤，確保結(jié)構(gòu)安全、可靠。

3 結(jié)束語(yǔ)

混凝土作為建筑工程項(xiàng)目中最為關(guān)鍵的施工內(nèi)容，其質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生了非同小可的影響作用，因此要加強(qiáng)對(duì)混凝土構(gòu)件的檢測(cè)，尤其是原位混凝土的檢測(cè)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件存在的問題，并且采取相應(yīng)的處理措施，為提高建筑物的安全性及可靠性提供保障。