周明星，房 棟，張曉婉，陳 剛

(1.河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院 工商管理學(xué)院，河南 鄭州 450044；2.鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450000；3.許昌市建設(shè)工程質(zhì)量檢測站，河南 許昌 461000；4.河南工程學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 451191)

混凝土作為目前建筑工程中使用最廣泛的一種建筑材料，其強度對工程結(jié)構(gòu)的承載力和使用壽命起決定性作用，是建筑工程質(zhì)量與安全的保障。近年來，由于混凝土強度不達標引起橋梁倒塌、住宅裂縫和結(jié)構(gòu)變形等多起工程事故，不但嚴重危害人民的生命財產(chǎn)安全，而且對后期維修加固造成巨大的經(jīng)濟損失，引起不良社會影響。在混凝土結(jié)構(gòu)交付使用前對混凝土強度進行現(xiàn)場檢測，可有效反映工程質(zhì)量高低，對結(jié)構(gòu)的安全把控至關(guān)重要[1]。

混凝土強度現(xiàn)場檢測可以通過回彈法、拔出法、鉆芯法、超聲法和沖擊回波法等多種方法實現(xiàn)[2]。其中，通過測定混凝土表面的硬度間接推定混凝土強度的回彈法操作簡單且不損害實體結(jié)構(gòu)，在實際工程中應(yīng)用最為廣泛，但推定方法的適用性和推定結(jié)果的準確性仍受質(zhì)疑[3-5]。而鉆芯法通過現(xiàn)場實體取樣，直接測定混凝土的抗壓強度，方法直接、結(jié)果可靠，但成本較高且損害實體結(jié)構(gòu)?；诨炷翉姸葯z測中存在的上述問題，本文采用結(jié)合兩者優(yōu)勢的回彈-鉆芯修正法對混凝土強度進行檢測，根據(jù)鉆芯法測得的混凝土抗壓強度對回彈法得到的混凝土強度推定值進行修正，提高回彈法的可靠性。

按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)[6]對許昌市某住宅小區(qū)進行混凝土現(xiàn)場回彈檢測，記錄回彈值與碳化深度，計算混凝土強度推定值。然后，根據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T384-2016)[7]對所布置的實際回彈測區(qū)進行取芯測強，用于修正回彈法計算得到的混凝土強度推定值，并分析鉆芯修正對混凝土強度的影響。最后，建立回彈值與鉆芯抗壓強度之間的關(guān)系曲線，通過該曲線計算鉆芯抗壓強度，對回彈法混凝土強度進行修正，既可避免鉆芯法對結(jié)構(gòu)造成的損害，又可提高回彈法的可靠度。

1 數(shù)據(jù)測定

1.1 回彈值測定

某住宅小區(qū)位于許昌市，為泵送混凝土澆筑剪力墻結(jié)構(gòu)。依據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)[6]，對強度等級為C30、C35和C40的工程構(gòu)件混凝土抗壓強度分別進行抽樣檢測。每一檢測構(gòu)件布置5個測區(qū)，每一測區(qū)布設(shè)16個測點，依次對同一測區(qū)每個測點進行回彈，并選取16個測點中的3個最大值和3個最小值，得到每個測區(qū)平均回彈值?；貜椫禍y量完成后，采用配置濃度為1%的酚酞酒精溶液檢測測區(qū)混凝土碳化深度，測區(qū)回彈值平均值與碳化深度見表1。

表1 回彈平均值與碳化深度

續(xù)表1

現(xiàn)場測定的混凝土回彈值代表混凝土表面的硬度，不直接反映混凝土強度。按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)[6]要求，根據(jù)表1，進行測區(qū)混凝土強度換算與推定，并計算得到混凝土強度換算值平均值和推定值平均值。計算結(jié)果見表2。

表2 回彈法計算混凝土強度換算值與推定值

續(xù)表2

1.2 鉆芯值測定

結(jié)合回彈法所布設(shè)測點，依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T384-2016)[7]鉆取直徑為100 mm的芯樣進行抗壓強度試驗，得到芯樣抗壓強度，并計算同一強度等級芯樣混凝土抗壓強度平均值，結(jié)果見表3。

1.3 回彈-鉆芯修正

依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T384-2016)[7]鉆芯修正法要求，計算鉆芯修正量與修正后混凝土強度推定值，計算結(jié)果見表3。

表3 芯樣混凝土抗壓強度及修正后混凝土抗壓強度

續(xù)表3

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 鉆芯修正對回彈混凝土強度的影響分析

根據(jù)表2和表3，對同一強度等級混凝土采用回彈法和回彈-鉆芯修正法計算得到的強度推定值進行比較，結(jié)果見圖1。

圖1 回彈強度與回彈-鉆芯混凝土強度對比

圖2 回彈值與鉆芯抗壓強度關(guān)系圖

由圖1可知：同一強度等級混凝土采用回彈法得到的混凝土強度比回彈-鉆芯修正法得到的強度值小，且隨著混凝土強度等級降低，這種差異程度越明顯。這一點與孟軍濤[8]研究結(jié)論一致。進一步將該結(jié)論與文獻[9]對比，發(fā)現(xiàn):當(dāng)回彈法不考慮碳化時，鉆芯混凝土強度與回彈強度之間的差異會隨強度等級提高而增大；當(dāng)回彈法考慮碳化時，鉆芯混凝土強度與回彈強度之間的差異會隨強度等級提高而減小。因此，通過文獻間不同結(jié)論的比較分析，得出:碳化對回彈檢測混凝土強度影響較大。

2.2 回彈-鉆芯數(shù)據(jù)回歸分析

混凝土鉆芯抗壓強度與回彈值存在一定的相關(guān)性，故根據(jù)最小二乘法原理[10]將表1和表3中混凝土回彈值與鉆芯抗壓強度進行整理并擬合，結(jié)果見圖2。

根據(jù)圖2中的回彈值與鉆芯抗壓強度間的擬合關(guān)系曲線，對4種模式的擬合結(jié)果分別進行誤差和精度分析，結(jié)果見表4。

表4 回彈值與抗壓強度擬合結(jié)果誤差和精度分析

由表4可知：4種擬合函數(shù)的回歸方程相關(guān)系數(shù)均接近于1，說明回彈值與鉆芯抗壓強度之間相關(guān)性較好，函數(shù)1屬于二次函數(shù)，其擬合相關(guān)性最好；4種擬合函數(shù)的剩余標準差均較小，說明擬合方程精度較高，且精度最高的是二次函數(shù)。通過回歸分析得到的4種擬合函數(shù)均滿足相關(guān)性和精度要求，且二次函數(shù)形式更適用于表示回彈值與抗壓強度的關(guān)系。

3 實例驗證

根據(jù)回彈值與擬合得到的回彈值-鉆芯抗壓強度曲線可以快速推算出構(gòu)件混凝土鉆芯抗壓強度，且不破壞結(jié)構(gòu)。為了推廣回彈值-鉆芯抗壓強度擬合關(guān)系曲線的應(yīng)用，通過工程中實測的回彈值與鉆芯抗壓強度，對此擬合曲線的適用性進行了驗證，計算結(jié)果見表5。

表5 鉆芯抗壓強度實測值與計算值

續(xù)表5

由表5可知：在實際工程應(yīng)用中，混凝土鉆芯抗壓強度實測值與根據(jù)4種擬合函數(shù)關(guān)系式得到的鉆芯抗壓強度計算值最大偏差分別為-9.1%、-11.6%、-10.2%和-10.2%，滿足《回彈法檢測混凝土抗壓技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)[6]相關(guān)規(guī)定，且混凝土鉆芯抗壓強度計算值與實測值偏差最小的函數(shù)形式是二次函數(shù)。

4 結(jié)論

通過對某住宅小區(qū)的混凝土強度現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進行分析，利用回彈法推定混凝土強度，采用鉆芯法在回彈區(qū)取樣測強，根據(jù)鉆芯混凝土強度實測值對回彈推定強度進行修正，并回歸得到回彈值與鉆芯抗壓強度的函數(shù)關(guān)系，得到以下結(jié)論:

(1)通過比較回彈和鉆芯修正推定的混凝土強度，發(fā)現(xiàn)回彈法推定得到的混凝土強度均低于回彈-鉆芯修正強度，且混凝土強度等級越低，兩者間差異越明顯；

(2)通過文獻對比分析，發(fā)現(xiàn)碳化對回彈檢測混凝土強度影響較大；

(3)回彈值與混凝土鉆芯抗壓強度的擬合分析結(jié)果顯示:回彈值與鉆芯抗壓強度之間具有較好的相關(guān)性，即可以通過回彈值與回歸曲線計算得到鉆芯抗壓強度。