混凝土材料强度检测法的技术应用

刘 涛 姜新星 杨振威

(临海市建设工程检测中心检测服务部)

混凝土材料强度检测法的技术应用

刘 涛1姜新星2杨振威3

(临海市建设工程检测中心检测服务部)

随着城市进程的不断加快，混凝土建筑数量和质量也不断提高，在建筑物质量监测中，混凝土强度是一项重要指标，决定混凝土建筑的强度和抗压能力等。本文主要论述了混凝土材料强度的检测方法，以及检测过程中涉及到的技术问题，从影响混凝土强度的因素出发进行分析，并结合实际工程，对现有检测方法进行实际应用。

混凝土强度；检测方法；技术应用

混凝土材料强度由混凝土配合比例、辅助剂用量等决定，混凝土强度评价低于实际，会增长混凝土造价，提高工程造价，加固和处理费用，浪费资源和资金；而混凝土强度评价高于实际，可能对建筑物安全性造成影响，危害人民生命和财产安全。因此，如何正确判断混凝土强度是建筑工程顺利实施的关键。现阶段，我国混凝土强度监测方法主要包括：回弹法、超声波法、回弹综合法，钻芯法，试块法等方法。

一、回弹法

回弹法是以在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度值来评定混凝土结构或构件强度的一种方法，它不会对结构或构件的力学性质和承载能力产生不利影响，在工程上已得到广泛应用。通过回弹仪测定混凝土表面硬度，再结合混凝土的碳化深度继而推断其抗压强度。回弹仪测定的回弹值是混凝土表面的硬度，材料的硬度又跟材料的强度有关，从而建立回弹值跟强度的专用测强曲线来推断强度值。采用回弹法进行检时，其检测面应为原状混凝土面，并应平整、清洁，不应有疏松层、浮浆、麻面，必要时用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑。优点：使用简单、灵活，测试速度快和检验费用低，检测人员到现场随机；抽取检测，及时掌握混凝土的真实强度及浇筑的整体水平。缺点：其精度相对较差，需借助一定的测强曲线，当混凝土表面与内部质量有明显差异，如遭受化学腐蚀或火灾，硬化期间遭受冻伤等，则不能用此方法。

二、超声波法

超声波法检测混凝土常用的频率为20 kHz～200kHz，它既可用于检测混凝土强度，也可用于检测混凝土缺陷。超声检测法由于超声检测能对混凝土内部空洞、不密实区的位置和范围、裂缝深度、表面损伤层厚度、不同时间浇筑的混凝土结合的质量和混凝土匀质性做出比较准确的判定，而这正是其他检测方法所无法做到的，所以，该法在工程检测中得到了广泛的应用。当采用超声法测强时，由于影响声速的因素很多，如水泥品种、水泥用量、含砂率，粗骨料品种和最大粒径、含水率、龄期等，当所用材料、含水率和龄期不同时，传播速度与混凝土的强度关系将有很大不同，因此用超声法很难准确地测定混凝土的强度，目前通常是将超声法和回弹法综合在一起来测定混凝土的强度，即所谓超声回弹综合法（单一的超声法主要还是检测混凝土的匀质性）。按照规定测得的混凝土强度比混凝土的实际强度小，但其规律比较明显，且离散性较小，说明这种方法还是比较可靠的，但需要根据各地区的混凝土所用材料及环境条件建立相应的测强曲线。

三、 回弹综合法

回弹法只能测得混凝土表层的强度，内部情况却无法得知，当混凝土的强度较低时，其塑性变形较大，此时回弹值与混凝土表层强度之间的变化关系不太明显；超声波在混凝土中的传播速度可以反映混凝土内部的强度变化，但对强度较高的混凝土，波速随强度的变化不太明显。如将以上两种方法结合，互相取长补短，通过实验建立超声波波速—回弹值—混凝土强度之间的相关关系，用双参数来评定混凝土的强度，即为超声回弹综合法。 实践表明该法是一种较为成熟、可靠的混凝土强度检测方法。

四、钻芯法

钻芯法是利用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，在结构混凝土上钻取芯样以检测混凝土强度和缺陷的一种检测方法。它可用于检测混凝土的强度，结构混凝土受冻、火灾损伤的深度，混凝土接缝及分层处的质量状况，混凝土裂缝的深度、离析、孔洞等缺陷。 该方法直观、准确、可靠，是其他无损检测方法不可取代的一种有效方法。钻芯法检测混凝土费用较高，费时较长，且对混凝土造成局部损伤，因而大量的钻芯取样往往受到限制，可利用其他无损检测方法如超声法与钻芯法结合使用，以减少钻芯数量，另一方面钻芯法的检测结果又可验证其他无损检测方法如超声法的检测结果，以提高其检测的可靠性。钻芯法检测技术的优点在于可直接检测混凝土内部的质量，比预留的混凝土试样更接近实际，大量实验表明直径、高度均为100mm的混凝土芯样的抗压强度与标准试块的抗压强度基本一致。但这种检测技术有不足地方就是试验周期长，从抽取芯样到得出抗压强度一般要 7天。根据笔者的工程经验，钻芯法检测时要注意以下这点才能使精度达到预期效果∶抽取的混凝土芯样要有代表性，而且应选在结构受力较小，无钢筋或预埋铁件的部位；抽取的芯样一般都长短不齐，因此，对抽取后的芯样进行补平措施；评定芯样抗压强度时，以芯样试件混凝土强度换算值中的最小值作为单个构件或单个构件的局部区域混凝土强度的代表值；要严格执行 CECS03∶88钻芯法检测混凝土强度技术规程。

五、试块法

该方法是施工时把拌制好的混凝土倒入规定的立方体试模内，经震动或插捣成型，按规定的温度及湿度进行养护28天后，进行试压强度试验，以150mm立方体试件为标准件，100mm和200mm立方体试件按规定的尺寸折算系数进行换算。混凝土试块在一定程度上反映了混凝土实体的强度，也是混凝土质量评定的主要依据，是一种最常见最基本的检测方法，也是最直观最经济的方法。

六、实例分析

本文结合实际工程案例，对上述几种检测混凝土强度的方法进行研究，应用不同方法估算强度值，并进行修正比较。

（1）工程概况：某工程需建设强度为C40的钢筋混凝土墙，在浇筑墙壁时选用泵送混凝土方式。施工过程中，混凝土凝结出现异常情况，经检测实际工作中所用混凝土，28d试块强度仅为C20。因此，90d重新检测。

（2）检测与估算：重新检测过程中选用目前应用最广泛的回弹法进行混凝土强度检测，回弹区内取50个芯样进行估算数值修正，以确保数据准确性。回弹法检测后，再利用钻芯法和钻芯—回弹法对检测数据进行修正，计算对应的修正系数。

混凝土强度估算具体结果详见表1。

表1 混凝土强度推定结果

采用不同数量芯样得到的芯样修正系数下图。

从该工程混凝土强度的检测、推定结果得出如下结论∶

（1）上述三种方法中，钻芯法估算的结果最低，回弹法估算的结果最高，另外3中推算方法所计算的结果较为接近，误差不超过5%。

分析原因：钻芯法估算结果最低，可能是由于混凝土样本标准差较大，在钻取芯样环节对混凝土样本造成的影响较大，影响了估算结果；回弹法估算结果最高，可能由于回弹法只考虑了材料表面保温和养护等因素，因素不全面，不能真实反映混凝土强度。

(2)利用钻芯—回弹法估算的混凝土强度为C21.46MPa，其修正系数在置信度90%的区间内，可知钻芯—回弹法估算结果可以反映混凝土强度值。由此可知，该案例混凝土样品的强度值为20.07～21.48MPa或20.77～21.96MPa之间。

（3）按照上述估算区间数值，该样品满足规定要求。

（4）按照上述估算数据结构，混凝土材料浇注过程中应做好加固处理，混凝土强度按照C20进行计算。

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1007-6344（2015）03-0344-01