统一测强曲线的精度探讨

张贺东，胡 野

（1.雨花台区城市道路管理中心，江苏 南京 210012；2.南京市建筑安装工程质量监督站，江苏 南京 210016）

1 回弹法测强曲线的建立

回弹法，即采用弹簧驱动重锤以一定的能量弹击混凝土表面，测出重锤被反弹回来的距离，以此作为回弹值，并建立回弹值与混凝土强度关系的方程式，即测强曲线。因为此方法是以重锤弹击混凝土表面，所以混凝土表面的硬度是重要影响因素。而混凝土表面的碳化会使得其表面硬度增大，由此测出的回弹值较高。因此，混凝土表面碳化情况也是混凝土测强曲线的重要参数。

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23—2011）给出了泵送混凝土统一测强曲线，如下：

式中：f为混凝土强度换算值，MPa；R为测区平均回弹值；dm为测区平均碳化深度值，mm。

此方程是根据大量泵送混凝土试验数据，按照最小二乘法原理，通过回归而得到的。其相对误差值为±13.89%，相对标准差为17.24%，相关系数为0.878。

《高强混凝土强度检测技术规程》（JGJ/T 294—2013）给出了高强混凝土统一测强曲线，如下：

式中：f为混凝土强度换算值，MPa；R为测区平均回弹值。

2 各地区测强曲线

（1）江苏省住建厅于2013年颁布了江苏省《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（DGJ32/TJ 145—2012）。根据南京、无锡、徐州等地区近万组试验数据，通过组合回归、再次验证的方式，给出了该地区测强曲线，如下：

式中：f为混凝土强度换算值，MPa；R为测区平均回弹值；dm为测区平均碳化深度值，mm。

其强度误差值为±11.4%，相对标准差为13.9%。

（2）重庆市采用4.5J的GH450型高强回弹仪，对大量的高强混凝土构件（＞C50）进行回弹，在不考虑碳化影响下，建立了重庆地区高强混凝土测强曲线。根据重庆市《高强混凝土抗压强度检测技术规程》（DBJ50/T-195—2014），其测强曲线如下：

式中：f为混凝土强度换算值，MPa；R为测区平均回弹值。

其相对标准差为13.1%。

3 统一测强曲线和地方测强曲线的对比

（1）＜C60混凝土：设定平均回弹值为20、30、40和50，并随机选取1.0～5.0碳化深度值，分别根据国家行业标准和江苏省地方标准的强度换算表，查表得出以下混凝土强度推定值，对比如表1所示。

表1 国家行业标准和江苏省地方标准对比

（2）C40～C80混凝土：设定平均回弹值为45、50、55、60和69，分别根据国家行业标准和重庆市地方标准的强度换算表，查表得出以下混凝土强度推定值，对比如表2所示。

（3）上述对比数据表明，地方标准的测强曲线均比国家行业标准高，并且地方标准平均相对误差和相对标准差比国家行业标准小。特别在C45～C55区间，国家行业标准的推定值比重庆市地方标准低了近1个等级。

4 目前急需解决的问题

4.1 外加剂的影响

相关试验表明，膨胀剂的掺入使得混凝土的强度和回弹值都有所增大，原因应该是混凝土内部有大量空隙，而膨胀剂有效地填充了这些空隙，使得混凝土更加密实。通过试验数据可知，当膨胀剂的掺量控制在一个合理的范围内（＜10%）时，混凝土的回弹法测强曲线基本是保持稳定的。而有关文献表明，对于掺入引气性外加剂的混凝土，回弹法统一测强曲线不可用来推定混凝土强度，误差较大，需要建立专用测强曲线或试验修正后才能使用。其他外加剂对回弹法测强曲线影响不大。

表2 国家行业标准和重庆市地方标准对比

4.2 掺合料的影响

粉煤灰掺量越高，早期强度降低越明显，但后期强度增长较快。在粉煤灰掺量＞40%时，混凝土密实度降低，混凝土的碱性降低，而且掺合料二次水化反应，使得混凝土中氢氧化钙含量进一步降低，以上均会增加混凝土不同龄期的加速碳化深度。中建商品混凝土公司对20个工程进行掺合料与碳化值关系试验，结果显示：矿物掺合料占胶凝材料量的50%时，混凝土加速碳化值为无掺合料混凝土的3.5倍左右。对大掺合量混凝土来说，碳化深度与掺合料的掺合量成正比，基本为线性关系。

根据统一测强曲线，在此举例说明。假设2个C40的混凝土构件，一个为无掺合料混凝土，另一个为50%矿物掺合料混凝土，相同养护条件下，回弹无掺合料混凝土时的碳化值为1.0mm，大掺量掺合料混凝土碳化值为3.5mm左右，如回弹值均为40，查表得出无掺合料混凝土推定值为42.5MPa，而大掺量掺合料混凝土推定值为38.5MPa。实际上，大掺量掺合料混凝土内部强度比此推定值高不少。另外，虽然混凝土表面碳化引起回弹值提高，但大掺量掺合料混凝土中掺合料取代了水泥，引起水化反应变慢，强度增长缓慢，而且总孔隙率随着掺量增加而增加，对于混凝土表面，碳化引起毛细管填塞效应不足以抵消孔隙率的增加。因此，大掺量掺合料混凝土表面硬度不会因碳化而提高或提高不明显，也就是说在回弹值基本不变的情况下，用统一测强曲线根据碳化值去修正，就会造成推定值偏低。

4.3 施工原因

现阶段，大量金属模板的运用造成混凝土表面自由水不容易排出，脱模后形成大量小气泡，表面密实度底。回弹时，获得的回弹数值较低，而建立统一测强曲线的时候没有考虑这一因素。

养护不及时、不规范，导致混凝土表面早期失水，水化反应不充分，密实度低，碳化增大。中建商品混凝土公司的试验显示：早期干燥养护混凝土的碳化值为早期标准养护的2倍左右。也就是说，按统一测强曲线计算，养护不规范的混凝土因表面密实度低，碳化值大，回弹值小，推定值必然也小。参考上述例子，如标准养护混凝土碳化值为1.0mm，养护不规范的碳化值为2.0mm左右，假设回弹值均为40，查表得出标准养护混凝土推定值为42.5MPa，养护不规范混凝土推定值为40.8MPa。实际上因为表面密实度差，养护不规范的混凝土回弹值达不到40，最终推定值更低，但混凝土内部实际强度不会由于表面的不密实、碳化大而有大的改变。

4.4 统一测强曲线本身精准度

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23—2011）规程规定：统一测强曲线的平均相对误差应≤±15.0%，相对标准差应≤±18.0%；地区测强曲线的平均相对误差应≤±14.0%，相对标准差应≤±17.0%；专用测强曲线的平均相对误差应≤±12.0%，相对标准差应≤±14.0%。而江苏省的地区测强曲线的平均相对误差为11.4%，相对标准差为13.9%。统一测强曲线的平均相对误差和相对标准差有待提高。

5 结论

（1）目前，为适应建筑市场要求，大量高性能混凝土被广泛运用。客观上，大批名目繁多的外加剂、大掺量掺合料普遍用于混凝土生产中，造成使用统一测强曲线的前提条件产生变化。回弹法是一种表面硬度法，引气型外加剂导致混凝土表面硬度降低，对回弹值有显著影响；大掺量掺合料使得统一测强曲线不能根据回弹值和碳化值准确反映混凝土强度。南京地区商品混凝土生产大比例地掺合粉煤灰、矿渣等材料，掺合量基本上都超过30%，造成无论是低强度等级还是高强度等级混凝土，碳化值均较大。实际工作中，现场如不养护，28d碳化将达到6mm以上，即使正常浇水养护，竖向构件也基本在2.0mm左右。因此，统一测强曲线急需根据当今混凝土材料配比的变化进行整体的修订。

（2）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23—2011）规程第6.1.2条要求：检测单位宜按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的顺序选用测强曲线。而南京地区的多数检测中心（如南京市建筑安装工程质量检测中心）均采用统一测强曲线，这就造成了大量的误判案例。在实际工作中，对回弹法被判不合格的混凝土构件进行取芯检测，大多数能达到设计要求。

（3）总之，回弹法作为一种快速、大批量检测混凝土强度的方法，是有其优势的，但也要清楚地认识到，由于其测强曲线的局限性，在实际使用时有一定的误判概率，需要结合混凝土取芯进行修正。