对回弹法碳化深度修正混凝土推定强度问题的探讨

马德云，耿 雷，王安岭，汪幼林

（1.北京市建筑工程研究院有限责任公司，北京 100039；2.中国合格评定国家认可中心，北京 100062；3.北京东方建宇混凝土科学技术研究院有限公司，北京 100083；4.湖南中大检测技术集团有限公司，湖南 长沙 410006）

0 引言

自从 1948 年瑞士施密特（E.Schmidt）发明回弹仪以来，世界各国开始了回弹法检测混凝土强度技术的应用，至今已经有 70 年的历史。在我国经过几代技术人员的努力，经过大量的试验研究，结合工程实际也建立起了我国的回弹法测强曲线，并制定了行业标准 JGJ/T 23－2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（以下简称“《规程》”）［1］。回弹法以其无损和操作简便在工程混凝土实体强度评价中发挥了重要应用，至今仍是混凝土强度原位检测中应用最为广泛的一种方法，该方法已经被引入到 GB/T 50344－2004《建筑结构检测技术标准》、GB/T 50784－2013《混凝土结构现场检测标准》、GB 50204－2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》等标准中。但是自该方法出现就伴随着各种争议［2-6］，尤其是在现代混凝土组成经历了较大的变化后，这种方法在使用中出现了越来越多的问题。时至今日，《规程》已经历经 4 次修版，但是随着混凝土技术发展等诸多因素的影响，在规程使用过程中仍存在很多技术问题需要解决，这其中尤以碳化深度修正最为突出［7-8］。本文以工程实践中数据为基础，讨论回弹法碳化深度修正对混凝土强度推定值的影响，以期为提高工程检测精度提供技术依据。

1 回弹法基本原理及碳化深度修正

回弹法的实质是以混凝土表面硬度反映混凝土抗压强度，不同材料的硬度和强度并没有固定的关系。例如金属这种各向同性的弹性材料，硬度和强度相关性较好。回弹仪是用肖氏硬度原理检测材料表面硬度的仪器。回弹法检测混凝土强度没有严格的物理基础，更多的是现象学工程统计规律。

作为回弹法检测混凝土抗压强度技术，在实际应用时有若干个影响因素，比如组成混凝土的砂石骨料品种、检测时混凝土的湿度、构件尺寸以及碳化深度等等。我国早期建立测强曲线时，注意到混凝土构件的碳化深度对回弹法推定混凝土强度的影响较为显著，所以，在建立回弹法检测混凝土测强曲线时，忽略了其他影响因素，而专门把碳化深度作为修正回弹法推定混凝土强度值的参数。早期之所以将混凝土碳化深度作为修正参数，是基于如下思想：即混凝土中的 Ca（OH）2和空气中的 CO2反应生成 CaCO3，即称为碳化，而 CaCO3会使混凝土表面硬度增大，影响了回弹法检测精度，因此，需要对回弹值进行折减修正。但是，近代混凝土与几十年前的混凝土在组分上有了很大变化，其原因是工程中为改善混凝土性能，掺入了大量的活性矿物质或加入了外加剂，尤其是我们为了提高施工效率，使用了混凝土泵送技术，这就要求加大水灰比等。还有其他因素造成浇筑的混凝土构件刚刚拆模后，混凝土表层就已经不显碱性了。但是，实际构件的回弹值并不高，有时表面硬度甚至是偏“软”的。如此一来，混凝土碳化规律较之前发生了较大变化，甚至是假性碳化，因此，基于普通混凝土碳化建立的测强统计曲线必然出现了较大偏差。《规程》中的统一测强曲线考虑碳化这一影响因素的初衷无疑是为了提高检测精度，但是实际应用统一测强曲线时，情况并非如此。

2 实际工程数据分析

在此，利用实际工程中采集到的混凝土芯样修正数据，对规程中统一测强曲线考虑碳化影响因素，能否真正提高检测精度的问题做一探讨。

采用回弹法对实际工程混凝土强度检测（或确认强度）时，会采用《规程》中 4.1.6 条规定：“采用在构件上钻取的混凝土芯样对测区混凝土强度换算值进行修正。对同一强度等级混凝土修正时，试件数量不应少于 6 个……”这里对规程中采用芯样修正的计算方法简述如下。

修正量如式（1）所示。

式中：Δtot为测区混凝土强度修正量，MPa，精确到0.1 MPa；fcor，i为第 i 个混凝土芯样试件的抗压强度；为对应于第 i 个芯样部位的混凝土强度换算值；n 为芯样试件数量。

在若干个实际工程中钻取了混凝土芯样，按照上述规定计算出了测区混凝土强度修正量。利用这些数据，对比考虑碳化影响和忽略碳化影响（即视混凝土碳化深度为 0.0 mm）两种情况的修正量，对规程中考虑碳化深度能否提高检测精度的问题做一探讨。各工程修正量计算结果如表 1～ 4 所示。

表1 混凝土强度修正实测数据（郑州市）

表2 混凝土强度修正实测数据（北京市）

续表2

表3 混凝土强度修正实测数据（河北省）

表4 混凝土强度修正实测数据（济南市）

在表 1～4 中，始终存在｜Δtot1｜＞｜Δtot0｜的关系，即考虑碳化影响的修正量绝对值始终大于忽略碳化影响的修正量绝对值。修正量绝对值的大小反映了回弹法推定强度值与所测构件对应位置混凝土芯样抗压强度值接近程度。由于混凝土芯样是从结构实体上直接钻取下的试件，所以其抗压强度值对结构实体来说最具代表性，这是业内人士的广泛共识。考虑碳化影响后，导致修正量值增大，则说明考虑碳化影响后回弹法检测精度降低了。当不考虑碳化影响时，反而使回弹法推定强度更接近芯样的抗压强度。

3 结论

通过实际工程中收集到的数据，对规程中碳化影响因素问题做了探讨，得到如下结论。

1）当采用回弹法对现代泵送混凝土结构强度进行检测时，不应把混凝土碳化深度作为影响因素。

2）实践证明用现行回弹法规程检测泵送混凝土强度时，考虑碳化深度修正非但不能提高检测精度，反而使检测误差加大。

3）在实际检测泵送混凝土工程中，用《规程》计算修正量，有时其值可高达 5～6 个强度等级，说明《规程》给出的统一测强曲线精度低。