混凝土结构检测中回弹法与钻芯法的实际应用研究

陈文拓

广州增城正源建设工程检测中心有限公司 广东 广州 511300

引言

若工程施工过程中混凝土材料无法满足规范的标准要求，就会威胁工程的稳定性与安全性，不利于保障工程的施工质量。因此，务必高度重视混凝土结构检测中回弹法与钻芯法的实际应用。

1 回弹法检测原理

回弹法是利用弹簧驱动弹击锤，并且对混凝土表面产生瞬时弹性变形恢复力进行监测，让弹击锤带动指针弹回将弹回的距离指示出来。混凝土的抗压强度推定是以回弹值为基础。回弹值是弹回的距离和冲击前弹击锤与弹击杆间距之比，主要是对混凝土表面硬度的反应。在建筑行业，回弹法已经有了十分广泛的应用，该技术属于无损检测中一种常见的方式，这种方式不会对混凝土结构产生损伤。工作人员在检测过程中需要用传力杆弹击混凝土的表面，做好混凝土表面反弹距离的记录，并且根据仪器显示的强度指标检测混凝土表面强度。在混凝土抗压强度检测中，回弹法检测最终数据需要经过进一步处理才能准确地计算，主要是以混凝土强度和回弹值形成的曲线与混凝土表面碳化深度进行结合分析。在实际应用此方法时，通常有着较为准确的结果，并且检测过程便捷，检测人员可以方便地操作设备，故该设备备受广大工作人员的喜爱[1]。

2 钻芯法分析

钻芯法主要是通过人造金刚石薄壁钻头直接从混凝土结构或构件实体上钻取若干个混凝土芯样本，经过双刀切割机加工、自然养护并达到规定龄期后，通过压力机对混凝土的抗压性能进行评价。对于混凝土的强度检测，钻芯法因为具有直观、便捷、可重复等优点，成为判断混凝土结构性能的有效方法。目前，我国公路、水利、建筑等行业根据本行业特征出台了相应的钻芯法标准，如GB/T 50107—2010《混凝土强度检验评定标准》、GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》等。在混凝土结构检测中，由于薄壁混凝土构件钢筋间距不断减小，在钻取100mm的芯样时可能伤及配筋、主筋等，因此，在高径比为1∶1～2∶1的情况下钻取困难。随着建筑行业的发展，要求钻芯法不断减小混凝土芯样的直径，并按照行业的评判标准，采用多种方法优化钻芯取样过程，以避免质量问题，满足建筑工程项目的混凝土施工要求。从技术应用现状看，钻芯法可用于测量混凝土的抗折强度、耐久性等关键数据，与其他技术相比，在混凝土性能检测中展现出其良好的灵活性，所呈现的信息全面，能够为相关方提供完整的数据参数支持[2]。

3 混凝土结构检测中回弹法与钻芯法的实际应用

3.1 现浇混凝土原材料的变化对回弹法的影响

由于矿物掺和料、外加剂的加入，使混凝土的性质发生了根本变化，影响最大的就是混凝土的初凝和终凝时间。市场上也在采取技术手段，出现了淡化海砂、机制砂和再生骨料等新材料，以取代由于环保监管带来的原材料枯竭。但是在实际使用中，由于新材料的材质不稳定，造成了对后期混凝土质量的不稳定。市场上没有好的原材料，只能退而求其次选择新材料。如淡化海砂，在严格执行国家标准的基础上，由于企业自律和管理的不善，清洗次数不固定，搅拌站实验室检测能力有限等，氯离子和贝壳含量超标现象时有发生。若使用一些劣质的河砂，含泥量较高，造成混凝土强度随着砂石含泥量的增大而降低，特别是对强度等级高的混凝土影响更为明显。若淡化海砂过细，则配成的混凝土要增加较多的水泥用量、而相对高标号混凝土，再增加水泥用量，强度也无法再提高。此外，机制砂杂质含量高，会直接影响混凝土强度；粗骨料材质差，强度低，直接影响混凝土标号；这些混凝土原材料材质上的变化，基本很少能反映在混凝土的表面硬度上，所以间接造成混凝土回弹法的误差加大。

3.2 检测过程的影响

①检测人员在开始检测之前，需要对工程概况进行充分了解，熟悉工程现场实际情况，科学合理选取代表性构件。抽样批检时，若选取的构件不具备代表性，则检测结果可能会相差较大，不利于真实合理地对混凝土构件进行判定。②在确定的待检测构件上要合理选取测区和测点，相关规范中要求相邻两侧区间距不应大于2m，测区离构件端部或施工缝边缘距离不宜大于0.5m，不宜小于0.2m，测区面积不宜大于0.04m²；测点要在测区内均匀分布，相邻两侧点之间净距不宜小于20mm，测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm。混凝土整体为非均匀性材料，但局部骨料分布会相对均匀，当测区过近或者测点过近会导致回弹值集中在某一区间内，无法准确判定混凝土构件的抗压强度推定值。③在对混凝土构件回弹之前，应将测区内表层混凝土浮浆剔除，露出混凝土原浆面。随着泵送混凝土的大量使用，混凝土水胶比会大量提升，部分轻质外掺料和细骨料会附着在模板表层，水分蒸发后会形成浮浆，造成回弹值的降低。因此，必须将混凝土表层浮浆剔除，对混凝土原浆层进行检测才会提升检测结果的准确性。

3.3 钻芯法检测实验室的设置

①对混凝土原材料的检测，要收集相关方提供的原材料合格证、生产批号等，并在填写表格后上传给实验室。原材料取样后，相关样本的存储与管理应充分满足相关标准要求，严格控制样本存储的温度、湿度等，降低远景因素影响。②结构混凝土的性能检测，需要对所有运至现场的混凝土做现场取样，并按照相关标准获得标本；需要见证取样的，可在监理单位以及其他责任方的监督下完成取样[3]。

3.4 350mm直径芯样检测预制构件混凝土抗压强度可行性

预制构件上钻取的50mm直径芯样抗压强度检测数据均符合正态分布；50mm直径芯样强度与100mm直径芯样强度拟合曲线相关性非常好；由于芯样直径小，对切割、修补及试压偏心等影响更敏感，50mm直径芯样强度离散性较100mm直径芯样强度离散性偏大，因此，不建议采用50mm直径芯样检测单根预制构件的混凝土抗压强度。但对批量检测而言，可通过增加芯样数量的方式减小影响。试验研究数据分析表明，根据混凝土强度不同，要保证0.85的置信度，50mm直径芯样的样本数量分别为33个和37个，检测数量偏多，但对于批量生产的预制构件的混凝土强度检测而言，通过合理确定检测批，这种检测方法是具有可行性的。

3.5 钻芯法修正回弹法

①对使用回弹法检测得到的测区混凝土强度换算值有怀疑时；②使用回弹法检测得到的测区混凝土强度换算值中有超出规范规定的范围；③结构或构件混凝土的龄期超过1000d时。“钻芯修正回弹法”不适用于强度等级小于C10或龄期小于28d的混凝土。因为，在钻芯过程中若结构或构件的混凝土强度过低，粗骨料与水泥砂浆之间的黏结力容易遭到破坏，进而影响混凝土芯样强度检验结果的准确性。通过钻芯法回弹法研究发现，分析检测方法的优缺点，利用其优势弥补不足，能提高实际检测效率。如回弹法检测整体性能，钻芯法观察混凝土内部问题。混凝土表面碳化严重时刻采用钻芯法修正回弹法检测强度。钻芯修正分为总体修正量、对应样本修正量、对应样本修正系数、一一对应修正系数等修正方法。混凝土表面碳化严重时，采用钻芯法修正回弹法检测强度。钻芯直径一般为100mm的试件，至少取6个芯样；如果是小直径芯样，则取100mm＞直径≥70mm的试件至少9个。修正量修正是利用芯样样本强度与回弹法样本检测强度差，修正后强度为回弹法检测值与修正量和。修正系数利用芯样与回弹法样本检测强度值比，乘以回弹法样本测试值得到修正后强度值。修正量法仅对回弹法样本算数平均值修正，修正系数法修正样本标准差，实际修正中采用修正量法，钻芯法修正无检验样本标准差，不需对样本标准差修正[4]。

3.6 合理操作回弹仪

为了提高回弹仪的检测准确度，尽量控制好各项因素所产生的误差，就需要从以下三个方面加强控制：第一，由受过专门训练或者培训且取得合格证书的人员操作回弹仪来进行混凝土抗压强度测试、数据处理、强度评定等工作。第二，在测试大批量构件时要做好样品的保管和保养。第三，测试前通过率定试验明确回弹仪的使用状态，通常是在洛氏硬度hrc为60±2的标准钢砧上向下垂直弹击3次，平均率定值为80±2，如果结果不符合，那么需要调整或者校验回弹仪。为了进一步保证检测数据的准确性，则可由至少两人进行回弹检测实验，缓慢完成整个检测过程。

3.7 测试方法

基体主要测试项目为回弹、碳化深度、芯样强度（试验墙）、抗压强度（试验试块）。按龄期3、28、60、90、180、365d共分为6组，其中试验墙以3个测区为一组，结果取平均值；试验试块以5组试块的数据为一组测试值，结果取平均值。养护为自然养护。①碳化深度。试验墙和试验试块碳化深度测试、取值等均遵照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23—2011）执行。试验试块碳化深度测试面取已破坏的混凝土试块测试回弹值的面。②回弹。试验墙和试验试块回弹测试、取值等均遵照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23—2011）执行。试验墙回弹测试为减少误差，每个龄期取试验墙上、中、下测区进行测试。试验试块回弹测试流程为擦净试块表面，以浇筑侧面的两个相对面置于压力机的上下承压板之间，加压至80kN左右保持此压力，在试块的两个侧面按标准的操作方法分别弹击8个点。同时混凝土回弹换算值按标准附录A测区混凝土强度换算表进行换算。③强度测试。试验墙芯样取样、测试、取值等均遵照《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（JGJ/T 384—2016）执行。试验试块制作、测试、取值等均遵照《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T 50081—2016）执行[5]。

4 结束语

综上所述，随着我国建筑体系的不断进步，我国建筑行业也得到了突飞猛进的发展，逐渐满足了人们对于房屋质量的需求。就目前在混凝土抗压强度检测中，比较常用的钻芯法和回弹法来讲，技术人员应当深入掌握两种方法，在实际工作根据检测工作计划和目标，灵活、合理采用两种检测方法。