云南地区普通混凝土无损测强曲线比较研究

赵 勇，夏跃挺，刘正勇，王远传

（1.云南省建筑科学研究院有限公司 云南省建筑结构与新材料企业重点实验室，云南 昆明 650223；2.云南建筑工程质量检验站有限公司；云南 昆明 650223；3.昆明市结构安全与新技术重点实验室，云南 昆明 650223；4.云南移民产业投融资有限公司，云南 昆明 650051）

0 引言

准确判断混凝土实体结构强度与设计强度的符合情况对于实际工程质量控制是非常重要的。超声回弹综合法是实际工程中常用的抗压强度无损检测方法［1］。其原理是采用超声仪和回弹仪，在构件混凝土同一测区分别测量声速和回弹值，然后利用已建立起的测强公式推算测区混凝土抗压强度的一种方法［2-4］。

在 2020 年 12 月 1 日前，除昆明地区外，云南省其他地区均采用中国工程建设标准化协会制定的 CECS 02:2005《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（以下简称“CECS 02:2005”）的测强曲线。但大量实际应用结果显示，采用 CECS 02:2005 标准曲线推定混凝土强度远低于混凝土设计强度，且已有实践证明选用该曲线推定混凝土强度严重偏低。目前云南省已实施的超声回弹测强曲线分别为：CECS 02:2005《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》、DBJ 53/T-53-2013《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（以下简称“DBJ 53/T-53-2013”）（仅适用昆明地区）、DBJ 53/T-102-2020《云南省公路工程超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》（以下简称“DBJ 53/T-102-2020”）。

为了比较 3 部标准推定强度的差异，本文选取位于云南省巧家县的某房建工程中设计强度 C35 和 C40 的混凝土构件作为研究对象，比较了 3 个标准对应的测强曲线推定强度与试块抗压强度以及实体结构芯样强度的差异。相关结果可为实际工程混凝土强度无损检测提供参考。

1 研究对象和方法

本次试验共涉及 C35 和 C40 两个混凝土强度等级，所测试构件混凝土龄期强度均满 56 d（由于地下室等位置相较其他区域而言，混凝土构件所处环境温度低，28 d 后混凝土强度仍能明显增长）。超声回弹数据按 CECS 02:2005 要求采集，芯样按照 JGJ/T 384-2016《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（以下简称“JGJ/T 384-2016”）要求钻取，每个构件至多钻取芯样一个。C35 混凝土强度等级现场完成 44 个构件超声回弹数据采集，共钻取芯样 20 个，有效芯样 14 个。C40 混凝土强度等级现场完成 18 个构件超声回弹数据采集，钻取芯样 10 个，有效芯样 8 个。

除以上现场检测结合钻芯外，也抽取 3 组同养试块（每组 3 块）进行超声回弹—抗压强度验证，试块混凝土强度设计等级均为 C35。该同养试块先进行回弹值测量，然后再做超声声速测试，最后做抗压强度试验。

2 试验结果

2.1 3 部规程超声回弹混凝土强度推定结果

现场构件及同条件养护试块采集后的回弹值和声速值分别按 CECS 02:2005、DBJ 53/T-53-2013、DBJ 53/T-102-2020 3 部规程推定混凝土现龄期强度，结果如图1 所示。其中编号 1～62 为工程现场抽取检测构件的混凝土现龄期强度，编号 63～65 为 3 组条件养护试件。构件编号 1～44 和同条件养护试块混凝土强度设计等级为 C35，编号 45～62 为 C40。

图1 3 种规程超声回弹推定强度

由图1 可知：采用 CECS 02:2005 规程推定出来的混凝土强度值比云南省内其他两本规程低，大致低 1～2 个强度等级，且强度推定值基本不满足设计要求；按 DBJ 53/T-53-2013 规程推定的混凝土强度除 62 号构件稍微低于设计要求，其他构件均满足设计要求；按 DBJ 53/T-102-2020 规程推定的混凝土强度值基本满足设计要求，虽整体低于 DBJ 53/T-53-2013 规程推定值，但两部地方规程的混凝土强度推定值偏差大小不一。

2.2 地方规程比较

由于两本地方规程推定强度值偏差不一，故选择部分典型数据结合计算公式做进一步分析。虽然标准差作为强度推定的要素之一，但无论何种推定公式，其大小趋势不变，最后所得的标准差偏差不大，故该要素不单独列表，根据强度推定值偏差极大值或极小值列出对应的回弹及超声平均值做分析比较。本文选取两本规程强度推定值偏差在 5 MPa 以上和 2 MPa 以下数据列表分析，按偏差值由小到大的顺序排列，如表1 所示。

DBJ 53/T-53-2013 规程计算公式见式（1）：

DBJ 53/T-102-2020 规程计算公式见式（2）：

根据表1 可知：当混凝土实测声速值趋于回弹值对应的正常声速区间范围内，两本规程推定出来的混凝土强度偏差不大；相反，当实测声速值低于回弹值对应的正常声速区间范围，按 DBJ 53/T-102-2020 规程推定的混凝土强度值比 DBJ 53/T-53-2013 规程推定的混凝土强度值小，随着声速越小，前者推定的强度无限远离后者推定的强度。结合两本规程计算公式可知，超声声速在 DBJ 53/T-53-2013 规程推定的抗压强度中所占的权重较 DBJ 53/T-102-2020 规程低，混凝土强度检测中混凝土密实性等与混凝土抗压强度相关性较低。

表1 地方规程超声回弹比较

2.3 芯样及试块验证结果

现场超声回弹综合法检测后，选取便于钻取芯样的构件，每个构件按 JGJ/T 384-2016《钻芯法检测混凝土强度技术规程》钻取芯样加工后做抗压强度试验，芯样及试块抗压强度如表2 所示，用每个标准推定强度减去芯样强度得到的偏差数据的分布点直方图如图2 所示。

图2 分布点直方图

由表2 可知，与实际芯样强度相比，CECS 02:2005 推定的强度普遍较芯样强度偏低，DBJ 53/T-53-2013 推定的强度普遍较芯样强度则偏高。而用 DBJ 53/T-102-2020 推定的强度与芯样强度则最接近，具体表现为平均值、中位值更接近 0，且第一、第三分位点均匀分布在 0 点两侧。

表2 芯样、试块抗压强度及对应推定强度

2.4 相对误差比较

根据各规程条文或条文说明中给出的数据，各规程推定强度与抗压强度相对误差值如表3 所示。由表3 可知：DBJ 53/T-102-2020 规程相对误差是最小的。鉴于此，笔者建议实际工程中选择相对误差较小的 DBJ 53/T -102-2020 作为强度推定的依据。

表3 各标准强度相对误差平均值

3 结论

按 CECS 02:2005 规程中测强曲线推定的混凝土强度大多低于混凝土芯样实际强度。考虑芯样在钻取、加工等过程中，由于设备、操作人员等因素影响，芯样强度一般低于构件实际强度，继续使用该规程推定混凝土强度误判可能性较大，因此不建议使用。两本地方规程相比而言，超声声速值在 DBJ 53/T-53-2013 规程推定的抗压强度值权重相对较低，用 DBJ 53/T-102-2020 推定的强度与芯样强度更为接近。建议实际工程中使用相对误差较低的 DBJ 53/T-102-2020 作为强度推定的依据。Q