建筑混凝土材料强度检测的技术分析

杨仁海

（福州鑫隆达土木工程检测有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

在进行建筑工程的建设与施工中，混凝土材料强度将会对整体工程质量及其安全性起到直接的影响作用。因此，施工单位一定要采取合理的技术措施来进行混凝土材料的强度检测，包括回弹检测技术、超声回弹检测技术、拔出检测技术以及钻芯检测技术等。通过这样的方式，才可以让混凝土材料强度得以科学测定与相应调整，使其充分满足建筑工程的实际质量与安全需求。

1 工程概况

该研究为某房屋建筑工程中的混凝土材料检测。该工程的总建筑面积是13754.6 m2，包括两栋对称形式的高层建筑，其总高度均为74.9m，包括地上27层，地下1层。因该工程的施工现场为软土地基，对混凝土材料强度具有较高要求，所以相关单位通过现场检测的形式在具体施工中对混凝土结构进行了强度检测。同时，因该工程中涉及的混凝土构件类型不同，在具体的强度检测中，不能仅通过一种技术方法进行检测，而是需要根据实际情况与实际需求，采取合理的检测技术对各个混凝土构件进行强度检测。综合考虑各方面因素，该工程中，选择了几种最具典型性的混凝土强度检测技术，并将其合理应用于混凝土构件检测中。该文对这几种主要的混凝土强度检测技术在该工程中的具体应用进行分析。

2 建筑混凝土材料强度检测中的关键技术

在对建筑工程中的混凝土材料强度进行检测时，其检测技术有很多。就目前来看，最常用的检测技术包括回弹检测技术、超声回弹检测技术、拔出检测技术以及钻芯检测技术。基于此，该建筑工程施工现场混凝土材料强度检验的过程中，对这几种最具典型性的检测技术进行应用，对大型、均匀的非承重构件，主要通过有损检测（即钻心取样）法进行检测，对承重和一些特殊构件，主要通过无损检测法进行检测，下面对这几种典型的混凝土施工现场强度检测技术在该工程中的具体应用方法及其检测结果进行分析。

2.1 回弹检测技术

在对建筑工程中的混凝土材料强度进行检测的过程中，回弹检测是一种比较传统且常用的检测技术。该技术的主要原理是根据混凝土表面硬度及其抗压强度间的关系，通过表面硬度检测来进行抗压强度计算。其基本原则是将一个初始动能施加到锤子上，使其击中混凝土表面，其中的一部分动能会传递给混凝土表面，其余的能量传递给质量，按照能量守恒这一原理，可将传回能量作为依据，对混凝土表面所吸收的能量进行计算。因为混凝土表面对能量的吸收情况主要由其硬度决定，所以通过回弹值的高低可间接反映其硬度大小，进而对其抗压强度进行推算。

在具体检测中，首先，需要保证所需设备以及仪器等具有齐全的档案，并使其处于标准状态中，检测人员也需要保持一致。其次，进行回弹值测定，在测定区域中，通过回弹仪在混凝土表面上进行回弹值测定，并控制读数精度。检测中，回弹仪轴线应始终和检测面保持垂直，缓缓试压，在精确读数之后再使其迅速复位。再次，检测试件碳化深度，检测中，应通过重锤以及平头螺丝刀将混凝土检测部位凿出小洞，通过滴管向小洞内壁边沿滴入1%左右浓度的酚酞酒精溶液，在颜色稳定之后，便可通过测量尺对两颜色界线深度进行多次测量，每次控制好测量精度，将最终的平均值用作碳化深度检测结果。最后，须进行数据处理，并对回弹值进行修正。表1是建筑混凝土材料强度回弹检测技术应用中的主要参数控制情况。

表1 建筑混凝土材料强度回弹检测技术应用中的主要参数控制情况

为有效控制检测质量，检测前需要检查混凝土表面，避免混凝土表面存在疏松和油污等情况，必要时可通过砂纸清除混凝土表面上的杂质，并通过毛刷将混凝土表面刷干净。同时，具体检测中，应保证混凝土内外结构一致，对存在内部缺陷或者是外部遭到化学腐蚀的混凝土构件，不可通过该方法进行检测。

在通过该方法对该工程中的一些混凝土构件进行回弹检测后，获得到的6组检测结果见表2。

表2 该工程中的部分混凝土构件回弹检测结果

经计算分析发现，这次检测的混凝土构件强度满足设计要求。

2.2 超声回弹检测技术

超声回弹检测技术是将超声波技术以及回弹技术相结合，以此来实现混凝土抗压强度测量的一种技术形式。该技术和回弹检测技术具有基本相似的原理，都是以混凝土抗压强度与其中的某些性能或者物理值之间的对应关系为依据，通过某些性质或物理值测量结果来对其抗压强度进行推算。但是超声回弹检测并不是以混凝土表面硬度与其抗压强度之间的关系为依据，而是将混凝土的密度、弹性模量及其强度之间的关系作为依据。在弹性波动相关理论中，超声波传输速度与其传播介质所具有的弹性模量及其密度等相关。基于此，在对混凝土进行抗压强度检测的过程中，可通过介质中的超声波传播速度测定来计算其抗压强度。

检测中，需要将回弹技术与超声波技术分别应用到同一个混凝土试件上，以此来进行其回弹值以及超声波传输速度的计算。相比较单一形式的回弹检测技术而言，超声回弹检测技术具有更高的检测精度，而通过这两种方法的结合应用，便可达到良好的取长补短效果，以此来减少检测误差，且能够全面反映混凝土质量。在通过超声回弹技术进行混凝土材料强度检测的过程中，其曲线公式如下。

表3 A、B、C三个系数所对应的骨料及其取值情况

在具体测量时，首先需要在构件中选择同一个测量区域，先通过回弹检测技术进行测试，再通过超声检测技术进行测试，对不同的测试区域，这2个检测值不能混用。在回弹检测中，其检测方法与上文所述的回弹检测技术完全一致。在超声检测过程中，需要分别在各个检测区域中的相对测试面上设置3个检测点，超声波发射器应该与接收器处在同一轴线上。最后需要对建筑面进行修正。

为有效保证检测精度，相关单位与技术人员应注意以下4点。1）确保检测仪合格且技术鉴定证书齐全。2）测量仪在2h内的声时显示漂移应控制在±0.2μs以内。3）测量仪的电源电压须控制在（220±22）V，且连续正常工作时间应达到4h。4）测试仪应用中，需要将环境温度控制在-10℃～+40℃，将相对湿度控制在80%以内。

采用该方法对该工程中的一些混凝土构件进行超声回弹检测后，获得的6组检测结果见表4。

表4 该工程中的部分混凝土构件超声回弹检测结果

经计算分析发现，这次检测的混凝土构件强度满足设计要求。

2.3 拔出检测技术

该技术的基本原理是在混凝土尚未硬化的情况下将金属锚固物体嵌入其中，或者是当混凝土已经硬化的情况下将金属锚固物体预埋在钻孔中，然后对锚固物体拔出时所需的拉力进行测定，进而对混凝土拔出强度进行计算，再以此为依据来计算其抗压强度。

就目前的拔出检测技术来看，其主要的技术形式有两种：1）预埋拔出检测技术，又叫做LOK test，该技术是在混凝土尚未硬化的情况下将锚固件在其中预埋，然后进行拔出检测。2）后装拔出检测技术，又叫做CAPO test，该技术是在混凝土硬化后在其上钻孔，然后将锚固件安装到钻孔内再进行拔出检测。

而在具体的混凝土构件强度检测中，后装拔出检测技术最常用。检测中，首先需要布设好检测点，通常情况下，检测点需要在混凝土试件一侧进行布置。在对单一组件进行检测的过程中，每个样品上都必须设置3个或3个以上的检测点，且检测点须保持均匀。其次是锚固件预埋，预埋中，应先通过钻孔机在混凝土构件上的检测点处钻孔，其深度应控制在3.6mm～4.5mm，并将孔洞清理干净，然后才可以安装锚固件。再次是拔出力检测，检测中，需要先将杆同心拔出，将其设置到三点形式的支承架上，再将这个支承架设置到待测的混凝土构件表面上，然后便可进行初始荷载的加载，让承力支架中的支撑点和混凝土表面贴紧。然后需要再一次对承力架进行检查，确保承力架和杆处在同心位置，并和混凝土构件表面之间保持紧密贴合。在检查合格之后，按照0.1 MPa/s以下的速度加荷，加荷过程需要持续进行，直到显示器上的读数不再上升为止，也就是混凝土结构已经被破坏。将该情况下的读数最大值记录下来，作为拔出力极限值。拔出力检测时间应控制在（120±30）s内。在获得了拔出力参数之后，便可通过公式（2）来进行混凝土抗压强度计算。

式中：f 为混凝土强度换算值，MPa；为检测中所获得的拔出力值，Kn；和为混凝土强度检测公式中的回归系数。

为了控制检测质量，相关单位与技术人员首先应合理选择试验装置；如果粗骨料粒径最大值在40mm以下，则可选择圆环形式的拔出装置；如果粗骨料粒径最大值在60mm以下，则可以选择三点式拔出装置。其次是确保混凝土构件检测部位表层及其内部质量一致，如果表层和内部存在明显质量差异，就需要将表层清除干净，再进行检验。

在通过该方法对该工程中的一些混凝土构件进行后装拔出检测之后，获得到的6组检测结果见表5。

表5 该工程中的部分混凝土构件后装拔出检测结果

经过计算，这次检测的混凝土构件强度满足设计要求。

2.4 钻芯检测技术

采用该方法进行混凝土试件强度检测的过程中，相关单位与技术人员需要重视以下2个方面。1）科学确定钻芯部位，其部位选择的主要原则有3个。一是需要在混凝土构件强度比较小的位置上进行钻芯点设置；二是需要对待测的混凝土构件进行内力分析图制作，然后从中找出受力比较小的位置，并在这些位置上进行钻芯点设置；三是尽可能不要在混凝土构件中的预埋件以及钢筋等位置上选择钻芯点。通过这样的方式，才可以有效确保钻芯点选择与设置的合理性，为后续的混凝土强度钻芯检测奠定良好基础。2）钻芯尺寸的合理确定。对钻芯尺寸，其传统的控制原则包括以下两点。在钻芯取样的过程中，芯样直径应大于或等于混凝土中最大骨料粒径的3倍；无论在何等条件下，芯样直径都应该超过混凝土中最大骨料粒径的2倍。

芯样钻取过程中，应根据实际情况做好钻进速度控制，并做好钻头、混凝土屑排除中的冷却水流量和出口水温度的控制。对取样孔，后期可通过微膨胀水泥或者是树脂类物质进行修补。以下是混凝土材料强度钻芯取样检测中的主要参数控制情况，见表6。

表6 混凝土材料强度钻芯取样检测中的主要参数控制情况

为保证检测质量，检测中，技术人员应注意以下3点。1）每个构件的取样个数应控制在3个及以上，对小构件，也应控制在2个及以上。2）对局部区域检测，需按照实际的构件情况来进行芯样钻取位置、深度和数量的确定。3）芯样中不可以含有钢筋。

在通过该方法对该工程中的一些混凝土构件进行钻芯取样检测之后，获得的6组检测结果见表7。

表7 该工程中的部分混凝土构件后装拔出检测结果

经对比分析发现，这次检测的混凝土构件强度满足设计要求。

3 建筑混凝土材料强度检测中的几种主要技术对比分析

通过上述分析可知，不同的混凝土强度检测技术的适用范围、操作方法都不同，且各种技术也都具备相应的优缺点，具体检测中，相关单位应根据实际情况来做好相应检测技术的合理选择。表8是上述几种主要检测技术的对比分析。

表8 几种主要检测技术的对比分析

4 结语

综上所述，在建筑工程的具体建设施工过程中，只有确保混凝土材料强度，才可以保证整体工程的建设质量，并进一步保障其后续应用中的安全。在具体的建设施工中，相关单位与技术人员一定要采用合理的技术措施来进行混凝土强度检测，并做好其检测方法和检测参数的控制。这样才可以有效确定混凝土材料强度，并根据实际情况来调整其配比，为建筑工程的后续施工及其应用奠定坚实的技术基础。