论回弹法检测混凝土抗压强度的应用

周志华

目前在我国建筑领域，应用最为广泛的是钢筋混凝土结构，因此对该类既有建筑进行检测鉴定时，如何更准确、更快速、更经济地检测出结构材料的物理、力学性能，是检测行业一个重要的研究、发展方向。本文主要讨论的是目前国内工程检测行业内混凝土强度检测最常使用的回弹法，从检测仪器、检测方法等的优缺点着手，结合实际经验，探讨回弹法在使用过程中常见的问题、注意事项。

钢筋混凝土结构主材是钢筋、混凝土，钢筋的物理性能是钢筋混凝土结构承受弯、拉、剪、扭等力作用的决定性因素，而钢筋受生产条件、元素组成的影响，物理力学性能也有所异同；而混凝土在结构中主要起承压、保护钢筋的作用，混凝土由粗骨料、各种集料、添加剂、水组成，各种成分的组成配合比不同，生产出来的混凝土抗压性能也会有较大差异，在对钢筋混凝土构件进行检测时，目前国内常见钢筋混凝土结构强度的检测方法主要有：回弹法、超声回弹法、钻芯法、回弹-钻芯法等；而回弹法因其使用简单、方便、快捷，在工程检测行业中应用范围最广。

一、总则

回弹法是通过采用回弹仪弹击混凝土构件表面得出回弹值，结合混凝土构件的碳化深度（高强混凝土不需要），查询实验得出的统一或地区专用测强曲线表格，得出测区混凝土抗压强度推定值，再结合数学统计分析方法、考虑样本容量、标准差等等，得出混凝土构件强度推定值或批构件强度推定值。回弹法因其灵活简单，是目前应用范围最广的一种检测手段，其主要依据的规范是《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23—2011（以下简称《回弹规程》），目前该检测方法最常用领域是在建工程；国内对工程的质量越来越重视，而回弹法对检测现场条件要求较低，同时具有仪器操作简单、得出结论快速等优点，相关人员可现场随时对混凝土结构构件进行回弹试验，可初步判断混凝土结构构件的抗压强度是否达到设计要求。因混凝土抗压强度是建筑工程质量监管中的一个主控项目，各地建设行政主管部门要求不仅仅是施工、监理对该项目进行实时监控，更需要委托有资质的第三方检测单位对新建工程进行混凝土抗压强度的检测，若检测强度不合格、达不到设计要求，则可能涉及停工、加固、拆除重建等一系列后续处理方式，不仅有可能导致巨大的经济损失，更涉及结构的安全，因此，合理、正确地使用回弹法检测混凝土抗压强度，是与之相关的工程人员必须掌握的一种技能。

二、仪器

（1）回弹仪使用简单，非常容易上手，《回弹规程》总则1.0.3条规定，使用回弹法检测混凝土强度的人员，应通过专门的技术培训，该条款主要是为了消除数据检测中“人为”导致的偏差因素。其主要原因是未经过专门培训的人员，在日常实际使用中，仅知其然不知其所以然，仅知道怎么操作回弹仪，而不知道正确操作，在仪器使用过程中，不规范操作屡见不鲜，如回弹测试角度不水平（不垂直于表面）、构件表面不经打磨直接测量等，导致回弹值有较大偏差；另外一个就是碳化深度测量使用的1%～2%的酚酞酒精溶液，该溶液的百分比不准确的情况比较常见，溶液酚酞百分比含量偏高会导致现场试验时碳化界面不明显，全界面红色，从而得出碳化深度为0的结果，导致强度推定值偏大；溶液浓度偏低则不显示红色，而给出碳化深度＞6的结果，导致强度推定值偏低；现场检测时为了方便，不使用碳化深度测量尺量测碳化深度、而是估计等，上述行为直接导致了原始数据测量不准确，最后的强度计算、推定更无法保证，因此从业人员必须经过专门的技术培训、持证上岗。

（2）回弹仪作为回弹法中最核心的仪器，不论是数显还是指针读数型的，均属于机械物理式，其主要工作原理是弹击杆与被测构件表面接触后施加一个外力作用、经过内部多个弹簧的压缩变形带动刻度尺得出回弹值，对一个构件常规要求是测量10个测区、160个测点，也即每个构件需要弹击160次，因弹击次数较多，检测构件数量较多时仪器容易出现弹簧老化、读数尺摩擦力偏差、仪器内部积灰较多等情况，容易导致回弹数据出现不准确（常见的是偏低）问题，因此《回弹规程》规定，回弹仪每半年必须送有资质的检定机构进行专业检定，而在日常更需要进行保养，保养情况在该规程中第3.3.1条有规定，其中第3点“对检测值有怀疑”，而怀疑的判断依据就是钢砧率定值，主要是要求从业人员在使用回弹仪前、必须经过率定，确保回弹仪读数在正常范围内，因率定钢砧较重、携带不方便，规程虽然没有在使用过程中作硬性要求率定，但从业人员在检测过程中因根据实际遇到的情况，判断回弹仪读数是否准确；该条款第1点规定“回弹仪弹击超过2000次”必须进行保养，该条款第2点，“钢砧率定值必须合格”是该条款的核心，第1、3点的要求均是为了保证率定值合格，也是为了保证回弹法所测得的混凝土抗压强度不受到仪器误差的影响。

三、适用范围

《回弹规程》明确规定：“回弹法主要适用于普通混凝土抗压强度的检测，不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土强度检测”，其主要是因为回弹法并不能全面准确地代表某待检构件真实的强度，其主要检测的是混凝土构件的表面强度，故对构件测区表面有严格要求，要求测区为混凝土原浆面，应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面等，而上述面层缺陷常见于早期现场拌制生产的混凝土，主要是由于现场生产条件不足、拌制不充分、混凝土浇捣不密实、模板安装前处理不当、后期养护处理不当等各种条件限制所致；现如今为了减少现场拌制混凝土的质量不合格、环境污染等相关问题，国家推行预拌商品混凝土的运用，随着大批量的预拌混凝土在工程中运用，我国因混凝土强度不达标而出的工程事故也在逐年减少，但更重要的是预拌商品混凝土出现问题后更容易溯源，前几年，某地楼盘因商品混凝土强度不达标而全部拆除重建，造成了严重的经济损失，相关混凝土生产公司也受到了应有的处罚并承担了相关责任。随着泵送预制商品混凝土的推广使用，根据其流动性大、浇筑的表面和底面性能相差较大的特点，《回弹规程》中关于泵送混凝土的检测部分更要重视，该规程中明确规定，“检测泵送混凝土强度时，测区应选在混凝土浇筑侧面”，该条款实际上对在建工程现场实体检测作出了明确要求，泵送混凝土板类构件不得采用角度修正、浇筑面修正的方式来修正回弹值，也即泵送混凝土板类构件不应采用在构件表面或底部回弹的方法来检测混凝土抗压强度。

四、回弹法的取值、计算

（1）对混凝土构件表面进行回弹时，每个构件最少布置5个测区，一般需要10个测区，而一个测区16个测点，最后计算的时候每个测区读数要去除3个最大值以及3个最小值，但是要注意的是，该16个测点读数本身要是正常的，仪器操作人员在回弹时不能反复弹击一个测点，回弹时若弹击在混凝土骨料（石头）上或表面缺陷（浅孔）处时，该数值偏差极大，均应现场舍弃并补充弹击另外其它未被弹击过的部位，这点也是操作人员经常误解的地方，以为反正16个测点要分别去除3个最大、3个最小值，就不用在意这种异常数据而不现场舍弃，这也是导致回弹法测混凝土抗压强度不准确的一个因素。这里需要注意的是，测区数量的不同，取值方法也不一样，若测区数小于10个，构件强度代表值应取测区强度的最小值，主要是因为测区数量太少，取最小值能更大程度地保证构件强度在日常计算过程中保证安全；而当测区数大于等于10个时，即可能涉及同混凝土强度的不同构件推定时，须考虑标准差的影响，在不同设计强度下（C25为分界线）对应的标准差分别大于4.5MPa（C25以下）、5.5MPa（含C25以上）时，考虑可能是由于某些系统误差较大，如不同构件强度等级相差较大、非同条件养护、龄期相差较大等原因，已经不属于“同一批量”的范畴，故此，只能按照单个构件来取值或重新划分检测批。而不论测区数量多少，若经正常测试后测区中出现超过《回弹规程》规定的适用强度范围10MPa～60MPa，在此范围之外的不适用该方法，无法计算平均值、标准差，而是应查明超出范围的原因，若大部分数据均低于10MPa，则该构件强度取值取低于10MPa，若高于C60，则需要考虑采用其他规程如地方性的《高强回弹规程》计算取值。

（2）《回弹规程》测强曲线的应用及注意事项：回弹法涉及三种测强曲线，分别为统一测强曲线、地区及专用测强曲线，代表的是测区混凝土强度换算值，各种曲线建立的基础是材料、成型工艺，统一曲线是采用全国有代表性的，其使用范围广，但相对偏差大，而地方以及专用测强曲线是采用地区常用的或专用构件的材料，经过同条件试验建立的，相对统一曲线，地方及专用测强曲线精确度更高，但因测强曲线的建立对试验要求较高，部分地区受技术、经济等方面条件的限制，并无地区或专用测强曲线，故规范虽然推荐按专用—地区—统一测强曲线的顺序采用，但主要还是以统一曲线为主。以广东为例，统一测强曲线在广东省适用，另去花费一定的人力、物力去研究、建立地区测强曲线没有必要；但随着如今高强混凝土在广东省应用范围的扩大，广东省住房和城乡建设厅于2020年3月20日通过、发布了《广东省高强混凝土强度回弹法检测技术规程》，主要是为了检测高强混凝土（C60～C90）的抗压强度，使得高强混凝土检测有规可依，该省标是对回弹规程的补充、延伸，其所采用的测强曲线是地区测强曲线。需要注意的是，因检测强度区间的不同，对检测仪器要求的不同，不能采用普通回弹仪检测高强混凝土，目前该规范规定仅适用H450型（标称能量为4.5J）回弹仪，但在现场检测时，如果实际预检强度推定值均小于C60的时候，为了得出混凝土强度等级，需要使用普通型号M225（标称能量为2.207J）的回弹仪，且强度结果推定值所查询的测强曲线须按照《回弹规程》的统一测强曲线采用，否则按照省标内的表格，得出的结论是小于C60，而无实际强度等级；此处主要是考虑即便设计是高强混凝土，但是因构件实际抗压强度达不到要求时，需要以普通混凝土抗压强度检测方式来进行，随着国内建筑行业的发展，越来越多的高强混凝土运用在建筑领域，因此，地方性的《高强混凝土回弹规程》以及国标《回弹规程》对工程技术人员来说，都是必须熟练掌握的。

五、结论

综上所述，回弹法作为一种简单、快捷的检测混凝土抗压强度检测方法，在混凝土抗压强度检测领域有着不可替代的作用，但是同时该方法具有较多不确定性，主要是因为混凝土材料本身是一种人造的具有非均质特性的材料，其检测的是构件表面强度，不适应内部存在缺陷的混凝土的抗压强度的检测，由此而引申出超声-回弹综合法、回弹-取芯法等相关检测方法，其目的是通过不同检测方法的接合，更准备的检测出混凝土构件的真实强度，以避免因强度检测不正确导致后续可能涉及的加固设计、验算、复核等系列工作出现不该有的偏差甚至错误，因此，回弹法可认为是一种最基础的混凝土抗压强度检测方法。