建筑工程中混凝土强度的检测方法

吴飞WU Fei

（巨野县住房和城乡建设局，菏泽 274900）

0 引言

混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其质量直接影响到建筑物的安全性和使用寿命。所以，对建筑项目进行质量检验至关重要，强度是影响混凝土其他性能的重要因素。混凝土的强度测试有多种方法，包括试块法、回弹法、超声波法、钻芯法、拉拔法等，各有优劣。据此，本文以某高速公路项目为例，采用回弹法对该建筑工程中混凝土的强度进行检测。

1 建筑工程混凝质检常见的问题

在施工过程中，混凝土的质量检验是施工过程中十分关键的一步，它直接影响到施工过程中的质量与安全。在混凝土施工过程中，存在很多常见问题，需要混凝土检验人员及时发现和解决。建筑工程混凝土质检常见问题特征及处理方式如表1 所示。

表1 建筑工程混凝土质检常见问题特征及处理方式

在建筑工程中，混凝土是最重要的材料，它对工程的质量起到了至关重要的作用。强度高则使用寿命较长，耐磨抗压性能也相应较高；而如果混凝土的强度太弱，容易带来一系列的起砂起灰、开裂、耐磨性差、抗渗性差等缺点，还需要一笔较大资金对其进行翻新。回弹法是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法。

2 回弹法检测

回弹法检测原理是利用回弹锤在混凝土表面的反弹情况，推算出混凝土的强度、密度等质量指标。具体过程是将回弹锤在混凝土表面平稳地垂直落下，然后根据回弹高度计算出混凝土的弹性模量，再通过经验公式进行计算从而得出混凝土的强度等指标。

相较于其他检测方法，回弹法检测具有以下优势：

①便捷快速：回弹法检测无需取样试验，只需要在混凝土表面进行回弹测量即可，检测速度更快，能够大大节省时间成本。

②准确可靠：回弹法检测采用先进的仪器设备，能够实现高精度测量，结果更为准确可靠。

③广泛适用：回弹法检测适用于各种混凝土结构，无论是新建还是老化的混凝土都能够进行检测，具有广泛的适用性。

回弹法检测也存在一些局限性，比如不适用于表面不平整的混凝土结构、无法测量深层结构等。因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的方法进行混凝土质量检测。

3 案例分析

3.1 工程概况

随着交通事业的发展，高速公路建设已成为国家重点工程。某高速公路工程中，主桥长度约为线路全长的95%，其设计方法是通过主桥设计来实现的。其中大部分都是预张预应力混凝土工字梁，采用了预张预应力混凝土工字梁。为确保施工质量，在施工过程中采取了“全张拉法”，按设计图的规定，梁的强度必须在85%以上，28 天后才能进行“全张”。为了提高周转效率，研发了一套自动控制热模蒸汽养生模板系统，一般情况下，只需要2 到3 天就可以放张出厂，大大降低了工程周期和人工成本。同时，还对梁体结构进行了优化设计，采用了轻量化的材料，使得每片梁体的重量得到了有效的降低，进一步降低了工程成本。

3.2 试验方法

按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中的规定，在预制梁施工现场，制备出51 个规格为150x150x150mm 的C70 混凝土抗压强度试件。试件的养护条件与预制梁的养护条件一样，其抗压强度龄期为2～29 天，其中2～7 天、14 天和28 天的试件数量为2～7 块，其余龄期试件数量为1 块。通过这些试件的测试，可以对混凝土的抗压强度进行评估和控制，确保预制梁的质量和安全性能。

试验前，为了保证仪表达到校准的标准，首先用两种高强度的金属砧板对其进行率定。把样品放到压力机上，把样品压至大约60kN，并维持这个压力。然后，采用4.5 J型超高强度回弹装置，分别在两条对角线上进行8 次测量，共计16 个测点，并进行试验。试验结束后，卸载并将试件转动90 度，放置于压力机中，利用5.5J 高强回弹仪，在其他两个相反的侧面上，对8 个测点进行弹击，共计16 个测点，并将试验结果进行记录。试验结束后，必须将试验样品的重量降到最低。其施工方法为：将试样两侧置于上、下两块承载板中间，按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中的规定，对其施加荷载，直至其失效为止。在此过程中，需要计算试件的抗压强度实测值。通过降重处理，可以保证试件的准确性和可靠性，从而更好地评估材料的性能。

3.3 实验结果

3.3.1 回弹代表值比较

根据与试件对应的2 组16 个测点的回弹值，除去3个最大值和3 个最小值，再将剩余10 个有效回弹值的平均值，即为该试件中两种高强回弹仪的回弹代表值。在4.5J 和5.5J 的高强回弹仪上，有代表性的回弹值如表2所示。

图1 两种强度试样的弹性表征值散点图

表2 两种回弹仪换算强度值与抗压强度值差值统计表 单位：MPa

针对高强回弹仪的对比结果，可以通过降重来解决5.5J 高强回弹仪回弹距离较短的问题。降重是指在高强回弹仪的基础上增加附加重量，以达到消耗相同势能的目的，从而提高回弹距离。在5.5J 高强回弹仪中增加适当的附加重量，可以有效地降低拉力弹簧的刚度系数，从而提高回弹距离。通过降重技术，可以在保持高强回弹仪其他参数不变的情况下，有效地提高回弹距离，达到更准确的测试结果。

3.3.2 回弹换算值与试件抗压强度值比较

本次实验使用4.5J 和5.5J 高强回弹仪测试不同龄期混凝土试件的回弹值，并按照《高强混凝土强度检测技术规程》附录A 和附录B 中的强度换算表得到了强度换算值。通过对比回弹换算值与试件抗压强度值，可以看出两者之间存在一定的关系。对于同一龄期试样，用5.5 J 的高强度回弹计测得的转换回弹比用4.5 J 的高强度回弹计测得的转换回弹与用5.5 J 的高强度回弹更相近。具体结果如图2 所示。

图2 两种高强回弹仪器在不同年龄阶段的强度转换与样品压缩强度的关系

由图2 中的比较可知，这两台高强度的回弹仪的强度转换数值低于试样的压缩强度数值。这表明，两种测量方法得到的强度转换结果都比较保守，但是这种方法可以使混凝土的真实强度大于测量结果，因此可以保证其回弹性能是合格的。而对于工字形截面梁回弹强度测试，为了确保其符合要求，需要对其进行较大幅度的提高，以便于对其进行施工质量的监控。对于相同的样品，5.5 J 的强度转换值要高于4.5 J 的样品，且与样品的抗压强度比较相近。

3.3.3 回弹强度换算值与试件抗压强度值的差值比较

从直方图（图3、图4）中可以看出，两台高强回弹仪的差值分布相似，均呈现出集中分布的趋势，但是4.5J 高强回弹仪的差值分布相对来说更加集中，差异性更小。而从统计表2 中可以看出，两种高强回弹仪的平均差值均在可接受范围内，且标准差相对较小，说明数据的可靠性较高。

图3 4.5J 高强回弹仪换算强度值与抗压强度值差值直方图

图4 5.5J 高强回弹仪换算强度值与抗压强度值差值直方图

3.3.4 回弹代表值与抗压强度值散点图同测强曲线的对比

根据图5 和图6 的散点图可以得出，5.5 J 型高密度回弹计所得到的测试数据与样品的压缩强度值之间的关系基本上沿回弹谱线的下边缘进行，其上边缘与下边缘处的散点处的坡度大致一致，确保C70 工字形梁回弹强度参数和构造都是合格的。而4.5 J 型的高强度回弹计，其强度曲线冗余度过大，则会造成回弹测试值不高。

图5 4.5J 高强回弹仪的强度特征值和压缩强度值的散点图

图6 5.5J 高强回弹仪的强度特征值和压缩强度值的散点图

3.3.5 两种高强回弹仪在预制梁厂现场检测对比

在预制构件生产中，采用两种不同类型的高强回弹仪，测定了12 个2～3 日龄工字形组合梁板的回弹强度。每片梁分别检测了10 个测区，共检测了240 个测区。根据两种高强回弹仪的回弹强度推定结果（详见图7），可以得出梁的整体质量情况。这项工作对于保证梁的质量以及工程的安全至关重要。

图7 两种高强回弹仪现场检测强度推定值折线图

根据图7 的比较结果可以看出，5.5J 和4.5J 高强回弹仪之间存在着很大的差异，差值集中在4.4～13.2MPa 之间，平均值为9.2MPa。这个结果基本与室内试件上检测的差值平均值9.5MPa 相似。此外，结果显示，5.5 J 的高强回弹与相同养护条件下的相同截面梁抗压强度相差不大，只有-3.0～3.6MPa，因此5.5J 的高强度回弹较适用于原位测试及强度判断。由此可以断定：5.5J 高强回弹仪是一种更加可靠和准确的现场检测工具。

3.4 实验结论

①根据该依托项目的情况，采用《高强混凝土强度检测技术规程》中给出的测试数据，5.5 J 高强回弹测量数据与4.5 J 相比，具有较好的转换精度。同时，该依托项目中的C70 工字梁需要保证回弹强度数据合格，以确保结构物合格。因此，使用5.5J 高强回弹仪可以确保该工字梁的强度检测更为准确，并且有合理的富余量。②该C70 混凝土的龄期强度表现出逐渐上升的趋势，在28 天内，其强变化幅度在10MPa 左右，但在以后的时间内，其变化幅度相对较小。通过对该实验结果的分析，消除了对该问题的怀疑，为测试高强混凝土的回弹性性能奠定了基础。

4 结束语

混凝土工程的质量关系到建筑物的稳定性和可靠性。因此，混凝土工程的质检工作至关重要。混凝土强度是否达到设计要求，是质检工作中主要问题。如果混凝土强度达不到设计要求，就需要加强原材料管理，对原材料进行严格的质量检查和选择。对不合格的混凝土进行重新施工或拆除重建。对于已经施工的混凝土结构，可以采取加固、修补等措施，保证结构的安全性和稳定性。总之，混凝土工程的质检和处理是建筑工程中非常重要的环节，需要严格按照规定操作，及时发现问题并采取措施，以确保建筑物的安全和稳定。