侯 高 峰

(1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站,安徽 合肥 230088)

高強(qiáng)混凝土現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)方法研究

侯 高 峰1,2

(1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院,安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站,安徽 合肥 230088)

簡(jiǎn)述了回彈法、后裝拔出法、后錨固法、鉆芯法等幾種常用的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的方法，總結(jié)和比較了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了各方法的使用建議，以期更準(zhǔn)確更方便地檢測(cè)高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，更好的為工程質(zhì)量提供服務(wù)。

高強(qiáng)混凝土，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)，研究

0 引言

近年來，我國(guó)混凝土技術(shù)的發(fā)展速度較快，高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用也越來越廣泛。如何有效地對(duì)高強(qiáng)混凝土質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制，成為目前工程上亟待解決的技術(shù)難題。

高強(qiáng)混凝土(HSC)，文獻(xiàn)[1]規(guī)定：高強(qiáng)混凝土為采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰超細(xì)礦渣硅灰等礦物摻合料以常規(guī)工藝配制的C50～C80級(jí)混凝土。而文獻(xiàn)[2]認(rèn)為強(qiáng)度等級(jí)不低于C60的混凝土為高強(qiáng)混凝土。在實(shí)際檢測(cè)過程中，一般將C60及以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土定義為高強(qiáng)混凝土，因此本文把C60及以上混凝土稱之為高強(qiáng)混凝土。

1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)方法

高強(qiáng)混凝土的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可以分非破損檢測(cè)、局部破損檢測(cè)及綜合法等，且編制了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)等，用于規(guī)范高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)工作。下面主要討論幾種常用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的方法。

1.1 回彈法

回彈法屬于非破損檢測(cè)方法，是用一彈簧驅(qū)動(dòng)的重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，測(cè)出重錘被反彈回來的距離，用回彈值作為強(qiáng)度相關(guān)指標(biāo)，來推定混凝土強(qiáng)度的一種方法?；貜梼x種類繁多，國(guó)內(nèi)及國(guó)外廠家均有不同類型的回彈儀，標(biāo)稱動(dòng)能為2.207 J的中型回彈儀，采用行標(biāo)(JGJ/T 23-2011)對(duì)混凝土推定值進(jìn)行評(píng)價(jià)，盡管部分文獻(xiàn)[3]認(rèn)為普通回彈儀仍然適用，但一般認(rèn)為檢測(cè)抗壓強(qiáng)度大于60 MPa的混凝土已不適用。

2013年12月1日實(shí)施的行標(biāo)[4]JGJ/T 294-2013中采用標(biāo)稱動(dòng)能為4.5 J或5.5 J的回彈儀，可以檢測(cè)強(qiáng)度等級(jí)為C50～C100的混凝土抗壓強(qiáng)度。

1)標(biāo)稱動(dòng)能4.5 J的回彈儀，其在洛氏硬度為HRC60±2的鋼砧上，率定值應(yīng)為(88±2)，混凝土強(qiáng)度換算值可按表A.0.2計(jì)算。

2)標(biāo)稱動(dòng)能5.5 J的回彈儀，在洛氏硬度為HRC60±2的鋼砧上，回彈儀的率定值應(yīng)為(83±1)，混凝土強(qiáng)度換算值可按表B.0.2計(jì)算。如果測(cè)強(qiáng)曲線的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不大于±15%，就可以使用本規(guī)程曲線，否則應(yīng)建立專用測(cè)強(qiáng)曲線。

優(yōu)點(diǎn)：回彈法檢測(cè)，儀器價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)費(fèi)用低，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方便快捷，測(cè)試值與混凝土強(qiáng)度有很好的相關(guān)性，一般不會(huì)受構(gòu)件的特征限制等優(yōu)點(diǎn)，在工程的質(zhì)量檢測(cè)、安全鑒定、事故處理、工程改擴(kuò)建及監(jiān)督檢查中得到了廣泛的應(yīng)用，也是非破損檢測(cè)方法中應(yīng)用范圍最廣的。

缺點(diǎn)：回彈法屬于表面硬度法，其利用混凝土的抗壓強(qiáng)度與其表面硬度之間所存在的關(guān)系來測(cè)定混凝土表面的強(qiáng)度，所以對(duì)混凝土表面有較嚴(yán)格的要求，但是回彈法往往只能反映混凝土表面厚度大約為3 cm的情況，因此這種方法無法反映出混凝土內(nèi)部的質(zhì)量。另外根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)及多年現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，混凝土材料及外加劑的影響、水泥品種及摻合料的影響、測(cè)試角度的影響、不同模板材料的影響、不同澆筑面的影響、齡期與碳化深度的影響、養(yǎng)護(hù)條件的影響等，其檢測(cè)精度相對(duì)較低。規(guī)范規(guī)定回彈法檢測(cè)混凝土的齡期不宜超過900 d，而且不適用于表層及內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或者內(nèi)部存在缺陷的混凝土構(gòu)件及特種成型工藝制作的混凝土的檢測(cè)，這就限制了回彈法檢測(cè)的范圍。

1.2 超聲回彈綜合法

超聲法屬于非破損檢測(cè)的方法，目前只制定了CECS 21∶2000超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程，國(guó)內(nèi)尚無關(guān)于超聲檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的規(guī)范，也沒有全國(guó)統(tǒng)一或者地方的測(cè)強(qiáng)曲線，因此本文暫不作介紹。

超聲回彈綜合法屬于非破損檢測(cè)方法，是以材料的應(yīng)力應(yīng)變行為與其強(qiáng)度的關(guān)系作為依據(jù)。超聲回彈法采用帶波形顯示器的低頻超聲波檢測(cè)儀，配置頻率為50 kHz～100 kHz的換能器，測(cè)量混凝土中的超聲波聲速值，結(jié)合采用沖擊能量為2.207 J的混凝土回彈儀，測(cè)量回彈值。聲速主要反映材料的彈性性質(zhì)，由于超聲波能穿過材料，因此它能反映材料內(nèi)部構(gòu)造情況，如：蜂窩、開裂、離析、空洞等。根據(jù)在測(cè)區(qū)測(cè)得的回彈值和聲時(shí)值，基于已經(jīng)建立的測(cè)強(qiáng)曲線推算混凝土強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)[5]CECS 02∶2005的測(cè)量范圍為10 MPa～70 MPa。

優(yōu)點(diǎn)：超聲回彈綜合法將回彈與超聲法兩種單一的檢測(cè)方法綜合后，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，使得混凝土齡期與濕度的影響大大抵消。該方法對(duì)其他因素雖不能抵消，但影響的系數(shù)要比單一法要少，就精度而言，比單一采用回彈法檢測(cè)出的強(qiáng)度值準(zhǔn)確性有了提高，這種方法在我國(guó)工程質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用較為廣泛。

另外，在規(guī)范中JGJ/T 294-2013高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)規(guī)程采用的是標(biāo)稱動(dòng)能為4.5 J的回彈儀，從實(shí)驗(yàn)及模擬的情況來看，此種超聲回彈綜合法檢測(cè)的結(jié)果更接近于真實(shí)值。

缺點(diǎn)：在實(shí)際的檢測(cè)過程中，由于其操作過程相對(duì)較為復(fù)雜，檢測(cè)前需要彈線布置測(cè)點(diǎn)等準(zhǔn)備工作稍顯復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)間相對(duì)回彈法較長(zhǎng)，而且受到混凝土材料本身非均質(zhì)性的特點(diǎn)的影響以及操作超聲波儀器本身的問題，在工程實(shí)踐中有可能會(huì)造成比實(shí)際混凝土強(qiáng)度偏低的現(xiàn)象。

1.3 后裝拔出法

拔出法屬于微破損的檢測(cè)方法，一般分為兩種。一種是澆灌混凝土?xí)r在測(cè)試部位預(yù)先埋置錨固件，待混凝土硬化后做拔出試驗(yàn)，稱之為預(yù)埋拔出法。而另一種是在已硬化混凝土的測(cè)試部位上鉆孔，磨槽，嵌入錨固件后做拔出試驗(yàn)，通過測(cè)定極限拔出力，根據(jù)預(yù)先建立的拔出力與混凝土強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系，檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，稱之為后裝拔出法。

隨著混凝土強(qiáng)度的提高，石子與水泥膠凝材料的強(qiáng)度相近，材料趨向勻質(zhì)，石子在檢測(cè)中的影響減少，因此，拔出法檢測(cè)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度具有較高的精度。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料研究，拔出儀所能檢測(cè)的混凝土強(qiáng)度最高可達(dá)85.0 MPa，由于拔出法測(cè)強(qiáng)曲線為直線方程，只要檢測(cè)設(shè)備允許，理論上是可以檢測(cè)更高強(qiáng)度的混凝土。我國(guó)現(xiàn)行的協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)[6]CECS 69∶2011，其檢測(cè)強(qiáng)度范圍為10.0 MPa～80.0 MPa。

優(yōu)點(diǎn)：后裝拔出法具有破損程度小、檢測(cè)精度高、測(cè)量范圍比較廣等特點(diǎn)。

缺點(diǎn)：后裝拔出法檢測(cè)比較麻煩，試驗(yàn)成本稍偏高，這些都限制了該方法的應(yīng)用。規(guī)程CECS 69∶2011中規(guī)定，應(yīng)用拔出法前，應(yīng)通過專門試驗(yàn)建立測(cè)強(qiáng)曲線，并由工程質(zhì)量主管部門審定，其測(cè)強(qiáng)曲線的允許相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不大于12%。

1.4 后錨固法

后錨固法屬于微破損檢測(cè)方法，是通過測(cè)定混凝土表層30 mm范圍內(nèi)后錨固破壞體的拔出力，根據(jù)拔出力推定構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度。該方法是在已硬化混凝土中鉆孔，然后用高強(qiáng)膠粘劑植入錨固件，待膠粘劑固化后進(jìn)行拔出試驗(yàn)，根據(jù)拔出力來推定混凝土強(qiáng)度。我國(guó)采用的規(guī)范是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[7]JGJ/T 208-2010，其檢測(cè)強(qiáng)度范圍為10.0 MPa～80.0 MPa。

優(yōu)點(diǎn)：后錨固法具有檢測(cè)范圍廣、精度高、對(duì)結(jié)構(gòu)損傷小、操作相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：后錨固法對(duì)混凝土表層的質(zhì)量要求較高，否則較難得到可靠的結(jié)果。但在實(shí)際操作過程中對(duì)鉆孔質(zhì)量、構(gòu)件表面的平整度及錨固膠的質(zhì)量及時(shí)間要求較高，試驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，一旦出現(xiàn)不合格點(diǎn)或者未形成有效的破壞截面，就需要在該位置附近補(bǔ)測(cè)。

1.5 鉆芯法

鉆芯法屬于局部破損的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，是采用鉆機(jī)從結(jié)構(gòu)構(gòu)件上直接鉆取混凝土芯樣，可直觀發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部質(zhì)量情況，對(duì)混凝土芯樣施加作用力，測(cè)定混凝土強(qiáng)度，評(píng)定結(jié)構(gòu)質(zhì)量?，F(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)[8]CECS 03∶2007規(guī)定其測(cè)量范圍為不大于80 MPa的普通混凝土強(qiáng)度。

優(yōu)點(diǎn)：鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度具有直觀、可靠和準(zhǔn)確等特點(diǎn)。芯樣直接取自于混凝土結(jié)構(gòu)本身，能準(zhǔn)確客觀的反映出結(jié)構(gòu)體混凝土的實(shí)際強(qiáng)度；此外試件檢測(cè)方法與傳統(tǒng)的立方體試塊檢測(cè)方法相同，直接在壓力機(jī)上測(cè)得其強(qiáng)度，試驗(yàn)直觀，檢測(cè)結(jié)果容易被工程各方所認(rèn)可。芯樣還可以通過劈裂試驗(yàn)，測(cè)得混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度。

缺點(diǎn)：對(duì)結(jié)構(gòu)具有局部損傷，特別是檢測(cè)樣本量較大。比如批量評(píng)定的時(shí)候，對(duì)鉆芯處的混凝土結(jié)構(gòu)將造成一定的損傷。對(duì)鉆孔留下的空洞如果不及時(shí)用高一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土進(jìn)行填塞，會(huì)給結(jié)構(gòu)帶來一定的安全隱患。此外鉆芯位置應(yīng)避開結(jié)構(gòu)的重要部位和主要受力鋼筋。芯樣取出后需要經(jīng)過鋸切加工、磨平，試驗(yàn)成本相對(duì)較高。鉆芯法檢測(cè)時(shí)一般需要注意的問題還有：

1)鉆取芯樣前應(yīng)將鉆芯機(jī)用膨脹螺絲固定好，由于高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度較高，比普通混凝土鉆取困難，因此鉆芯機(jī)必須固定的牢固，否則一旦鉆機(jī)顫動(dòng)，芯樣表面就會(huì)出現(xiàn)波紋狀，從而導(dǎo)致芯樣產(chǎn)生較強(qiáng)的擾動(dòng)，使得芯樣強(qiáng)度嚴(yán)重降低，甚至于出現(xiàn)低于C15 的強(qiáng)度。因此取芯機(jī)必須有很高的精度且完全固定。

2)芯樣加工水平的高低對(duì)芯樣強(qiáng)度影響是至關(guān)重要的，其尺寸偏差及外觀質(zhì)量必須滿足規(guī)范6.0.5條之規(guī)定，承壓面必須嚴(yán)格平整光潔平行。

3)在壓力機(jī)上實(shí)驗(yàn)操作也是影響混凝土強(qiáng)度的一個(gè)重要因素，防止偏心等現(xiàn)象的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)操作失誤，其結(jié)果是不可逆的，將直接影響結(jié)果的評(píng)價(jià)。

4)當(dāng)采用補(bǔ)平處理芯樣時(shí)，必須保證補(bǔ)平材料的強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度接近，偏低或偏高都會(huì)導(dǎo)致試件強(qiáng)度偏低。就實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，對(duì)高強(qiáng)混凝土而言，補(bǔ)平后的芯樣強(qiáng)度會(huì)略低于磨平后的芯樣強(qiáng)度。

盡管鉆芯法具有直觀準(zhǔn)確等特點(diǎn)，但是由于其損傷結(jié)構(gòu)及對(duì)芯樣加工水平處理等問題，一般不是首選的檢測(cè)方法，但其作為安全鑒定及在對(duì)強(qiáng)度異議的時(shí)候往往成為最終的評(píng)定方法。

1.6 鉆芯—回彈綜合法

本方法主要采用的是鉆芯修正回彈的方法，采用標(biāo)準(zhǔn)CECS 03∶2007，JGJ/T 294-2013及GB/T 50344-2004等規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，本方法的優(yōu)點(diǎn)是既能保證檢測(cè)的精度，又能盡量減少大面積取芯給結(jié)構(gòu)帶來的破壞。在回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證的時(shí)候，往往采用鉆芯法進(jìn)行修正。這是一種在工程實(shí)踐中比較常用的檢測(cè)方法。

2 建議

1)采用回彈法檢測(cè)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，應(yīng)積極建立專用測(cè)強(qiáng)或地方測(cè)強(qiáng)曲線，提高其檢測(cè)精度和認(rèn)可度。

2)拔出法檢測(cè)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，從未得到廣泛的應(yīng)用，特別是預(yù)埋拔出法應(yīng)用更少，這表明其實(shí)際操作性存在一定的難度，在條件允許時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。

3)鉆芯法檢測(cè)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度時(shí)，對(duì)芯樣的平整度和垂直度要求較普通混凝土更高，應(yīng)予以重視。如果無合適的補(bǔ)平材料，可以直接進(jìn)行磨平而不進(jìn)行補(bǔ)平。采用小直徑芯樣進(jìn)行高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，會(huì)成為今后檢測(cè)應(yīng)用的一個(gè)發(fā)展方向，但是考慮到小直徑芯樣的強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散性比較大，應(yīng)適當(dāng)增加芯樣數(shù)量方能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)芯樣的檢測(cè)效果。但實(shí)際檢測(cè)過程中，在重要結(jié)構(gòu)上鉆取大批量的芯樣，無論是對(duì)結(jié)構(gòu)的影響上還是工程各方的接受程度上均具有一定的難度，對(duì)鉆芯法的應(yīng)用推廣上具有一定的難度。

4)鉆芯修正回彈法是一種比較準(zhǔn)確且性價(jià)比較高的檢測(cè)方法，在一定的程度上值得推廣。

5)在某些工程中，采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法綜合應(yīng)用，可以得出更為準(zhǔn)確可靠的結(jié)論。

[1] CECS 104∶99，高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] JGJ 55-2011,普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[3] 朱浮聲，黃志燁.普通回彈儀在高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中的應(yīng)用[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，23(5)：76-77.

[4] JGJ/T 294-2013,高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

[5] CECS 02∶2005,超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[6] CECS 69∶2011,后裝拔出法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[7] JGJ/T 208-2010,后錨固法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[8] CECS 03∶2007,鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

Research on high-strength concrete site detection technology methods

HOU Gao-feng1,2

(1.AnhuiandHuaiRiverWaterResourcesResearchInstitute,Bengbu233000,China;2.AnhuiProvinceCenterforQualitySupervision&TestofBuildingEngineering,Hefei230088,China)

The paper indicates some common methods for the site detection high-strength concrete strength, including rebounding method, post-installing pull-out method, post-anchoring method and drilled core method, and sums up and compares their advantages and disadvantages and points out suggestions, have the more accurate and convenient test of high-strength concrete and provide better service for engineering quality.

high-strength concrete, site detection technology, research

2014-07-17

侯高峰(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2014)27-0047-03

TU528.31

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