葉 青，武利強，陳若男

（1.寧波市水利水電規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江 寧波 315192；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；3.寧波市農(nóng)村水利管理處，浙江 寧波 315016）

1 問題的提出

回彈法是檢測混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強度的一種快速、無損的方法，期間經(jīng)過學(xué)者的反復(fù)討論[1-2]和規(guī)范的不斷完善[3]，目前已成為驗收混凝土結(jié)構(gòu)時最常用的一種檢測方法。然而，由于部分檢測人員對規(guī)范熟悉度不夠以及理解有偏差，使得采用回彈法檢測混凝土抗壓強度時，出現(xiàn)較大偏差，從而使得人們對回彈法的可靠性產(chǎn)生一定的懷疑。本文將重點對易引起回彈失真的幾個因素進行討論，希望可引起檢測人員的重視。

2 回彈法基本原理

回彈法基本原理是根據(jù)混凝土硬度和抗壓強度之間的相關(guān)性，通過回彈值和碳化值來間接確定抗壓強度的一種方法，相關(guān)性可用以下公式反映：

一個混凝土構(gòu)件通常需要測定10個測區(qū)，構(gòu)件混凝土強度推定值是通過對10個測區(qū)混凝土強度換算值采用一定的數(shù)理統(tǒng)計方法后得到，該推定值具有95%的強度保證率：

式中：fcu,e為混凝土強度推定值（MPa），mfccu為構(gòu)件測區(qū)混凝土強度換算值平均值（MPa），Sfccu為構(gòu)件測區(qū)混凝土強度換算值標(biāo)準(zhǔn)差，具體計算過程可參見參考文獻(xiàn)[4]。

通過式（1）、式（2）可知，影響回彈法混凝土強度推定值的基本因素為回彈值、碳化深度dm、相關(guān)性公式（測強曲線）和測區(qū)強度均勻性（指標(biāo)為 Sfcuc）。并且這4個因素同時受到其他因素的影響。因此，回彈法測定混凝土抗壓強度值（混凝土強度推定值）是一個受多因素影響，具有一定數(shù)理統(tǒng)計意義的綜合值。

3 對回彈法的幾個思考

3.1 回彈法檢測混凝土強度的代表性

對于通過混凝土表面硬度來推測混凝土抗壓強度是否合理的問題，從廉慧珍和文恒武等討論[1-2]中可以得到答案。雖然硬度和強度是2個概念，二者具有較大的區(qū)別，但僅從數(shù)理統(tǒng)計意義看，二者確實具有較好的相關(guān)性，并且這種相關(guān)性的可靠度經(jīng)過了幾十家單位，上萬組數(shù)據(jù)的驗證。當(dāng)采用統(tǒng)一測強曲線時，平均相對誤差≤±15%，相對標(biāo)準(zhǔn)差≤18%；當(dāng)采用地區(qū)測強曲線和專用測強曲線時，誤差會進一步減小。因此，通過混凝土硬度來推定強度的做法是可行的，也是可靠的，關(guān)鍵在于測強曲線的選擇和可靠性。

3.2 回彈值修正

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，回彈值應(yīng)為回彈儀水平方向彈擊混凝土澆筑側(cè)面。當(dāng)為非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時（見圖1），需要對回彈值進行修正。

圖1 非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下回彈儀彈擊示意圖

對回彈值進行修正時，建工規(guī)范[4]和水利規(guī)范[5]有一定區(qū)別。建工規(guī)范明確了彈擊方向和測面的修正方法，當(dāng)測面為澆筑表面或底面時，應(yīng)先對彈擊方向進行修正，再進行澆筑測面修正，二者順序不應(yīng)顛倒；而水利規(guī)范僅對彈擊方向進行了修正，沒有提到對測面的修正。這里的“澆筑表面”指的是具有原漿抹面的混凝土結(jié)構(gòu)；“澆筑底面”指的是底面與側(cè)面采取相同澆筑模板的情況。根據(jù)經(jīng)驗，測面修正是必要的。因為在混凝土振搗過程中，表面會形成一定厚度的浮漿層，而底面會有一定程度地骨料下沉現(xiàn)象，因而會導(dǎo)致表面回彈值偏小，而底面偏大的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象在取芯法檢測混凝土抗壓強度時也得到證實。當(dāng)在同一位置取3個芯樣時，表面的芯樣強度值會偏低，合理的做法是芯樣加工時適當(dāng)切除浮漿層。

3.3 碳化問題

從式（1）可看出，碳化是影響混凝土抗壓強度的一個關(guān)鍵因素，二者呈指數(shù)關(guān)系。圖2以C30混凝土為例，描述了碳化對強度的影響。假定其他因素不變，碳化深度從0 ～ 6 mm變化時，強度改變十分明顯。最大值為33.8 MPa，而最小值僅26.6 MPa，二者相差24%。從圖2可看出，碳化的準(zhǔn)確與否，直接影響到混凝土抗壓強度是否合格，對工程的質(zhì)量及驗收起到極大的影響，因此，準(zhǔn)確測量混凝土的碳化深度非常關(guān)鍵。

圖2 碳化深度對混凝土抗壓強度的影響圖

目前，混凝土碳化深度測量的準(zhǔn)確度仍是一個難題，包括2個方面：測量本身精度問題和“假性碳化”引起的誤差問題。規(guī)范中的方法為鉆孔后采取一定濃度的酚酞試液進行滴定，讀數(shù)精度為0.50 mm（水利規(guī)范），甚至達(dá)到0.25 mm（建工規(guī)范）。實際操作過程中，達(dá)到這個精度比較困難，尤其是在“假性碳化”存在的情況下。引起假性碳化的原因主要有2個：酸性脫模劑的使用[6]和大摻量摻合料的加入[7]。前者會消耗混凝土表面氫氧化鈣，從而中性化；后者則是摻合料在進行二次水化甚至三次水化時消耗了氫氧化鈣。這2種情況均使得采用酚酞試液滴定時產(chǎn)生較差誤差，從而引起混凝土強度判定失真的現(xiàn)象。這種情況下應(yīng)采取鉆芯法等進行進一步驗證。

3.4 測強曲線選擇

測強曲線是回彈法測強可靠性的核心，直接影響到混凝土抗壓強度換算值。目前，建工規(guī)范采用最多的是全國統(tǒng)一測強曲線，該曲線其普適性和可靠性得到工程界的認(rèn)可。然而，統(tǒng)一測強曲線是“1985年版回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程”制定的，之后的規(guī)范修訂并沒有對其進行大的改進[3]，僅增加泵送混凝土測強曲線和高強混凝土測強曲線。目前，混凝土的原材料、摻合料、外加劑等，均有較大改變，且存在區(qū)域性差別。因此，規(guī)范鼓勵優(yōu)先采用地區(qū)測強曲線和專用測強曲線，且優(yōu)先級為：專用測強曲線＞地區(qū)測區(qū)曲線＞統(tǒng)一測強曲線。近年來，學(xué)者們針對大型工程也制定了一些專用測強曲線[8]，但地區(qū)測區(qū)曲線較少見諸報道。而水利規(guī)范中，沒有給出詳細(xì)的強度換算表，而是給出強度與回彈值的關(guān)系式，在此基礎(chǔ)上，考慮碳化后，再進行一些修正。這與建工本質(zhì)上是一致的，仍然是全國統(tǒng)一測強曲線。

另外需要注意每一個測強曲線均有一定適用范圍。在使用時，應(yīng)先確定檢測混凝土是否在適用范圍內(nèi)。如統(tǒng)一測強曲線、泵送混凝土測強曲線及高強混凝土測強曲線三者的適用范圍是不同的。

3.5 全級配混凝土

全級配混凝土在水工混凝土中比較常見，指的是骨料為三級配或四級配的大體積混凝土，多用于重力壩、拱壩等體積較大的工程中。相比普通混凝土，全級配混凝土具有骨料占比大、骨料最大粒徑大、水泥用量小的特點，因此，混凝土性能也與普通混凝土有一定區(qū)別。在這種情況下，統(tǒng)一測強曲線已不再適用。水利規(guī)范中規(guī)定了采用重型回彈儀時的測強曲線，然而，該曲線引自交通規(guī)范JTG 270 — 98《水運工程混凝土試驗規(guī)程》，沒有學(xué)者對其在水工混凝土的適用性做進一步驗證。

水工大體積混凝土強度檢測是一個難點。檢測方法有機口取樣成型試塊法、取芯法和回彈法。機口取樣成型試塊法一般用于控制混凝土拌合物質(zhì)量，對實體結(jié)構(gòu)強度評價參考意義不大。取芯法費時費力，對結(jié)構(gòu)損傷較大，取芯直徑一般應(yīng)為骨料最大粒徑的3倍，至少不得小于2倍。對于三級配混凝土，取芯直徑最小為160 mm；四級配混凝土，取芯直徑最小240 mm?；貜椃壳安]有專門針對全級配混凝土的測強曲線，只能采取規(guī)范規(guī)定的測強曲線，誤差可能較大，因此需要盡快制定全級配混凝土測強曲線。

3.6 高性能混凝土

高性能混凝土的典型特性為高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性，配合比方面為加入大摻量摻合料和高效外加劑。當(dāng)采用統(tǒng)一測強曲線時，遇到的不僅僅是假性碳化問題，測強曲線本身的適用性也大大降低。住建部雖制定了適用于高強混凝土的測強曲線[9]，但仍不成熟，在使用前需進行適用性驗證，且沒有考慮碳化問題。另外，水利上高性能混凝土與高強混凝土有一定區(qū)別，其對強度要求不強烈，關(guān)鍵在于耐久性，包括抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕等性能。已有學(xué)者在這方面進行了一定的研究[10-11]，但距離制定成熟、普適的測強曲線還有距離。

4 結(jié) 語

回彈法檢測混凝土抗壓強度是一種快速、有效的方法，但其影響因素較多，有一定的適用條件，在使用過程中，需引起重視，以免造成強度評價失真的問題。另外，針對當(dāng)前水工混凝土回彈法存在的一些問題，以下幾個方面尚需進一步研究：

（1）當(dāng)測面為澆筑表面或底面時，應(yīng)當(dāng)對測面進行修正，具體修正方法可參照J(rèn)GJ/T 23 — 2011。

（2）針對大型水利工程，建議開展專用測強曲線研究。條件成熟時，可建立地區(qū)測強曲線。

（3）建議開展全級配混凝土測強曲線研究，以解決大體積混凝土強度檢測困難的現(xiàn)狀。

（4）高性能混凝土與普通混凝土在組成上已有較大差別，建議開展高性能混凝土測強曲線研究。