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江门市江海区建设工程质量检测站 广东江门 529000
摘要：对混凝土抗压强度的检测是确保建筑工程整体质量的重要工作，回弹法是目前应用最为广泛的混凝土抗压强度无损检测方法。为了更好的应用该检测技术，本文通过实验，建立了新型回弹仪检测混凝土测强曲线，文章内容包括实验的原理、实验的设计，可为回弹法检测混凝土抗压强度时提供一定的帮助，可供参考。
关键词：混凝土；抗压；回弹检测；测强曲线；结构安全
0 引言
混凝土的应用越来越广泛，为了确定结构的安全性和耐久性是否满足要求，有必要对混凝土强度进行检测和鉴定、对其可靠性作出科学评价。回弹法是一种无损检测混凝土强度的方法，它通过对涉及结构安全、使用功能、关键部位等的实体混凝土强度进行监督检测来分析判定现场实体是否满足设计要求及是否存在安全隐患，以达到有效监督工程实体质量的目的，具有成本低、操作简便、工作量较小等特点，在建筑行业混凝土抗压强度检测中得到了广泛的应用。为了更好的应用该检测技术，本研究采用一种常用的原材料配置试验用混凝土，按标准方法成型标准立方体试件与大型实体结构模型，建立了新型回弹仪检测混凝土抗压强度曲线，研究结果可供结构混凝土强度检测与控制参考。
1 试验原理
采用回弹仪对标准立方体试件和大型结构实体墙、现浇楼板进行回弹测试后，将立方体试件和从实体混凝土中钻取的芯样试件进行力学试验并测量该混凝土的平均碳化深度，汇总而得到Q值、平均碳化深度值、试件抗压强度值等数据。以立方体试件抗压强度、芯样试件抗压强度分别作为因变量，Q值、碳化深度参数作为自变量，采用最小二乘法原理进行回归拟合，得到回弹仪检测泵送混凝土抗压强度测强曲线。通过采用该测强曲线进而得到混凝土换算强度，借以推定结构混凝土抗压强度的一种新型检测技术。
2 试验设计
2.1 混凝土原材料及配合比
试验采用一种常用原材料：42.5级普通硅酸盐水泥，Ⅱ级粉煤灰，细骨料为河砂，中砂，粗骨料为卵石破碎的粒径5～25mm碎石，ZG-C型泵送减水剂，拌合用水为当地自来水。混凝土配合比设计为C20、C30、C40、C50，共四个强度等级。
2.2 结构实体模型与标准立方体试件
委托生产质量稳定的大型商品混凝土公司提供试验混凝土并泵送浇筑成型4个大型结构实体模型与150mm×150mm×150mm标准立方体试件（见图1）。混凝土结构实体模型浇筑成型并拆除模板后，按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）养护14d后自然养护，裸置备用；标准立方体试件移至室外阴凉处“品”字型码放备用。
图1 大型结构实体模型
2.3 测试方法
在龄期为14d、28d、60d、90d、180d、360d时，从每强度等级试件中随机抽取不少于2组立方体试件及在大型结构实体模型的混凝土墙体侧面与现浇楼板底面进行回弹测试及碳化深度测量，并对应回弹测区钻取直径100mm的标准芯样。对得到的同龄期混凝土试件在试验压力机下进行力学破型试验。试验用仪器设备均检定有效。
3 回弹仪检测混凝土浇筑侧面测强曲线
3.1 以立方体试件为研究对象的回弹仪测强曲线
试验取得186组有效数据，立方体试块抗压强度范围16.8～78.8MPa，回归用数学模型采用回弹规程推荐的复合幂指数模型，采用最小二乘法由Excel软件回归拟合如式（1）所示，得到的回归测强曲线如图2所示。
（1）
式中，相关系数γ为0.096；平均相对误差δ为±3.7%；相对标准差er为8.61%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相对误差δ不大于±12%，相对标准差er不大于14.0%的专用测强曲线的技术指标规定。
图2 立方体试件强度与其侧面Q值的关系
3.2 以结构墙体为研究对象的回弹仪测强曲线
试验取得336组有效数据，芯样试件抗压强度范围30.2～85.3MPa，回归用数学模型采用回弹规程推荐的复合幂指数模型，采用最小二乘法由Excel软件回归拟合如式（2），得到的回归测强曲线如图3所示。
（2）
式中，相关系数γ为0.85，平均相对误差δ为±6.7%，相对标准差er为9.91%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）专用测强曲线技术指标的规定。
图3 墙体芯样抗压强度与其侧面Q值的关系
图4 回弹仪检测混凝土浇筑侧面测强曲线间比较
3.3 混凝土浇筑侧面测强曲线分析
图4所示为式（1）、式（2）换算结果的比较，可知二者的强度换算结果相差不多，采用实体数据的拟合式（2）较由立方体试验数据回归的式（1）略高。
3.4 混凝土浇筑侧面测强曲线验证
1）基于立方体强度的回弹仪测强曲线的验证。随机抽取若干立方体试件进行回弹仪测试，对拟合式（1）进行验证，结果如图5所示，可知曲线模型换算强度的散点基本均匀分布在y=x线两侧。
图5 基于立方体强度的回弹仪测强曲线验证结果
2）基于芯样强度的回弹仪测强曲线的验证。在某新建工程的混凝土柱、剪力墙上进行回弹仪测试，同时测量碳化深度值，并在回弹相应测区内钻取直径100mm的混凝土芯样，加工成标准芯样并进行力学性能试验，得到的验证数据如表1所示。由表1的统计结果表明，本文基于芯样强度的回弹仪测强曲线计算得到的强度相对误差均不大于11.5%，符合工程检测的精度要求。
表1 基于芯样强度的回弹仪测强曲线验证结果
4 混凝土浇筑底面测强曲线 4.1 立方体试件
试验取得72组有效数据，立方体试块抗压强度范围16.8～78.8MPa，采用幂函数数学模型以及最小二乘法，由Excel软件回归拟合，得到的回归测强曲线如式（3）所示，数据散点图如图6所示。
（3）
式中，相关系数γ为0.73；平均相对误差δ为±12.5%；相对标准差er为15.9%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相对误差δ不大于±14.0%，相对标准差er不大于16.0%的地区测强曲线的技术指标规定。
4.2 现浇楼板
试验取得240组有效数据，芯样试件抗压强度范围23.9～85.0MPa，采用幂函数数学模型及最小二乘法，由Excel软件回归拟合，得到的回归测强曲线如式（4）所示，数据散点图如图7所示。
（4）
式中，相关系数γ为0.14；平均相对误差δ为±13.8%；相对标准差er为15.8%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）地区测强曲线技术指标的规定。
图6 立方体试件强度与其底面Q值的关系
图7 现浇楼板芯样强度与其底面Q值的关系
4.3 混凝土浇筑底面测强曲线分析
图8所示为式（3）、式（4）换算结果的比较，可知当受检混凝土抗压强度不大于50.0MPa时，二者的强度换算结果基本相同；当受检混凝土抗压强度大于50.0MPa时，二者的强度换算结果相差较大。
图8 回弹仪检测混凝土浇筑底面测强曲线间的比较
5 结论
综上所述，回弹法监督检测混凝土抗压强度作为工程质量监督的一个具体手段，能够有效地起到监管工程实体质量的作用。事实证明，文章建立的新型回弹仪检测混凝土测强曲线能够满足结构实体混凝土强度检测精度要求，可为回弹法检测混凝土强度时提供一定的帮助。但“回弹法检测混凝土抗压强度”测强曲线是有一定局限性的，并不能真实地反映各地区的混凝土结构的强度，希望在实际检测过程中，广大的检测、监理、质量监督部门，应当充分考虑无损检测混凝土强度的影响因素，减少乱判、错判，对其可靠性做出科学评价。
参考文献：
[1]王文明；邓军；陈光荣；汤旭江.高强混凝土回弹仪检测精度的试验研究[J].混凝土.2015（02）
[2] 陈华艳；毕贤顺；钢纤维混凝土超声-回弹测强曲线的建立[J]；黑龙江科技学院学报；2013（01）
摘要：对混凝土抗压强度的检测是确保建筑工程整体质量的重要工作，回弹法是目前应用最为广泛的混凝土抗压强度无损检测方法。为了更好的应用该检测技术，本文通过实验，建立了新型回弹仪检测混凝土测强曲线，文章内容包括实验的原理、实验的设计，可为回弹法检测混凝土抗压强度时提供一定的帮助，可供参考。
关键词：混凝土；抗压；回弹检测；测强曲线；结构安全
0 引言
混凝土的应用越来越广泛，为了确定结构的安全性和耐久性是否满足要求，有必要对混凝土强度进行检测和鉴定、对其可靠性作出科学评价。回弹法是一种无损检测混凝土强度的方法，它通过对涉及结构安全、使用功能、关键部位等的实体混凝土强度进行监督检测来分析判定现场实体是否满足设计要求及是否存在安全隐患，以达到有效监督工程实体质量的目的，具有成本低、操作简便、工作量较小等特点，在建筑行业混凝土抗压强度检测中得到了广泛的应用。为了更好的应用该检测技术，本研究采用一种常用的原材料配置试验用混凝土，按标准方法成型标准立方体试件与大型实体结构模型，建立了新型回弹仪检测混凝土抗压强度曲线，研究结果可供结构混凝土强度检测与控制参考。
1 试验原理
采用回弹仪对标准立方体试件和大型结构实体墙、现浇楼板进行回弹测试后，将立方体试件和从实体混凝土中钻取的芯样试件进行力学试验并测量该混凝土的平均碳化深度，汇总而得到Q值、平均碳化深度值、试件抗压强度值等数据。以立方体试件抗压强度、芯样试件抗压强度分别作为因变量，Q值、碳化深度参数作为自变量，采用最小二乘法原理进行回归拟合，得到回弹仪检测泵送混凝土抗压强度测强曲线。通过采用该测强曲线进而得到混凝土换算强度，借以推定结构混凝土抗压强度的一种新型检测技术。
2 试验设计
2.1 混凝土原材料及配合比
试验采用一种常用原材料：42.5级普通硅酸盐水泥，Ⅱ级粉煤灰，细骨料为河砂，中砂，粗骨料为卵石破碎的粒径5～25mm碎石，ZG-C型泵送减水剂，拌合用水为当地自来水。混凝土配合比设计为C20、C30、C40、C50，共四个强度等级。
2.2 结构实体模型与标准立方体试件
委托生产质量稳定的大型商品混凝土公司提供试验混凝土并泵送浇筑成型4个大型结构实体模型与150mm×150mm×150mm标准立方体试件（见图1）。混凝土结构实体模型浇筑成型并拆除模板后，按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）养护14d后自然养护，裸置备用；标准立方体试件移至室外阴凉处“品”字型码放备用。
图1 大型结构实体模型
2.3 测试方法
在龄期为14d、28d、60d、90d、180d、360d时，从每强度等级试件中随机抽取不少于2组立方体试件及在大型结构实体模型的混凝土墙体侧面与现浇楼板底面进行回弹测试及碳化深度测量，并对应回弹测区钻取直径100mm的标准芯样。对得到的同龄期混凝土试件在试验压力机下进行力学破型试验。试验用仪器设备均检定有效。
3 回弹仪检测混凝土浇筑侧面测强曲线
3.1 以立方体试件为研究对象的回弹仪测强曲线
试验取得186组有效数据，立方体试块抗压强度范围16.8～78.8MPa，回归用数学模型采用回弹规程推荐的复合幂指数模型，采用最小二乘法由Excel软件回归拟合如式（1）所示，得到的回归测强曲线如图2所示。
（1）
式中，相关系数γ为0.096；平均相对误差δ为±3.7%；相对标准差er为8.61%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相对误差δ不大于±12%，相对标准差er不大于14.0%的专用测强曲线的技术指标规定。
图2 立方体试件强度与其侧面Q值的关系
3.2 以结构墙体为研究对象的回弹仪测强曲线
试验取得336组有效数据，芯样试件抗压强度范围30.2～85.3MPa，回归用数学模型采用回弹规程推荐的复合幂指数模型，采用最小二乘法由Excel软件回归拟合如式（2），得到的回归测强曲线如图3所示。
（2）
式中，相关系数γ为0.85，平均相对误差δ为±6.7%，相对标准差er为9.91%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）专用测强曲线技术指标的规定。
图3 墙体芯样抗压强度与其侧面Q值的关系
图4 回弹仪检测混凝土浇筑侧面测强曲线间比较
3.3 混凝土浇筑侧面测强曲线分析
图4所示为式（1）、式（2）换算结果的比较，可知二者的强度换算结果相差不多，采用实体数据的拟合式（2）较由立方体试验数据回归的式（1）略高。
3.4 混凝土浇筑侧面测强曲线验证
1）基于立方体强度的回弹仪测强曲线的验证。随机抽取若干立方体试件进行回弹仪测试，对拟合式（1）进行验证，结果如图5所示，可知曲线模型换算强度的散点基本均匀分布在y=x线两侧。
图5 基于立方体强度的回弹仪测强曲线验证结果
2）基于芯样强度的回弹仪测强曲线的验证。在某新建工程的混凝土柱、剪力墙上进行回弹仪测试，同时测量碳化深度值，并在回弹相应测区内钻取直径100mm的混凝土芯样，加工成标准芯样并进行力学性能试验，得到的验证数据如表1所示。由表1的统计结果表明，本文基于芯样强度的回弹仪测强曲线计算得到的强度相对误差均不大于11.5%，符合工程检测的精度要求。
表1 基于芯样强度的回弹仪测强曲线验证结果
4 混凝土浇筑底面测强曲线 4.1 立方体试件
试验取得72组有效数据，立方体试块抗压强度范围16.8～78.8MPa，采用幂函数数学模型以及最小二乘法，由Excel软件回归拟合，得到的回归测强曲线如式（3）所示，数据散点图如图6所示。
（3）
式中，相关系数γ为0.73；平均相对误差δ为±12.5%；相对标准差er为15.9%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）所要求的平均相对误差δ不大于±14.0%，相对标准差er不大于16.0%的地区测强曲线的技术指标规定。
4.2 现浇楼板
试验取得240组有效数据，芯样试件抗压强度范围23.9～85.0MPa，采用幂函数数学模型及最小二乘法，由Excel软件回归拟合，得到的回归测强曲线如式（4）所示，数据散点图如图7所示。
（4）
式中，相关系数γ为0.14；平均相对误差δ为±13.8%；相对标准差er为15.8%。符合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）地区测强曲线技术指标的规定。
图6 立方体试件强度与其底面Q值的关系
图7 现浇楼板芯样强度与其底面Q值的关系
4.3 混凝土浇筑底面测强曲线分析
图8所示为式（3）、式（4）换算结果的比较，可知当受检混凝土抗压强度不大于50.0MPa时，二者的强度换算结果基本相同；当受检混凝土抗压强度大于50.0MPa时，二者的强度换算结果相差较大。
图8 回弹仪检测混凝土浇筑底面测强曲线间的比较
5 结论
综上所述，回弹法监督检测混凝土抗压强度作为工程质量监督的一个具体手段，能够有效地起到监管工程实体质量的作用。事实证明，文章建立的新型回弹仪检测混凝土测强曲线能够满足结构实体混凝土强度检测精度要求，可为回弹法检测混凝土强度时提供一定的帮助。但“回弹法检测混凝土抗压强度”测强曲线是有一定局限性的，并不能真实地反映各地区的混凝土结构的强度，希望在实际检测过程中，广大的检测、监理、质量监督部门，应当充分考虑无损检测混凝土强度的影响因素，减少乱判、错判，对其可靠性做出科学评价。
参考文献：
[1]王文明；邓军；陈光荣；汤旭江.高强混凝土回弹仪检测精度的试验研究[J].混凝土.2015（02）
[2] 陈华艳；毕贤顺；钢纤维混凝土超声-回弹测强曲线的建立[J]；黑龙江科技学院学报；2013（01）