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摘要:回弹法检测混凝土抗压强度在我国使用已达几十年,因其简便、灵活、准确、可靠、快速、经济等特点而倍受工程检测人员的青睐,是我国目前工程检测中应用最为广泛的检测仪器之一。本文结合笔者多年来的工作实践及工程实例,对混凝土强度的回弹法无损检测技术进行了探讨。
关键词:混凝土强度;回弹法;检测方法
1.概述
建筑工程质量与广大人民群众的生活系系相关,为了加强对建筑工程的管理,保证建筑工程质量,保护人民生命财产安全,加强主体结构质量监督与控制已刻不容缓。混凝土结构工程施工质量验收规范中规定:在混凝土试件强度评定不合格及结构实体检验中,可采用非破损或局部破损的检测方法。常用的有回弹法、超声回弹综合法、钻芯法、后装拔出法等(表1),其中最常用的是回弹法。为什么最常用的是回弹法呢?这种简单方便的测强方法的保证率又是多少呢?下面一步步进行讨论。
表1 混凝土强度的无损检测方法
2.回弹法概念
回弹法是一种非破损检测方法,是指用一弹簧驱动的重锤通过弹击杆(传动杆)弹击混凝土表面、并测出被反弹回来的距离。以回弹值(重锤被反弹回来的距离与弹簧初始长度之比)作为与混凝土强度相关的指标,并结合碳化深度检测来推定混凝土强度的方法。
3.基本原理
通俗地,混凝土表面硬度与混凝土极限强度存在一定正比例理关系,当回弹仪的弹击重锤被一定弹力打击在混凝土表面上时,其回弹高度与混凝土表面硬度存在一定关系。这样可以利用回弹仪测试混凝土表面硬度,并结合混凝土碳化深度等其他参数从而间接测定混凝土强度。
4.回弹法测强的意义
那么,回弹法测强是否没有意义呢?我们说,所有用非破损检验方法或从结构、构件中钻取芯样的方法测得的结果均不参加强度评定。而用回弹法测强的意义在于:
1)當对结构或构件的混凝土强度有检测要求时,回弹法检测结果可作为处理混凝土问题的依据。
2)用回弹法测强极少需要现场测试的事先作业,几乎不受构件形状。大小的限制,检测灵活、迅速费用低廉。测试中不破坏构件。
5.混凝土强度推算方法
目前混凝土强度检测一般是采用实验归纳法,建立回弹值与混凝土强度的影响因素之间的二元回归公式,或建立回弹值与混凝土强度之间的一元回归公式。能使用不同的函数方程依据实验数据来进行回归整合,并选其中关系最大的为实用经验公式。因为回弹仪完全是由机械构成的,其测定值会因装配情况和部件性能而影响,同类仪器测定值的同一性较差且易随时间变化,这些都会导致回弹仪测强的准确性受影响,所以回弹仪并不适用于所有情况,只适用下面三种情况:
(1)标定的时候用一定数量的试件,算出回弹值和强度关系以后,作为判断强度辅助手段;
(2)标定的时候用一定数量的试件,求得相关关系以后,作为推算强度手段;
(3)规定只作均匀性的判断及各构件质量的相对比较用,不作强度推算。
6.结构混凝土无损检测方法的分类
按照非破损检测原理,可将其分为三种无损检测方法:半破损法、非破损法和综合法。
(1)半破损法
半破损法以不影响结构或构件的承载力为前提,在结构或构件上直接进行局部破坏性试验或直接钻取芯样进行破坏性试验,并据此推算出强度标准的推定值或特征强度。此方法会对结构局部破坏,不宜用于大面积全面检测。
(2)非破损法
非破损法是以混凝土强度与某些物理量之间的相关性为基础,检测结构或构件的这些物理量,并据此推算出强度标准值的推定值特征强度。此类方法具有测试方便,费用低廉的特点。但测试结果受影响因素多,必须在测试前建立相关数学模型以保证检测结果的可靠性。
(3)综合检测法
使用两种或者两种以上的无损检测方法为综合法,取得多种物理量,建立起多项物理量与强度之间的综合关系,便可以从不同的角度来综合评定混凝土强度。现在使用的有声速衰减综合检测法、超声回弹综合检测法和超声钻芯综合检测法等。
7.回弹法混凝土强度检测步骤
回弹法是混凝土强度无损检测技术中应用最为广泛的一种方法,属于非破损法强度检测技术。它不仅适用于实际生产,而且依靠其方法简单、测试值准确可靠的特点,被国际学术界公认为混凝土无损检测技术的基本方法之一。回弹法检测结构混凝土强度的基本原理因其简单、快捷被大多数无损检测方法所采用,其基本检测步骤如下:
7.1 现场物理量数据收集
主要依靠回弹仪对测区内的测点进行回弹值R(MPa)的测定。使用浓度为1%的酚酞酒精溶液对构件混凝土的碳化深度值dm(mm)进行测定。
7.2 测强曲线的应用
当测区数在10个以上时,
式中:——混凝土强度平均值,精确至0.1MPa;n——构件测区数,——标准差,精确至0.1MPa。
根据混凝土强度平均值和标准差计算出混凝土强度推定值:
式中:——混凝土强度推定值(MPa)。
8.回弹法混凝土强度检测技术在实际工程的应用
某住宅小区位于城南大道侧,该项目因部分结构试块强度未达到设计要求,质监站、建设监理有限公司委派质检员驻现场对其混凝土强度进行回弹法无损检测。详细检测方式,检测结果以筏板基础(混凝土标号C30)为例:
在该结构上取50个测区,每测区取16个回弹值。除去三个最大回弹值和三个最小回弹值,结合碳化深度值与国家统一测强曲线分别换算出测区平均回弹值R(MPa)和强度换算值(MPa),其中=29.2(MPa)。根据50个测区强度换算值计算得混凝土强度平均值=36.9(MPa),标准差=2.66(MPa)。因而混凝土强度推定值为=-1.645=36.9-1.645×2.66=32.5(MPa)。可见筏板基础混凝土强度推定值 32.5(MPa)大于原设计混凝土抗压强度30(MPa)。据此判断该项目筏板基础混凝土抗压强度符合设计标准。
9.结论
结构混凝土无损检测技术的应用,有效的回避了混凝土标准试件抗压强度与结构混凝土实际抗压强度出现差异的现象,同时克服了因现场施工控制不严给结构混凝土强度带来误差的情况。回弹法利用“回弹值—碳化深度—强度”的相关物理关系,准确、可靠地推算出结构混凝土的强度值,适用于大面积、高效率的结构混凝土强度检测,是建筑施工企业用于自检,监理与业主协同进行质量控制的有效方法。尤其在与现代电子技术和计算机科学紧密结合的过程中,更是显示出现代化建筑工程测试技术的优势所在。
参考文献:
[1]王玮.回弹法检测混凝土抗压强度的思考 [J].山西建筑,2011,28(07):118~119.
[2]薛建新.回弹法检测混凝土抗压强度的分析探讨[J].黑龙江科技信息,2008,31(09):57~58.
关键词:混凝土强度;回弹法;检测方法
1.概述
建筑工程质量与广大人民群众的生活系系相关,为了加强对建筑工程的管理,保证建筑工程质量,保护人民生命财产安全,加强主体结构质量监督与控制已刻不容缓。混凝土结构工程施工质量验收规范中规定:在混凝土试件强度评定不合格及结构实体检验中,可采用非破损或局部破损的检测方法。常用的有回弹法、超声回弹综合法、钻芯法、后装拔出法等(表1),其中最常用的是回弹法。为什么最常用的是回弹法呢?这种简单方便的测强方法的保证率又是多少呢?下面一步步进行讨论。
表1 混凝土强度的无损检测方法
2.回弹法概念
回弹法是一种非破损检测方法,是指用一弹簧驱动的重锤通过弹击杆(传动杆)弹击混凝土表面、并测出被反弹回来的距离。以回弹值(重锤被反弹回来的距离与弹簧初始长度之比)作为与混凝土强度相关的指标,并结合碳化深度检测来推定混凝土强度的方法。
3.基本原理
通俗地,混凝土表面硬度与混凝土极限强度存在一定正比例理关系,当回弹仪的弹击重锤被一定弹力打击在混凝土表面上时,其回弹高度与混凝土表面硬度存在一定关系。这样可以利用回弹仪测试混凝土表面硬度,并结合混凝土碳化深度等其他参数从而间接测定混凝土强度。
4.回弹法测强的意义
那么,回弹法测强是否没有意义呢?我们说,所有用非破损检验方法或从结构、构件中钻取芯样的方法测得的结果均不参加强度评定。而用回弹法测强的意义在于:
1)當对结构或构件的混凝土强度有检测要求时,回弹法检测结果可作为处理混凝土问题的依据。
2)用回弹法测强极少需要现场测试的事先作业,几乎不受构件形状。大小的限制,检测灵活、迅速费用低廉。测试中不破坏构件。
5.混凝土强度推算方法
目前混凝土强度检测一般是采用实验归纳法,建立回弹值与混凝土强度的影响因素之间的二元回归公式,或建立回弹值与混凝土强度之间的一元回归公式。能使用不同的函数方程依据实验数据来进行回归整合,并选其中关系最大的为实用经验公式。因为回弹仪完全是由机械构成的,其测定值会因装配情况和部件性能而影响,同类仪器测定值的同一性较差且易随时间变化,这些都会导致回弹仪测强的准确性受影响,所以回弹仪并不适用于所有情况,只适用下面三种情况:
(1)标定的时候用一定数量的试件,算出回弹值和强度关系以后,作为判断强度辅助手段;
(2)标定的时候用一定数量的试件,求得相关关系以后,作为推算强度手段;
(3)规定只作均匀性的判断及各构件质量的相对比较用,不作强度推算。
6.结构混凝土无损检测方法的分类
按照非破损检测原理,可将其分为三种无损检测方法:半破损法、非破损法和综合法。
(1)半破损法
半破损法以不影响结构或构件的承载力为前提,在结构或构件上直接进行局部破坏性试验或直接钻取芯样进行破坏性试验,并据此推算出强度标准的推定值或特征强度。此方法会对结构局部破坏,不宜用于大面积全面检测。
(2)非破损法
非破损法是以混凝土强度与某些物理量之间的相关性为基础,检测结构或构件的这些物理量,并据此推算出强度标准值的推定值特征强度。此类方法具有测试方便,费用低廉的特点。但测试结果受影响因素多,必须在测试前建立相关数学模型以保证检测结果的可靠性。
(3)综合检测法
使用两种或者两种以上的无损检测方法为综合法,取得多种物理量,建立起多项物理量与强度之间的综合关系,便可以从不同的角度来综合评定混凝土强度。现在使用的有声速衰减综合检测法、超声回弹综合检测法和超声钻芯综合检测法等。
7.回弹法混凝土强度检测步骤
回弹法是混凝土强度无损检测技术中应用最为广泛的一种方法,属于非破损法强度检测技术。它不仅适用于实际生产,而且依靠其方法简单、测试值准确可靠的特点,被国际学术界公认为混凝土无损检测技术的基本方法之一。回弹法检测结构混凝土强度的基本原理因其简单、快捷被大多数无损检测方法所采用,其基本检测步骤如下:
7.1 现场物理量数据收集
主要依靠回弹仪对测区内的测点进行回弹值R(MPa)的测定。使用浓度为1%的酚酞酒精溶液对构件混凝土的碳化深度值dm(mm)进行测定。
7.2 测强曲线的应用
当测区数在10个以上时,
式中:——混凝土强度平均值,精确至0.1MPa;n——构件测区数,——标准差,精确至0.1MPa。
根据混凝土强度平均值和标准差计算出混凝土强度推定值:
式中:——混凝土强度推定值(MPa)。
8.回弹法混凝土强度检测技术在实际工程的应用
某住宅小区位于城南大道侧,该项目因部分结构试块强度未达到设计要求,质监站、建设监理有限公司委派质检员驻现场对其混凝土强度进行回弹法无损检测。详细检测方式,检测结果以筏板基础(混凝土标号C30)为例:
在该结构上取50个测区,每测区取16个回弹值。除去三个最大回弹值和三个最小回弹值,结合碳化深度值与国家统一测强曲线分别换算出测区平均回弹值R(MPa)和强度换算值(MPa),其中=29.2(MPa)。根据50个测区强度换算值计算得混凝土强度平均值=36.9(MPa),标准差=2.66(MPa)。因而混凝土强度推定值为=-1.645=36.9-1.645×2.66=32.5(MPa)。可见筏板基础混凝土强度推定值 32.5(MPa)大于原设计混凝土抗压强度30(MPa)。据此判断该项目筏板基础混凝土抗压强度符合设计标准。
9.结论
结构混凝土无损检测技术的应用,有效的回避了混凝土标准试件抗压强度与结构混凝土实际抗压强度出现差异的现象,同时克服了因现场施工控制不严给结构混凝土强度带来误差的情况。回弹法利用“回弹值—碳化深度—强度”的相关物理关系,准确、可靠地推算出结构混凝土的强度值,适用于大面积、高效率的结构混凝土强度检测,是建筑施工企业用于自检,监理与业主协同进行质量控制的有效方法。尤其在与现代电子技术和计算机科学紧密结合的过程中,更是显示出现代化建筑工程测试技术的优势所在。
参考文献:
[1]王玮.回弹法检测混凝土抗压强度的思考 [J].山西建筑,2011,28(07):118~119.
[2]薛建新.回弹法检测混凝土抗压强度的分析探讨[J].黑龙江科技信息,2008,31(09):57~58.