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【摘 要】 介绍了Q值回弹仪的原理、特点，以及在上海地区首先采用Q值回弹仪开展了混凝土测强曲线课题研究的试验工作。在未考虑碳化因素的场合，全部试验数据回归公式的相关系数r为0.93，强度平均相对误差d为9.3%，强度相对标准差er为11.8%，其结果表明完全满足制定地区混凝土无损测强曲线规定的要求。
【关键词】 Q值回弹仪；无损检测；混凝土；强度
自1948年瑞士工程师Ernst Schmidt研制成功了世界上第一台R值回弹仪以来，采用回弹仪检测混凝土的质量和强度的方法已风靡全球，尤其在国内采用回弹法控制现场混凝土的强度成为当今最主要的无损检测手段之一。但回弹仪的检测精度不高也是公认的事实。其误差主要的产生原因是混凝土测强曲线的适用范围不易确定、操作人员的技能水平以及由回弹仪的特定性能等。混凝土测强曲线一般有JGJ行业标准、DB地方标准等形式，通常采用地方标准的检测精度要比行业的标准高；通过建设工程检测协会的技术培训和考证，可解决操作人员的技能问题，但普通型R值回弹仪的机械磨耗，冲击锤的地球引力问题是不易解决而被克服的难题。2007年回弹仪的发明厂家瑞士proceq公司又推出了一款新颖的Q值回弹仪。运用动能原理开发的这款回弹仪，现正逐步在世界上推广运用。我们国内西安、廊坊等地已经开展了该型回弹仪的试验研究，2012年由SGS通标标准（上海）技术服务有限公司、上海建工材料工程有限公司、瑞士博势商贸（上海）有限公司三家单位联合开展了Q值回弹法在上海地区混凝土测强曲线制定的前期研究工作。
1、Q值回弹仪的原理和特点[1]
目前的R值回弹仪是以弹击锤回弹的位移来表示被测物体的表面硬度。有两个主要的物理作用影响R值回弹仪：一个是重力的影响，另一个是中心导杆的摩擦力。这种构造的回弹仪，在使用时指针滑块在指针轴上反复运动使其摩擦力发生变化，尤其在现场检测混凝土强度时，由于粉尘、油污的影响，指针滑块的摩擦力会发生很大的变化，由于指针的摩擦力的变化会对回弹位移产生一定的影响。这样对检测结果会产生很大的影响。
瑞士Proceq公司发明了一种新型回弹仪，它是用来测定回弹系数：Q值。Q值即弹击和回弹瞬间的速度均可以通过安装在回弹仪上的光电子器件测得，进行数字转换后用于数据的处理。Q值的物理意义是弹击杆弹击被弹击物体前后瞬间的弹击能量的比值，它和弹击杆弹击后的位移变化无关。此外，Q值回弹仪在构造上去掉了普通回弹仪的指针系统，即去掉了指针轴和指针滑块，使回弹仪的构造变得简单了，所以，指针中心导杆的摩擦力、牵引指针运动的反弹力以及装置和样本间的相对速度对Q值影响较小。Q型回弹仪使用时外界对其影响的因素降低了，回弹仪的维护和检定周期会大大的延长，便于降低使用成本，提高工作效率。而且Q值回弹仪可以检测高强度的混凝土。
推出Q值原理的回弹仪基于其比传统R值回弹仪具有的三大优势，弥补R值回弹仪缺陷；
1）Q值回弹仪，弹击角度可以任意而不受重力的影响.任意角度弹击无需角度修正；
2）Q值回弹仪没有摩擦力的影响，不像R值回弹仪那样，易受摩擦力的影响而导致维修的频率提高；
3）Q值回弹仪测强范围大，可达110MPa。
2、试验研究的目的
Q型回弹仪是未来回弹仪技术发展的方向，是普通回弹仪的替代产品。为了能使这种回弹仪在上海地区混凝土强度检测中得到推广应用，拟对Q型回弹仪在上海地区开展应用研究。本次研究的目的是通过一定量的试验，建立Q值与混凝土强度之间的数学关系式；经过误差分析，确定误差范围，进而确定数学关系式的误差及其可适用性。
3、试验方案
在前期调研的基础上[2]，根据上海工程建设常用的混凝土强度区间和混凝土强度需要检测时的龄期等具体情况，此次拟选择混凝土强度范围（10～110）MPa，混凝土龄期14天～540天。
3.1对试块具体要求
1）混凝土强度等级C20；C25；C30；C35；C40；C45；C50；C55；C60；C70；C80；C90；C100
2）混凝土试块龄期14天、28天、60天、90天、130天、180天、360天、540天。
3）混凝土试件尺寸；150*150*150mm，不再采用其它尺寸的试块进行尺寸换算，以便减少试块尺寸的修正引起的误差，提高实验的精度。每组混凝土试块4块。（每组混凝土试块3块，另1块机动备用或作验证试件用试件）
4）试块成型24小时后，作好标记，放在户外成‘品’字型堆放，每天浇水两次，连续七天，以后自然养护，试块应保护好，防止损坏丢失，不得挪作他用。
5）试块回弹、试压读取数据时应按照行业标准JGJ/T23-2011附录E专用测强曲线的制定具体规定[3]。回弹的测试面为试块的成型面的侧面，应清理干净，不得有油污、浮灰等。试块在压力机上的压力大小为80KN。加荷速度：混凝土强度等级小于C30时，加荷速度每秒钟（0.3～0.5）MPa；混凝土强度等级大于等于C30且小于C60时，加荷速度每秒钟（0.5～0.8）MPa；混凝土强度等级大于等于C60时，加荷速度每秒钟（0.8～1.0）MPa。混凝土试块试压完毕，应在试块的被弹击时混凝土试块的侧面用2%的酚酞酒精溶液进行碳化深度试验，并用碳化深度测试仪测量混凝土试块的碳化深度值。
3.2试验用原材料及配合比
1）水泥：普通硅酸盐水泥
2）细骨料：天然河沙、中砂
3）粗骨料：碎石，5mm～25mm
4）摻和料：粉煤灰、矿粉一.二级灰均可
5）外加剂：一般常用泵送剂
6）配合比：应根据不同强度等级的要求确定配合比，以当地混凝土或工程实际应用为宜，初始坍落度一般控制在（160～220）mmm范围内，混凝土强度的富裕系数不宜过大，混凝土拌合物的含气量应控制在5%以内。
7）成型所用的脱模剂应为中性或偏碱性（PH值≧7）为宜，试验所用的所有原材料必须符合国家有关标准，配合比及成型养护过程应做好记录。碳化深度测量应采用专用的碳化深度测量仪，试块抗压由专人负责完成。
4、试验结果
通过对试块进行回弹、抗压试验和测量碳化深度，在取得各个试验龄期试验数据的基础上，按照线性回归以及幂函数回归公式计算（各龄期累计数据）其相关系数r，剩余标准离差s，回归方程式的强度平均相对误差δ，回归方程式的强度相对标准差er见表1。
从表1可知：Q值回弹仪幂函数回归效果精度比线性回归的要好，可取表1右栏幂函数回归形式相应f=a*Qb的公式检测计算混凝土的强度。
在本课题的试验研究过程中，由于各混凝土龄期试验时的碳化深度值变化没有规律，而且往往在同一块试块上的碳化深度值在不同的检测面上数据离散很大。考虑到混凝土的表面有假性碳化存在的可能性[4]，在未考虑碳化因素的场合，全部试验数据回归公式的相关性很好，强度平均相对误差、强度相对标准差也很小。为提高Q值回弹仪的检测精度，减少混凝土龄期对检测结果的影响，本文提议按短、长混凝土龄期的回归公式计算混凝土的强度，建议短龄期以90天为限，即回弹检测时，混凝土龄期在90天以内的场合，取表1内序号为4的回归公式计算混凝土的强度，回归公式的相关系数r为0.97，强度平均相对误差δ为7.9%，强度相对标准差er为9.9%，显然短龄期90天以内混凝土的检测精度比长龄期混凝土的回归公式计算混凝土的强度有很大的提高。大于90天龄期的混凝土则按长龄期540天的回归公式计算。
参考文献：
[1]童寿兴，David Corbett，王建.瑞士新型“Q值”回弹仪的原理及运用前景[C].中国土木工程学会第十一届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集.2013.8：166～171
[2]陈胜霞.混凝土Q值回弹仪测强曲线试验方案的考量制定[J].上海建设科技，2013年第02期：**～**
[3] JGJ/T23：2011，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].
[4]童寿兴.混凝土假性碳化引起回弹法强度的误判[J].无损检测，2006年第8期：406～408
【关键词】 Q值回弹仪；无损检测；混凝土；强度
自1948年瑞士工程师Ernst Schmidt研制成功了世界上第一台R值回弹仪以来，采用回弹仪检测混凝土的质量和强度的方法已风靡全球，尤其在国内采用回弹法控制现场混凝土的强度成为当今最主要的无损检测手段之一。但回弹仪的检测精度不高也是公认的事实。其误差主要的产生原因是混凝土测强曲线的适用范围不易确定、操作人员的技能水平以及由回弹仪的特定性能等。混凝土测强曲线一般有JGJ行业标准、DB地方标准等形式，通常采用地方标准的检测精度要比行业的标准高；通过建设工程检测协会的技术培训和考证，可解决操作人员的技能问题，但普通型R值回弹仪的机械磨耗，冲击锤的地球引力问题是不易解决而被克服的难题。2007年回弹仪的发明厂家瑞士proceq公司又推出了一款新颖的Q值回弹仪。运用动能原理开发的这款回弹仪，现正逐步在世界上推广运用。我们国内西安、廊坊等地已经开展了该型回弹仪的试验研究，2012年由SGS通标标准（上海）技术服务有限公司、上海建工材料工程有限公司、瑞士博势商贸（上海）有限公司三家单位联合开展了Q值回弹法在上海地区混凝土测强曲线制定的前期研究工作。
1、Q值回弹仪的原理和特点[1]
目前的R值回弹仪是以弹击锤回弹的位移来表示被测物体的表面硬度。有两个主要的物理作用影响R值回弹仪：一个是重力的影响，另一个是中心导杆的摩擦力。这种构造的回弹仪，在使用时指针滑块在指针轴上反复运动使其摩擦力发生变化，尤其在现场检测混凝土强度时，由于粉尘、油污的影响，指针滑块的摩擦力会发生很大的变化，由于指针的摩擦力的变化会对回弹位移产生一定的影响。这样对检测结果会产生很大的影响。
瑞士Proceq公司发明了一种新型回弹仪，它是用来测定回弹系数：Q值。Q值即弹击和回弹瞬间的速度均可以通过安装在回弹仪上的光电子器件测得，进行数字转换后用于数据的处理。Q值的物理意义是弹击杆弹击被弹击物体前后瞬间的弹击能量的比值，它和弹击杆弹击后的位移变化无关。此外，Q值回弹仪在构造上去掉了普通回弹仪的指针系统，即去掉了指针轴和指针滑块，使回弹仪的构造变得简单了，所以，指针中心导杆的摩擦力、牵引指针运动的反弹力以及装置和样本间的相对速度对Q值影响较小。Q型回弹仪使用时外界对其影响的因素降低了，回弹仪的维护和检定周期会大大的延长，便于降低使用成本，提高工作效率。而且Q值回弹仪可以检测高强度的混凝土。
推出Q值原理的回弹仪基于其比传统R值回弹仪具有的三大优势，弥补R值回弹仪缺陷；
1）Q值回弹仪，弹击角度可以任意而不受重力的影响.任意角度弹击无需角度修正；
2）Q值回弹仪没有摩擦力的影响，不像R值回弹仪那样，易受摩擦力的影响而导致维修的频率提高；
3）Q值回弹仪测强范围大，可达110MPa。
2、试验研究的目的
Q型回弹仪是未来回弹仪技术发展的方向，是普通回弹仪的替代产品。为了能使这种回弹仪在上海地区混凝土强度检测中得到推广应用，拟对Q型回弹仪在上海地区开展应用研究。本次研究的目的是通过一定量的试验，建立Q值与混凝土强度之间的数学关系式；经过误差分析，确定误差范围，进而确定数学关系式的误差及其可适用性。
3、试验方案
在前期调研的基础上[2]，根据上海工程建设常用的混凝土强度区间和混凝土强度需要检测时的龄期等具体情况，此次拟选择混凝土强度范围（10～110）MPa，混凝土龄期14天～540天。
3.1对试块具体要求
1）混凝土强度等级C20；C25；C30；C35；C40；C45；C50；C55；C60；C70；C80；C90；C100
2）混凝土试块龄期14天、28天、60天、90天、130天、180天、360天、540天。
3）混凝土试件尺寸；150*150*150mm，不再采用其它尺寸的试块进行尺寸换算，以便减少试块尺寸的修正引起的误差，提高实验的精度。每组混凝土试块4块。（每组混凝土试块3块，另1块机动备用或作验证试件用试件）
4）试块成型24小时后，作好标记，放在户外成‘品’字型堆放，每天浇水两次，连续七天，以后自然养护，试块应保护好，防止损坏丢失，不得挪作他用。
5）试块回弹、试压读取数据时应按照行业标准JGJ/T23-2011附录E专用测强曲线的制定具体规定[3]。回弹的测试面为试块的成型面的侧面，应清理干净，不得有油污、浮灰等。试块在压力机上的压力大小为80KN。加荷速度：混凝土强度等级小于C30时，加荷速度每秒钟（0.3～0.5）MPa；混凝土强度等级大于等于C30且小于C60时，加荷速度每秒钟（0.5～0.8）MPa；混凝土强度等级大于等于C60时，加荷速度每秒钟（0.8～1.0）MPa。混凝土试块试压完毕，应在试块的被弹击时混凝土试块的侧面用2%的酚酞酒精溶液进行碳化深度试验，并用碳化深度测试仪测量混凝土试块的碳化深度值。
3.2试验用原材料及配合比
1）水泥：普通硅酸盐水泥
2）细骨料：天然河沙、中砂
3）粗骨料：碎石，5mm～25mm
4）摻和料：粉煤灰、矿粉一.二级灰均可
5）外加剂：一般常用泵送剂
6）配合比：应根据不同强度等级的要求确定配合比，以当地混凝土或工程实际应用为宜，初始坍落度一般控制在（160～220）mmm范围内，混凝土强度的富裕系数不宜过大，混凝土拌合物的含气量应控制在5%以内。
7）成型所用的脱模剂应为中性或偏碱性（PH值≧7）为宜，试验所用的所有原材料必须符合国家有关标准，配合比及成型养护过程应做好记录。碳化深度测量应采用专用的碳化深度测量仪，试块抗压由专人负责完成。
4、试验结果
通过对试块进行回弹、抗压试验和测量碳化深度，在取得各个试验龄期试验数据的基础上，按照线性回归以及幂函数回归公式计算（各龄期累计数据）其相关系数r，剩余标准离差s，回归方程式的强度平均相对误差δ，回归方程式的强度相对标准差er见表1。
从表1可知：Q值回弹仪幂函数回归效果精度比线性回归的要好，可取表1右栏幂函数回归形式相应f=a*Qb的公式检测计算混凝土的强度。
在本课题的试验研究过程中，由于各混凝土龄期试验时的碳化深度值变化没有规律，而且往往在同一块试块上的碳化深度值在不同的检测面上数据离散很大。考虑到混凝土的表面有假性碳化存在的可能性[4]，在未考虑碳化因素的场合，全部试验数据回归公式的相关性很好，强度平均相对误差、强度相对标准差也很小。为提高Q值回弹仪的检测精度，减少混凝土龄期对检测结果的影响，本文提议按短、长混凝土龄期的回归公式计算混凝土的强度，建议短龄期以90天为限，即回弹检测时，混凝土龄期在90天以内的场合，取表1内序号为4的回归公式计算混凝土的强度，回归公式的相关系数r为0.97，强度平均相对误差δ为7.9%，强度相对标准差er为9.9%，显然短龄期90天以内混凝土的检测精度比长龄期混凝土的回归公式计算混凝土的强度有很大的提高。大于90天龄期的混凝土则按长龄期540天的回归公式计算。
参考文献：
[1]童寿兴，David Corbett，王建.瑞士新型“Q值”回弹仪的原理及运用前景[C].中国土木工程学会第十一届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集.2013.8：166～171
[2]陈胜霞.混凝土Q值回弹仪测强曲线试验方案的考量制定[J].上海建设科技，2013年第02期：**～**
[3] JGJ/T23：2011，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].
[4]童寿兴.混凝土假性碳化引起回弹法强度的误判[J].无损检测，2006年第8期：406～408