回弹法与超声回弹综合法在检测混凝土强度中的区别

(整期优先)网络出版时间:2021-12-29
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回弹法与超声回弹综合法在检测混凝土强度中的区别

张绪涛 李魏魏 曹瑞丹 吕村

青岛工学院


摘要:混凝土强度检测是混凝土工程质量控制的关键一环。当前,混凝土检测方法中应用较多的为回弹法和超声回弹综合法。回弹法和超声回弹综合法均为间接检测方法,本文通过对两种方法的原理、使用范围、特点、注意事项进行了比较,通过工程实例对两种方法的检测结果进行对比,最后得出两种方法在检测混凝土强度中精度区别。

关键词:混凝土强度 检测方法 回弹法 超声回弹综合法

前言 混凝土为当今结构主要受力材料,在各种结构里面主要受压。混凝土为组合材料,由基本成分粗骨料、细骨料、水泥、水组成,必要的时候会加入外加剂和掺和料。由于混凝土组成的复杂性和在结构中的重要性,混凝土质量的检测在结构安全尤为重要,虽然在浇筑混凝土时,留有试块,可以进行检测,但试块的搅拌、浇筑、振捣、养护和真实相差较多,因此,混凝土强度的现场实际检测是混凝土工程关键一环。

当前,混凝土强度现场实际检测方法有回弹法、超声法、超声回弹综合法、取芯法等方法。这些方法中,超声法不确定影响因素较多,测试结果误差较大,所以目前单独采用超声法检测混凝土强度已很少;取芯法为目前检测方法中测试精度最准确的方法,但该方法由于对混凝土结构或构件有破损,因此在测试结果不存在争议时,也较少使用;目前检测混凝土强度的常见方法是回弹法和超声回弹综合法。

1回弹法原理及特点 回弹法检测混凝土强度原理是利用回弹仪弹击混凝土表面,测出反弹距离,然后利用弹簧的反弹距离和初始长度的比值做为回弹值R,然后建立混凝土强度fcu和回弹值R的关系,利用相应的强度曲线推测混凝土的强度。本质上讲是利用混凝土硬度推算强度,属于间接的测试方法,因此会存在较多因素的影响。

混凝土强度的影响因素主要包括测试面、测试角度、碳化。回弹法检测混凝土强度以回弹仪水平方向垂直结构构件浇筑侧面为标准量测状态,如果在使用过程中回弹仪不是水平状态,或者弹击面不是侧面,均需要修正。如果测试时,回弹仪既不是水平状态,有不是在侧面,应先进行修正为水平状态,再进行顶面或底面修正。碳化是指混凝土中的Ca(OH)2和空气中的CO2发生反应,生成CaCO3,碳化会让混凝土变硬,导致回弹值偏高,而混凝土的真实强度并未变高,并且碳化只是发生在离混凝土表面不深的地方,因此需要对混凝土碳化进行修正。

回弹法检测混凝土虽然检测方便,效率较高,较经济,但回弹法只检测到了表面的混凝土,因此要求被检测的混凝土表层质量应具有代表性,且混凝土抗压强度不能超过C60,龄期不超过3年;同时由于回弹法对混凝土的成型工艺,潮湿状态等也有限制。回弹法只反映了构件表面混凝土的强度,对于内部混凝土情况如离析、蜂窝、空洞等情况无法判断,从而无法反映构件内部材料强度。

2超声回弹综合法原理及特点 超声回弹综合法以超声波穿透试件内部的声速值和反映试件表面硬度的回弹值来综合检测混凝土强度。本质上讲,超声回弹综合法是综合利用超声法和回弹法,通过超声法测出的声速v和回弹法测出的回弹值R,然后建立混凝土强度fcu和声速值v和回弹值R的关系,利用相应的强度曲线推测混凝土的强度。本质上讲,超声回弹综合法仍属于间接法测试混凝土强度,但该方法受影响因素比单一的回弹法及超声法要少。

超声回弹综合法相对回弹法也的优点在于,首先采用综合法时,声音可以穿过混凝土构件,如果混凝土构件内部存在缺陷时,如振捣不密实导致的空洞,声音通过这些缺陷时,声速会变慢,从而推得混凝土强度值会变小,这种情况较符合实际情况。综合法能真实反映混凝土构件的内部情况。此外,综合法检测时,不需要考虑碳化对混凝土强度的影响,原因在于碳化的混凝土属于龄期较长的混凝土,虽然回弹值偏高,但龄期较长的混凝土含水率降低,传播声速下降,声速下降可以抵消回弹值的升高。当然,采用综合法时,同样考虑相应方法的规定。回弹法仍然是水平垂直侧面为标准状态;超声法优先采用对测法。

虽然超声回弹综合法与单一的回弹法相比,检测效率较低,简便性、经济性也较低。但相对回弹法,该方法检测精度较高,适用范围更广。并且,采用超声回弹综合法,可以内外结合,相互弥补各自不足,较全面的反映了混凝土的实际质量。

3工程检测实例。在实际工程中,对某工地的一根梁和一组混凝土试块进行检测,分别采用回弹法、综合法、取芯法、抗压强度实验。对梁的强度检测,回弹法设置了10个测区,每个测区的面积为200×200mm2,每个测区设置16个测点,测点之间的距离大于30mm,然后对每个测点进行回弹,每个测点只能回弹一次,得到16个回弹值。剔除掉3个最大值和3个最小值,求剩余10个回弹值的平均值作为该测区的回弹值。根据回弹值进行强度换算,优先选用地区测强曲线或专门测强曲线。

综合法首先采用回弹法时,和单一的回弹法测试相差不多,超声测点的布置应在回弹测试的同测区内,每一测区布置了3个测点。超声法优先采用对测法,如不能采对测法,可以采用角测法,当结构不具备对测和角测条件时,可采用单面平测法。本工程采用角测法和对测法进行测试。

取芯法为直接测试方法,本工程芯样数量3个。所取芯样均为标准试样,即:直径100mm,高度为100mm的圆柱体,其强度值与150mm的立方体试块强度基本一致,不需要进行换算。

立方体试块一组3块,为龄期28d的混凝土,碳化较浅,对该组试块强度测试,分别采用了回弹法、综合法和立方体抗压强度试验,三种方法测得强度值见表1.


表1 混凝土强度值(MPa)

方法

强度

偏差

回弹法

34.4

19.8%

综合法

31.1

8.4%

抗压强度试验

28.7



混凝土梁为龄期700d的梁,碳化深度大于6mm,该混凝土梁强度测试,分别采用了回弹法、综合法、取芯法,三种种方法测得强度见表2.

表2 混凝土强度值(MPa)

方法

强度

偏差

回弹法

35.1

15.5%

综合法

33.6

10.5%

取芯法

30.4



从检测结果看,无论是回弹法还是超声回弹综合法的精度都不是非常高,无论是检测龄期较短的混凝土还是龄期较长的混凝土都存在偏差。就回弹法和超声回弹综合法比较,回弹法精度相对较低,综合法的精度相对较高。因此在实际使用中,为保证检测结果的可靠性,应尽可能的多种方法复合使用。

回弹法和超声回弹综合法为目前检测混凝土强度常用方法,两种方法均有自己的特点,但都属间接测试方法,导致检测结果精度一般;相对而言直接的检测方法精度较高,但检测效率较低,并且对结构有损伤。如何利用间接的方法提高检测精度将是今后检测方法发展的重点。

参考文献:

[1]回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T23-2011),15-30. 北京:中国计划出版社,2011.

[2]超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程(CECS02-2005)16-28.北京:中国计划出版社,2005.

[3]土木工程结构试验与检测,193-203. 南京:东南大学出版社,2013