土木工程测试技术回弹法测量技术.docx

回弹法检测混凝土抗压强度应用摘要：回弹法是通过测定混凝土表面硬度，来推算抗压强度的一种现场非破损检测技术。因其操作简便、使用快捷，且具有很高的测试精度，因而广泛应用于工程施工中对混凝土、砌体砂浆的强度检测。对回弹法检测的使用条件、影响因素进行了技术分析，并提出了提高回弹法测强精度的措施及检测中注意事项。关键词：回弹法；回弹仪；检测；混凝土强度；非破损检测； 抗压强度；影响因素；提高措施；注意事项；工程实例。1引言目前，在现场检测混凝土强度过程中，有许多种不同的检测方法，如钻芯法、拔出法、压痕法、射击法、回弹法、超声法、回弹超声综合法等，其中回弹法、超声回弹综合法是应用最广的无损检测方法。下面我们就以回弹法检测进行探讨，回弹法是通过测定混凝土表面硬度从而推定混凝土整体强度的力学方法之一。根据混凝土强度与表面硬度之间存在的相关关系，用检测混凝土表面硬度的方法间接检验或推定混凝土强度，即采用定值动能的弹簧与钢锤冲击混凝土表面，其回跳值与表面硬度也存在着相关关系。因此，通过试验的方法，建立混凝土强度与回跳值的相关关系来确定混凝土的抗压强度，这就是回弹法测定混凝土强度的基本原理.2回弹仪在非破损检测中的正确运用2.1 如何合理布置构件测区( 1) 测区应根据结构或构件的大小及质量而定。当批量检测的构件数量不到足10 个时，应逐个布置测区。每一测区的面积宜0 04 m2，每一测区应记取16 个回弹值。回弹仪按水平方向测得混凝土构件浇注侧面的16 个回弹值后，分别剔除3 个最大值和3 个最小值，按余下的10 个回弹值取平均值Rm。构件数量 10 个时，随机抽样的数量不应少于构件总数的30 %，测区也应10 个。( 2) 测区位置的布置应遵循以下原则: 相邻两测区的间距应控制在2 m 以内，测区距构件边缘的距离宜0 5 m，回弹仪置于构件最大受力处。测区位置内的回弹仪应处于水平方向检测混凝土浇注的侧面，混凝土表面必须清洁、平整，并保持混凝土构件的原始结构不发生变化。混凝土表面的浮浆或杂物需清除，必要时可用细砂轮清除。( 3) 当回弹仪非水平方向测定混凝土浇注侧面、表面或底面时，应将测得的回弹平均值按不同测试角度和不同浇注面的影响分别修正。评定时，按相同的生产条件、混凝土强度等级、原材料、配合比、成型工艺、养护条件、相近龄期的同类构件来进行。2.2 如何正确操作回弹仪使用回弹仪检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的检测面，缓缓施压、准确读数、快速复位，测点应在测区内均匀分布。相邻两测点的净距应20 mm，测点距构件边缘或外露钢筋预埋件的距离应30 mm。测区不应设在有气孔或外露石子的位置上，每一测点只允许弹击1 次，每一测区应记取16 个回弹值，每一测点的回弹值读数精确至0.1。2.3 如何正确运用规范( 1) 碳化值的测定应按技术规程的要求，在有代表性的位置上测量碳化深度值。在构件表面钻直径约15 mm 的孔洞，其深度应大于所估计的混凝土的碳化深度，再吹净混凝土表面的尘土和杂物，用医用注射器吸入酚酞乙醇溶液，慢慢滴入孔洞内。这样做是为了能够准确及时地发现碳化的交界面，然后用碳化深度测定仪准确测量出碳化深度值。当碳化深度值极 2 0 mm 时，应在每一测区测量碳化深度值。最后按每次测试的碳化深度值求得平均碳化深度dm。( 2) 检测时按照JGJ /T 232001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程的规定进行。由实测的Rm和dm值，按测强曲线或规程附录A 中的测区混凝土强度换算表，求得测区混凝土强度的换算值，并由此评定结构构件的混凝土强度。( 3) 正确使用测强曲线。测强曲线分为: 统一曲线、地区曲线和专用曲线。我们一般采用新疆建筑科学研究院测定的新疆地区混凝土专用曲线，该曲线比较符合新疆气候干燥的实际情况，与构件实际强度较接近。3. 回弹法检测混凝土强度技术探讨3.1 回弹法检测的适用条件采用回弹法检测混凝土抗压强度，首先要满足技术规程中所规定的条件，同时必须注意回弹法使用的前提是要求被检测的混凝土内外质量基本一致，被检测构件表面光洁、平整、干燥。当测试部位表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷，或是特种成型工艺制作的混凝土等，均不能直接采用回弹法检测混凝土强度。3.2 影响回弹法检测混凝土强度的因素3.2.1 混凝土材料对回弹检测抗压强度的影响（1） 水泥品种和用量。国外资料介绍，水泥品种对回弹法有重要影响，高铝水泥比普通水泥配制的混凝土强度高。不同品种水泥，由于水化产物中碱性物质的含量及混凝土渗透性不同对碳化速度产生影响。水泥用量也直接影响混凝土的碳化速度，水泥用量大，混凝土强度高、密实度大，其碳化速度慢。（2） 外加剂。JGJ/T232001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（以下简称规程）中的“统一测强曲线”适用于普通混凝土材料，即只适用于不掺外加剂或仅掺非引气性外加剂的混凝土。目前市场上的商品混凝土普遍掺入高效外加剂，这些外加剂多数有引气作用，这样便导致混凝土构件内含气量增大，使混凝土构件的密实度减少；如果气体在混凝土构件中是以微小气泡的形态均匀分布的话，对混凝土均匀性的影响就不大。但实际上施工过程的振动和捣制增加了混凝土拌和物中各组分的自由能，促进比重较大的骨料向下沉降，比重较少的气泡上升向混凝土表面聚集、或向外扩散附着在模板内表面，致使混凝土强度形成一定的梯度而不均匀。（3） 掺合料。目前商品混凝土中广泛使用粉煤灰等掺合料，给混凝土带来诸多的优越性。在普通混凝土中添加一定比例的掺合料，水泥用量便相对减少，混凝土早期强度较低，随着粉煤灰掺量的增多，施工振捣会促进粉煤灰向上运动，使混凝土表面变得松散，密实度较差，从而引起碳化在短时间内增大，但这种碳化的增加与表面硬度并不成正比，进一步降低了混凝土的表面硬度。3.2.2 施工质量的影响混凝土的浇筑和振捣是否良好，不仅影响其强度，还影响混凝土的透气性。当施工质量较差时，会导致混凝土内部产生蜂窝、孔洞或裂缝等缺陷，必然增加了CO2 在混凝土中的扩散途径，促使其碳化速度加快，这样便造成混凝土表面疏松，形成一层低强度区。3.2.3 外部环境因素的影响当环境温度较小时，混凝土处于干燥或含水率很低的状态，碳化反应的条件不满足，故碳化速度缓慢；而当环境温度较高时，因表层混凝土的大部分气孔和微裂缝被水填充，阻碍了CO2 气体向混凝土内部扩散，也使碳化速度变慢。试验结果表明：环境相对温度在50%60%时，混凝土碳化速度最快。混凝土早期养护不良，水泥水化不充分，会使表层混凝土渗透性增大，CO2 容易渗入混凝土内部，从而加速混凝土碳化。试验结果表明：同一般配合比的矿渣水泥混凝土，湿养护3 天比温养护7 天者碳化速度快50%左右。3.2.4 回弹仪的影响回弹仪应按照国家计量检定规程混凝土回弹仪的要求检定合格和按规程保养、维护和操作。若回弹仪处于非标准状态，此时进行结构或构件检测，则影响测试精度。因此，规程对回弹仪的要求比较严格，达不到标准状态的回弹仪，不得用于测试，应按规程要求进行计量检定。3.2.5 测区位置及测点布置的影响规程对测区位置的规定为：测区应均匀分布，在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区。在具体检测中，往往对测区的布置不能按规程的要求去做，测区布置的随意性，将会降低推定值的保证率，使推定值失真。在测点的布置上，还应注意避开钢筋和预埋件，特别是构造柱和板这样保护层较薄的构件，离混凝土表面小于15mm 的钢筋会使回弹值增大。3.2.6 检测龄期的影响统一测强曲线是在一定的混凝土龄期内取得的，超出此龄期范围，外推使用此曲线，将造成较大的检测误差。一般龄期在3 年以上的混凝土结构不宜采用回弹法，可采用钻芯法等检测方法。大坍落度、矿粉或粉煤灰高掺量、使用外加剂等的商品混凝土，检测龄期对结果影响很大。例如掺粉煤灰的混凝土早期强度低，后期强度高，因此在28 天龄期时，用回弹法推定的结构混凝土实体强度偏低。为此，对掺加粉煤灰的混凝土的回弹测强龄期应予延长，我们的经验是，以地下工程按60 天、地上工程按40天龄期进行回弹为宜。4. 提高回弹法测强精度的措施1、 加强检测人员的职业道德素养，提高业务能力。回弹法测强是为工程质量评判出具公正的、科学的检测数据，是保证工程质量的重要基础和手段。因此需要检测人员具备较高的业务技术能力和良好的职业道德素养，只有如此，才能真正提高回弹法的检测精度。2、对于采用了其他品种水泥（或者掺加了20以上粉煤灰等掺合料）的结构或构件，其混凝土碳化深度很可能比普通混凝土大，不宜直接按测强曲线来换算混凝土强度。建议：a. 采用金刚石磨盘磨去一定厚度的碳化层后再进行回弹值测试（测试时应避开显露的石子）并进行强度换算；b.借助钻芯等其他检测方法对混凝土换算强度进行修正。3、对于具有良好浇筑、养护条件的工程，在检测同一批构件时，如果各构件、各测区的回弹值比较均匀，但部分构件或个别部位混凝土碳化深度较大，可考虑是异常碳化的问题。建议将该批所测构件的混凝土碳化深度取其平均值作为该部分构件混凝土碳化深度值，然后采用现行回弹法测强曲线进行混凝土强度换算。4、测区的布置和选择。“测区”系指每一试样的测试区域。每一结构或构件至少应取10 个测区来评定该构件混凝土的强度。测区的大小以能容纳16 个回弹测点为宜。测区尽可能均布，两测区间距不宜大于2m。测区应布置在与模板相贴的表面上，一个测区最好由两个相对表面上的对称测面组成。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件。当遇到薄壁小构件时，则不宜布置测区，因为薄壁构件在弹击时产生的振动，会造成回弹能量的损失，使检测结果偏低。如果必须检测，则应加以可靠支撑和足够的约束力后方可进行。5、龄期较短或混凝土表面潮湿的构件，由于受潮湿混凝土的影响，回弹值一般偏低，尤其是强度较低的混凝土，这一影响更大。处理方法为：待混凝土表面干燥后再进行回弹测试：如果时间不允许，可采用钻芯法对其换算强度值进行修正。6、 检测泵送混凝土结构或构件时，当按现行回弹法规程推定的混凝土强度达不到设计要求时，不可盲目下结论，而要考虑混凝土中砂浆含量偏大的影响，应采用钻芯等其他检测方法进行验证或修正。5. 回弹法在检测中的注意事项5.1 注意回弹法检测的适用条件回弹法是通过回弹仪检测混凝土表面硬度从而推算出混凝土强度的方法，当出现标准养护试件数量不足或未按规定制作试件；对构件的混凝土强度有怀疑；或对试件的检验结果有怀疑时，可按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T23-2001)（以下简称规程）进行检测。必须注意回弹法的使用前提是要求被测混凝土的内外质量基本一致，当混凝土表层与内部质量有明显差异，如遭受化学腐蚀、火灾、冻伤，或内部存在缺陷时，不能直接采用回弹法检测混凝土强度。5.2 回弹仪的操作、养护及校验在实际检测中，检测人员应严格按照标准规定的技术要求进行检测操作，提高回弹法的检测精度。仪器使用完毕后，要及时对回弹仪进行必要和细心的养护。目前国内外生产的中型回弹仪，不能保证出厂时为标准状态，因此即使是新的有出厂合格证的仪器，也需送校验单位校验。5.3 测试前必须进行回弹仪的率定试验回弹仪的质量及测试性能直接影响混凝土强度推定的准确性，只有性能良好的回弹仪才能保证测试结果的可靠性。回弹仪的标准状态应是在洛氏硬度HRC 为602 的标准钢砧上，垂直向下弹击三次，其平均率定值应在802 范围内，如率定试验率定值不在802 内，应对仪器进行保养后再率定，如仍不合格应送校验单位校验。钢砧率定值不在80 士2 范围内的仪器，不得用于测试。在单个构件检测中，一般只需在测试前进行率定即可，但在大批量检测时，由于受现场灰粉及回弹仪自身稳定性等因素的影响，随着工作时间的延长，回弹仪的工作状态逐渐低于标准状态。有时一个批量检测项目检测前后回弹仪率定值的差异较大，从而导致测试结果偏低。因此，在大批量检测时，应随身携带标准钢砧，以便随时进行率定检测，适时更换仪器，从而保证检测结果的精确性。5.4 测区选择要正确检测构件布置测区时，相邻两测区的间距应控制在2m 以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m 且不宜小于0.2 m，测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑面，并选在对称的两个可测面上，如果不能满足这一要求时，也可选在一个可测面上，但一定要分布均匀，在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件。测区的面积不宜大于0.04m2 。当遇到薄壁小构件时，应进行固定，否则会造成回弹能量的损失，使检测结果偏低。5.5 消除测试面因素的影响规程规定：用于回弹检测的混凝土构件，表面应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、蜂窝、麻面。在检测时经常遇到麻面或有浮浆的构件，回弹前必须用砂轮磨平，否则结果偏低。在测试面达到清洁、平整的前提下，还需注意混凝土表层是否干燥，因混凝土的含水率会影响其表面的硬度，混凝土在水泡之后会导致其表面硬度降低。因此，混凝土表面的湿度对回弹法检侧影响较大，对于潮湿或浸水的混凝土，须待其表面干燥后再进行测试。建议采用自然干燥的方式，禁止采用热火、电源强制干燥，以防混凝土面层被灼伤，影响检测精度。5.6 注意碳化深度的测试取值碳化深度值的测量准确与否与回弹值一样，直接影响推定混凝土强度的精度。在碳化深度的测试中，要注意的是其深度值应为垂直距离，而非孔洞中呈现的非垂直距离。孔洞内的粉末和碎屑一定要清除干净之后再测量，否则将难以区分已碳化和未碳化的界线，造成较大的测试误差。测量碳化深度值时应用专用测量仪器，不能采用目测方法。还有一种情况应特别注意，在检测已用粉刷砂浆覆盖的构件碳化深度时，由于测试面受水泥砂浆的充填渗透影响，其表层含碱量较高，而用于碳化测试的酚酞酒精溶液遇碱即变红，极易使人产生视觉误差，认为其碳化深度值很小。如果认真观察测试孔，可发现外表层颜色较深，而孔内混凝土所变的颜色较浅，这颜色较浅部分的厚度即为混凝土实际的碳化深度。这一点细微的差别，检测人员一定要注意区分。5.7 注意钢筋对回弹值的影响钢筋对回弹值的影响视混凝土保护层的厚度、钢筋的直径及其密集程度而定，研究资料表明，当保护层厚度大于20mm 时可以认为没有影响，当钢筋直径为46mm 时，可以不考虑它的影响。在目前尚无确切的影响系数情况下，可以根据图纸或采用钢筋保护层测定仪确定保护层内直径较大的钢筋的位置，以便测试时避开。5.8 注意混凝土回弹值的修正近年来，随着城市泵送混凝土使用的普及，采用回弹法按测区混凝土强度换算值表推定的测区混凝土强度值将明显低于其实际强度值。这是因为泵送混凝土流动性大，粗骨料粒径较小，砂率增加，混凝土的砂浆包裹层偏厚，表面硬度较低所致。因此在运用回弹法检测混凝土强度时，必须要事先了解到施工单位浇筑混凝土的方式，并注意修正。另外，混凝土分层泌水现象，使一般构件底部石子较多，回弹值读数偏高。表层因泌水，水灰比略大，面层疏松回弹值偏低。国外资料介绍，试件表面通常较两侧的回弹值低5 一10 % ，而底部则较两侧高10 一20 。当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土侧面时，一定要先按非水平状态检测时的回弹值进行修正，然后再按角度修正后的回弹值对不同浇筑面的回弹值进行修正，这种修正的先后顺序不能颠倒，更不能用分别修正后的值直接与原始值相加或相减，否则将造成计算错误，影响对混凝土强度的推定。5.9 测试异常时，应与钻芯法配合使用现行的工程施工中，普遍采用胶合板面的大模板，此种模板的密闭性能极好但却不透气，在振捣过程中产生的气饱聚集在混凝土表面和大模板之间，不易排出，致使拆模后在混凝土表面存在大量的微小气孔，使混凝土表面不是很密实，如果混凝土养护跟不上，混凝土表面将不能有效地进行水化反应，不仅有碳化现象，而且混凝土碳化深度较大，造成混凝土表面强度低。这时可采用同条件或钻钻取混凝土芯样进行修正。试件或钻取芯样数量不应少于6 个。钻取芯样时每个部位应钻取一个芯样，计算时测区混凝土与强度换算值应乘以修正参数。5.10 建立本地区的专用测强曲线国家标准虽给出了全国通用回弹法检测的测强曲线并由此得到测定混凝土强度值换算表，但全国统一曲线仅综合考虑到全国各地的原材料使用情况，没有把碎、卵石普通混凝土区分开来，而实际上回弹法检测碎、卵石普通混凝土强度是有很大差异的。而地区测强曲线正是充分考虑本地区的混凝土原材料、气候条件和成型养护工艺，通过试验、校核、修正所建立的曲线，与通用测强曲线相比较，该曲线比通用测强曲线更接近实验数据，能更好的推算本地区混凝土的实际强度。因此，建立本地区的专用测强曲线，能有效地提高回弹法的检测精度。总之，回弹法操作过程中一定要规范，测区选择要合理，测试面要干燥清洁，回弹值的修正要遵循先进行角度修正，后进行浇筑面的修正，要注意碳化深度的影响，要注意混凝土浇筑方式的影响，以保证检测精度，使其在监督检验结构工程和混凝土质量中发挥应有的作用。6. 结论回弹法检测混凝土强度具有方便快捷的优点，在工程检测中被广泛使用，但其也有局限性。为了提高检测的准确性，技术人员应严格按照技术规程操作，确保检测结果的公正性、客观性和科学性。当然，回弹法检测也存在着一些不足之处，在一些特殊情况下，如混凝土养护不良、构件表面质量差、表面潮湿等可能测量误差比较大。在这些情况下，综合采用钻芯法、超声法与回弹法，可以明显降低测量误差。一般情况下，由于回弹检测法操作简便、精确度较高，是国内运用比较广泛的检测方法。