回弹法检测混凝土强度的影响因素分析及优化措施研究.pdf

2023年第7 期（第32 4期）1 佛山陶瓷87回弹法检测混凝土强度的影响因素分析及优化措施研究王旭（甘肃第七建设集团股份有限公司，兰州7 30 0 2 0)摘要：以混凝土强度检测为主要研究对象，采用回弹法检测混凝土的强度，并分析检测结果的影响因素。实验结果表明，混凝土成型后的养护方法和钢筋保护层的厚度均是影响回弹法检测结果的因素，基于此，针对上述影响因素提出混凝土强度检测过程中的优化措施，以提高检测精度，有助于后续施工有序进行。关键词：回弹法；混凝土强度；影响因素；优化措施1前言为使混凝土保持良好的使用性能，相关工作人员需要对混凝土的强度进行检测，以保证施工混凝土能够满足工程的使用需求。当前，主要采用回弹法检测混凝土的强度值，该方法主要是通过在混凝土表面选取检测面，并对其进行弹击，同时利用回弹仪监测弹击反应出的回弹值,之后利用回弹值与混凝土强度之间的数学关系计算出混凝土的强度。回弹检测法具备检测速度快、检测效果好等优势，但在实际操作过程中，由于混凝土材质、检测状态等原因，检测结果易受到影响，使得检测值存在误差。因此,本文根据回弹法的检测原理,通过实验材料选取与制备，利用回弹法检测相关设备，对混凝土试件进行强度检测，根据检测结果分析影响因素，同时提出优化措施，以保证提高回弹法的检测精度。2基于回弹法检测混凝土强度的基本原理分析回弹法属于表面硬度方法，通过利用弹簧弹击下方重锤，进而推送混凝土上方的弹力杆，使其在混凝土的检测区域进行撞击，之后量测弹击与回弹之间的距离，利用弹力杆静止时和混凝土的间距与弹击后和混凝土的间距的比值得出回弹值,并根据相关公式计算得出混凝土的表面强度值。回弹法中的主要检测仪器为回弹仪,通常包括小型、中型和大型三类。假若将回弹仪产生作者简介：王旭(1 9 9 0.0 8-),女,汉族，宁夏固原人,本科,工程师,研究方向：建筑工程检测。的弹击能量记为E,则有：上式中，A表示混凝土产生弹性形变所需要消耗的有用功；A2表示弹力杆、重锤产生塑性形变所需要消耗的有用功之和；As表示弹力杆与回弹仪之间产生摩擦消耗的有用功；A4表示弹力杆、重锤为克服摩擦阻力而消耗的有用功；A5表示混凝土发生弹性形变时为减小空气阻力而做的有用功；A表示混凝土试件由于发生位移变化而消耗的有用功。在实际操作过程中，As、A 4、A 5、A c 的值相对较小,对回弹值几乎没有影响,因此,忽略不计。所以,A和A2是回弹检测过程中主要消耗的有用功。其中，A2通常情况下为一个常数，且在混凝土构件材质一定时，该值为固定值，故A是影响回弹值大小的关键。当混凝土的强度较低时，弹力杆的撞击会导致混凝土表面产生比较强烈的弹性形变,从而消耗的有用功就会增加,相应的,回弹能量也降低,进而使得回弹值减小;反之亦然。因此,混凝土强度值与回弹值存在显著正相关性，且成正比，即可通过回弹值间接地判定混凝土的强度。假定回弹仪测得的回弹值大小为R，弹力杆静止时与混凝土表面的垂直距离为L,反弹距离为L。R 值的大小主要取决于回弹能量E，而回弹能量主要由被测对象表面产生的弹性形变所消耗的有用功决定。则有：R-LxE(2)L通过以上对检测原理的分析可知，检测中，回弹法能够间接地表征混凝土的表面强度，而当混凝土材质不(1)88FOSHAN CERAMICS I Vol.33No.07(Serial No.324)同、质地不均匀时，回弹检测结果会存在较大的误差4。因此,本文接下来对可能存在的影响检测结果的因素进行试验分析,并探究检测过程中的优化策略，以提升测量精度。3实验过程3.1实验材料根据前文对回弹检测法的原理分析,对影响回弹检测结果的因素进行分析。首先对试验所需的材料进行制备，在其他原材料相同情况下，分别制作水灰比为0.30、0.35、0.40 和0.45 的混凝土试件，每种比例制作3组，共计1 2 组，之后采用搅拌机对材料进行搅拌处理，以加快混凝土的成型速度。根据试验用量，向搅拌机中依次加人砂石、水泥和大量纯净水，启动搅拌机，并且在搅拌过程中，参照混凝土制备要求，加人适量活性剂，同时，保证整个加料过程不超过3min。最后，等待混凝土终凝,并采用水浸法将试模的表面清理干净，在试件内壁涂抹1mm2mm厚的矿物油脂，静置2 h。成型后的试件放入养护室中进行标准化养护，养护时间截止后，利用磨砂纸将其表面打磨至光洁，避免多余材质对实验产生影响。在试件表面选定测量区域，并做好标记，选用中型回弹仪在试件表面进行回弹检测，每个试件检测1 2 次，统计回弹值。实验材料主要包括PC42.8水泥、粒径为1 mm2mm的中砂、5 mm15mm的花岗岩碎石。材料用量如表1 所示。表1 原材料用量表水泥粉煤灰水灰比砂(g)石(g)水（g)(g)(g)0.303500.354010.403510.45312实验中添加的外加剂为减水剂；搅拌用水为普通纯净水。实验中使用的回弹仪型号为HD225B数显回弹仪，同时配置CTS25型超声波检测仪，压力机采用NYL100D型。每次回弹测试之前均对实验设备仪器进行质量检查，符合要求后再进行强度检测。3.2实验参数根据实验材料的选取与混凝土的制备过程，获得的试件尺寸为1 0 0 x150mm，利用过捣的方式成型。每次实验选取相同参数的混凝土试件进行测试，将2 块标准试件划分为一组,共6 组试件,所有试件的含水率一致,均为5 8%。混凝土试件的基础配比为1:1:3,在研究各影响因素的实验中，只改变试件中的实验对应项,其它各项保持不变。4实验结果分析实验对其他材料相同的混凝土不同水灰比、养护方法及钢筋保护层厚度进行实验，分析以上因素对混凝土抗压强度的影响情况。4.1养护方法对混凝土强度的影响本次实验对同一等级混凝土C40分别采用标准潮湿养护和自然养护方法对试件在不同龄期条件下进行养护，利用回弹仪进行强度检测，对混凝土成型后的不同养护方法对混凝土强度的影响进行分析，绘制如图1所示的混凝土强度随龄期的变化曲线。50484644424038363432落度7(mm)3260545706746269755715潮湿养护自然养护14图1 不同养护方法对混凝土强度的影响如图所示，实验采用自然养护与加水潮湿养护两种123216511001651137165116616528龄期/d(1540)方法对混凝土试件成型后进行养护。通过对比可知，两68种方法在相同龄期下对混凝土试件的强度存在较为显(5070)著的影响5。在相同龄期条件下,通过自然养护方法对混35凝土进行养护，测得的强度值均要高于潮湿养护下的混(2840)凝土强度。由此可以说明,混凝土成型后，不同的养护方60法是影响混凝土的强度大小的重要因素之一。(4080)4.2钢筋保护层厚度对混凝土强度的影响该实验对于钢筋保护层厚度的检测需要借助电磁感应仪。在水灰比为0.35，并进行自然养护的混凝土试件表面选定2 0 mmx20mm的测试区域，测试区域中钢筋的扫描方向为沿混凝土试件长度方向,并且在混凝土的长向跨附近不间断地扫描6 根钢筋，按照轴线方向执行扫描动作。将以上6 根钢筋进行编号,分别为S1、S 2、S 3、60901802023年第7 期（第32 4期）1 佛山陶瓷89S4、S 5、S 6，每根钢筋保护层的厚度分别为5 mm、1 0 mm、15mm、2 0 m m、2 5 m m、30 m m。利用回弹仪记录回弹值，进而求得混凝土强度。实验结果如表2 所示。表2 钢筋保护层厚度对混凝土强度影响结果钢筋保护层厚度（mm)测试面5底面10底面15底面20底面25底面30底面由于混凝土的结构为层次化结构，易出现分层泌水现象,易对回弹值产生影响,因此,实验中控制钢筋的测试面均为底面，避免了修正混凝土浇筑面这一过程。通过表中的数据可知，钢筋保护层的厚度在一定程度上影响着混凝土的强度。当保护层厚度在5 mm20mm范围内时,混凝土的强度将会随着钢筋保护层厚度的增加而增大；当钢筋保护层厚度大于2 0 mm时,混凝土的强度反而降低。由此可以说明，当钢筋保护层厚度在2 0 mm以下时，混凝土强度会随着保护层厚度的增加而增加，当保护层厚度超过2 0 mm后，混凝土强度与其成反比。综上所述，实验中采用回弹法对混凝土成型后的养护方法和钢筋保护层厚度与混凝土强度的影响关系进行检测并分析，根据实验数据可以得知，以上两种变量是影响检测混凝土强度结果的重要因素。具体影响关系为：自然养护方法比潮湿养护方法下的混凝土强度要大；当钢筋保护层厚度在2 0 mm以内时，混凝土强度与厚度成正比,在厚度超过2 0 mm时,混凝土强度与其成反比关系。5回弹法检测混凝土强度的优化措施5.1合理采取养护技术混凝土在终凝过程中会生成碳酸钙硬层覆盖于混凝土表层,这一层结硬层的存在会导致回弹值产生一定的增加,同时说明，当混凝土材质相同时，混凝土的回弹值会随着养护龄期的增大而增大。所以，在进行回弹值检测的时候，首先需要做的就是进行养护方法的选择，然后根据混凝土的养护状态结果对回弹值来进行一定的修正。在对混凝土进行养护的时候，工作人员应当充分了解不同养护方法对混凝土强度的影响,若选择自然养护法，则要先将混凝土静置不少于7 d,在混凝土表面强度值(MPa)彻底干燥后，再进行回弹检测。检测时，要选择一个适当12.6地测量区域，在进行敲打的时候需要避开混凝土表面之15.3上的蜂窝以及麻面，选择光滑的点进行敲打。17.25.2钢筋保护层厚度标记在对混凝土底面进行强度检测时,利用其他混凝土19.1构件堆载在表面,消除振动对回弹值的影响。利用电磁16.5感应仪扫描混凝土检测区域是否存在钢筋,并对保护层13.7较厚的区域进行标记。回弹测试时，避开标记区域，最大程度降低钢筋保护层厚度对检测结果的干扰。同时，在规避钢筋保护层厚度较大的区域时，还需要保证其他测区间的最大距离不超过2 m，且测区中心位置与混凝土顶端的垂直距离在0.3m0.5m范围内，以提高混凝土对钢筋的约束力。同时,利用钻芯法修正混凝土的浇筑面,尽可能提高回弹法检测结果的准确性。6结论回弹法检测混凝土强度是监测工程质量最有效、最直接的手段之一，能够为施工质量的控制提供主要的数据依据。通过分析可能影响混凝土强度检测结果的主要因素,并有针对性地采取优化措施，对混凝土性能的发挥具有非常重要的作用，也可提高混凝土在建设中的应用效率。1江辉.基于超声回弹法钢筋混凝土框架结构强度检测研究 J福建建材,2 0 2 2(0 1):2 2-2 6.2彭少军.回弹法检测混凝土强度的影响因素分析 J.江西建材,2021(08):49-50.3王兵.浅谈回弹法检测泵送混凝土抗压强度的影响因素 J.江淮水利科技,2 0 2 1(0 4):2 2-2 3.4马金铭.回弹法检测混凝土抗压强度 J.房地产世界,2 0 2 1(0 9):121-123+136.5柏光山,王迪,张广栋等.回弹法检测混凝土抗压强度影响因素的分析 J砖瓦,2 0 2 1(0 3):5 1-5 2.参考文献