鉆芯修正回彈法檢測混凝土強度的分析

彭衛星

（中交建筑集團有限公司，北京 100022）

1 引言

混凝土質量評價指標較多，強度屬于基礎指標，現階段可選擇的強度檢測方法多種多樣，在建筑工程中以回彈法較為主流，原因在于此方法兼具操作便捷、不損傷被測結構、效率高等優勢。但遇到混凝土表面粗糙、假性碳化、內部和表面質量不一致等情況時，則難以有效應用回彈法。鉆芯法的直觀性良好，可更加準確地反映混凝土強度，但存在混凝土結構受損問題。為此，可考慮鉆芯法和回彈法的綜合應用方式，用鉆芯檢測結果檢驗回彈檢測結果，獲得準確可靠的混凝土結構強度檢測數據。

2 項目概況

某住宅工程，地下2 層，地上16 層。各部位施工所用混凝土的強度等級為：基礎墊層C15；基礎C30；-2 層～1 層的墻、柱均為C35，剩余各層的墻、柱均為C30；主體梁板為C30。建設單位懷疑-1 層剪力墻混凝土強度不達標（未達到C35 混凝土的強度要求），為探明真實強度，由具有資質的第三方以鉆芯法和回彈法進行強度檢測，驗證實際情況。針對梁、柱進行檢測，在獲取到的30 對數據中，高徑比不符合5 個，芯樣有原始裂紋且有鋼筋1 個，行標、省標回彈強度值＞60 MPa 的4 個，芯樣有氣孔的1 個。

實測鉆芯法強度為35.7～39.9 MPa，實測回彈強度推定値為29.7～36.0 MPa，具體如圖1 所示。相同構件以不同方法檢測時產生的混凝土強度結果存在差異，具有鉆芯法所測結果高于回彈法的特點，且高于設計強度。

圖1 鉆芯法與回彈法應用示意圖

3 強度檢測結果產生差異的原因

以回彈法和鉆芯法針對同一混凝土構件進行檢測時，測定的強度推定値 存在差異。原因包括：

1）混凝土構件澆筑不到24 h 便拆模，養護周期較短，構件表面的水分于短時間內快速散失，不利于水泥膠凝材料的正常反應，導致結構內部和表面的質量存在差異，針對此類結構進行強度檢測時，具有回彈值較低的特殊性；

2）混凝土結構施工所用模板為膠合板，經過多次周轉使用后，表面受損，若將此部分受損的模板用于施工，難以保證混凝土表面的施工質量，例如，有平整度低、局部受損等問題，導致實測回彈強度偏低；

3）泵送混凝土時作業不規范，例如，施工人員隨意加水而導致混凝土的坍落度偏高，泵送完成后堆積大量浮漿，在此條件下做回彈檢測后，由于浮漿的干擾而導致實測結果低于真實值，缺乏參考價值；

4）混凝土中的礦粉、粉煤灰等材料摻量過高，前期強度低，回彈值低。

4 鉆芯法和回彈法的比較

鉆芯法是向混凝土結構取芯樣進行檢驗，可真實反映混凝土的強度，但存在損傷混凝土結構、員工勞動強度高、操作較為煩瑣等局限性，因此，在混凝土強度檢測中通常將其作為回填法檢測結果的補充，以獲得更加完善與準確的強度檢測結果?；貜椃ê豌@芯法的優缺點，如表1 所示。

表1 回彈法與鉆芯法優缺點對比

5 鉆芯修正回彈法在混凝土強度檢測中的應用

聯合采用鉆芯法和回彈法，以獲得更加完善且準確的檢測結果。思路為：向被測結構取芯樣，做抗壓強度試驗，據此對結構內部的完整性、抗壓強度做出判斷；同時根據回彈法換算強度進行結構的深入分析，重點評價結構混凝土的勻質性；經過兩種方法的應用后，獲得相同部位不同方法的檢測數據，對結果做對比分析，盡可能準確地判斷混凝土結構的強度。聯合采取鉆芯法和回填法，充分融合兩項方法的優勢，無論在保證檢測結果可靠性還是提高效率等方面均有優勢。

5.1 修正芯樣的鉆取

鉆芯取樣，用此方法的測試結果修正回彈法測定的混凝土強度，發揮出鉆芯取樣高準確性的優勢，獲得更加準確的強度檢測結果。鉆芯取樣部位與被修正方法的檢測部位需保持一致，按照此要求，應做到取芯部位與某回彈測區重合，且鉆芯取樣不可發生在對結構受力有明顯影響以及結構存在嚴重缺陷的部位。數量方面，按相同檢驗批考慮，應至少準備6 個標準芯樣試件用于強度檢測結果的修正，必要時增加數量以保證修正結果的準確性?？紤]到芯樣強度的離散性問題，可適當增加芯樣的數量，保證修正結果的有效性，按照此思路，通常需取9～12 個芯樣。

5.2 修正方法的選用

總體修正量法，按式（1）、式（2）計算推定區間，要求抗壓強度樣本均值在推定區間內。

式中，μ1、μ2分別為推定區間強度的上限值和下限值；m為樣本強度均值；k為推定系數；s為樣本標準差。

在明確推定區間后，判斷芯樣的樣本均值是否在該區間內，若在，則表明總體修正量法具有可行性，予以采用。此外，還可從芯樣試件強度離散性的角度進行分析，總體修正量法在離散性較小時具有可行性，否則不宜采用此方法。若芯樣試件強度均值不滿足條件，應進行修正，可行的方法有對應樣本修正量法、一一對應修正系數法等，具體應以修正效果最佳化為基本要求進行選取。

5.3 不同修正方法的修正計算

5.3.1 總體修正量法修正計算

修正公式如下：

式中，Δtot為總體修正量；fcor,m為芯樣試件換算抗壓強度樣本的均值；fccu,mo為被修正方法檢測得到的換算抗壓強度樣本的均值；fccu,i為修正后的混凝土強度；fccu,io為修正前的混凝土強度。

芯樣試件換算抗壓強度fccu,i的樣本均值計算方法為：

式中，n為芯樣數量。

若采用總體修正量法，按照測區強度換算值加1 個修正量的方法進行，經過修正后，樣本標準差并未出現變化，即以該方法進行修正后樣本的標準差未受到影響，修正前后保持一致。

對比來看，對應樣本修正法與總體修正量法所采用的修正公式并無差異，但兩者的計算方式有所不同。修正后的測區換算抗壓強度和芯樣換算強度各自的樣本均值存在差異，標準差在修正前后保持一致。

5.3.2 對應樣本修正系數計算

計算方法如下：

式中，fccu,mo,1oc為回彈法測得的與芯樣測區換算抗壓強度樣本均值；η1oc為修正系數；修正前與修正后，樣本標準差發生變化，究其原因，與樣本修正系數法的計算方式有關，而此方面的特殊性也正是該方法與修正量法的顯著區別。

5.4 強度推定

若未知檢測批的標準差為，在進行強度推定時需要重點考慮的是推定區間的上限值和下限值，在此基礎上進行計算，得到相應的強度推定結果。檢測批的標準差＜7 為未知時，計量抽樣檢測批具有95%保證率的標準值（0.05 分位值）與的推定區間上限值和下限值按式（8）、式（9）計算：

式中，xk,1、xk,2為標準值（0.05 分位值）推定區間強度的上、下限值；m為修正后的樣本強度均值；k1、k2為推定系數；s為修正后的樣本標準差。

在強度推定計算中，k1、k2的選取尤為關鍵，取值對推定計算結果有明顯的影響。根據檢測批的測區數確定樣本容量，采取此方法的理由在于：無論樣本均值還是標準差，兩項數據的確定均基于測區數計算而得，因此兩者需保持一致。需注意，樣本容量不可根據構件數進行確定。

6 實例計算

6.1 修正量法

按照式（1）、式（2）計算樣本抗壓強度的上限值和下限值：

分析數據關系可知，0.8 MPa＜5 MPa，0.8 MPa＜38.4 MPa×0.1=3.84 MPa，從該關系來看，總體修正量法在本工程中具有可行性。

按照式（3）的方法進行計算后，確定修正量為：38.4-29.9=8.5 MPa。從計算結果來看，修正后的強度值達到C35 的設計強度要求。檢驗批混凝土強度如表3 所示。

表3 修正量法檢驗批混凝土強度

6.2 修正系數法

在各構件分別選取2 個區，向各自對應回彈區鉆芯取樣進行檢驗。修正系數取1.21 値，將測區強度推定 乘以修正系數，計算結果顯示混凝土強度達到設計強度C35 的要求。檢驗批混凝土強度，如表4 所示。

表4 修正系數法檢驗批混凝土強度

7 混凝土強度檢測的注意事項

混凝土強度的檢測方法多樣，不同方法的適用性存在差異，需結合檢測方法的特點、被測混凝土結構的特性等做綜合分析，經過比選后確定操作可行、結果可靠的檢測方法，思路如下：

1）對于內部存在質量缺陷或內部和表層質量不一致的混凝土，不宜采用回彈法進行強度檢測，原因在于此時的檢測結果缺乏可靠性；

2）混凝土強度推定值受多因素的影響，碳化深度屬于重點檢測指標，在強度檢測時需排除碳化深度測量時的異常狀況，其中，不容忽視的是混凝土的假性碳化；

3）若混凝土的齡期較長，在進行混凝土強度檢測時不宜采用回彈法，此時的強度測試可采用鉆芯修正回彈的方法進行，以取得更加準確的檢測結果；

4）回彈法雖可用于混凝土強度檢測，但測區范圍有限，例如在高強混凝土測強時缺乏可行性，為應對該方法在此測強條件下的不適性，需要調整為其他可行的方法，例如，鉆芯法或超聲回彈綜合法，在高性能混凝土的強度檢測中可行；

5）回彈法在泵送混凝土的強度檢測中缺乏可行性，較為適宜的是后裝拔出法，或參照地方標準開展強度檢測工作；

6）雖然混凝土強度檢測方法的原理可靠，但仍有可能存在結果不準確的問題，因此，經過檢測后不宜盲目給出結論，原因在于強度檢測結果的準確性受到材料材質的特殊性、儀器的運行精度、員工操作水平等因素的影響，因此，需要對關鍵影響因素進行全面的考量后再進行混凝土強度的判斷，以便得到更加準確的混凝土強度檢測結果。

8 結語

綜上所述，隨著工程技術的發展，混凝土結構強度檢測可選擇的方法愈發豐富，其中，頗具代表性的有鉆芯法和回彈法，各自均有優缺點，根據檢測效果最佳化的原則，可聯合采用，即鉆芯修正回彈法，以不同的方法測量混凝土強度后，對檢測數據做對比分析。在本文中，提出鉆芯修正回彈法，經過分析后，發現兩種方法的強度平均值及推定值基本接近，修正量法對標準差無影響，但混凝土強度均值與芯樣樣本均值在修正后有所變化?？傮w來看，鉆芯修正回彈法屬于集多項優勢于一體的方法，在客觀反映混凝土強度的同時，還可反映混凝土檢驗批質量均勻程度，綜合應用效果良好，富有推廣價值。