回弹法在混凝土强度检测中的应用及问题分析
摘要：本文重点的回弹法的概念、原理、特点、影响检测强度值的因素和提高回弹法检测混凝土抗压强度精确度应注意的问题及在执行《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中存在的问题进行了探讨。
关键词：混凝土强度检测 回弹法
1 概述
1.1 原理
由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某种相关关系，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度(通过回弹仪读得回弹值)与混凝土表面硬度成一定的比例关系。因此以回弹值反映混凝土表面硬度，根据表面硬度则可推求混凝土的抗压强度。
1.2特点
用回弹法检测混凝土抗压强度，虽然检测精度不高，但是设备简单、操作方便、测试迅速，以及检测费用低廉，且不破坏混凝土的正常使用，故在现场直接测定中使用较多。
影响回弹法准确度的因素较多，如操作方法、仪器性能、气候条件等。为此，必须掌握正确的操作方法，注意回弹仪的保养和校正。
《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》( JGJ/T23-2001)中规定：回弹法检测混凝土的龄期为14d～1 000d，不适用于表层及内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件和特种成型工艺制作的混凝土的检测，这大大限制了回弹法的检测范围。
另外，由于高强混凝土的强度基数较大，即使只有15% 的相对误差，其绝对误差也会很大而使检测结果失去意义。
1.3影响检测强度值的因素
回弹法是根据混凝土结构表面约6mm 厚度范围的弹塑性能，间接推定混凝土的表面强度，并把构件竖向侧面的混凝土表面强度与内部看做一致。因此，混凝土构件的表面状态直接影响推定值的准确性和合理性。
1.4原材料
水泥:水泥品种对回弹法测强的影响，还存在争议。一种观点认为，只要考虑了碳化深度的影响，可以不考虑水泥品种的影响。
细集料:已有的研究表明，只要普通混凝土用细集料的品种和粒径符合《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法》( JGJ52-2006)的规定，对回弹法测强的影响不显著。
粗集料:目前，人们对粗集料品种的影响还没有一致的认识。一般在制订地方测强曲线时，结合具体情况予以考虑。
1.4.1外加剂
在普通混凝土中，外加剂对回弹法测强的影响不显著。掺有外加剂的混凝土测强曲线比不掺者的强度偏高1.5 M Pa～5 M Pa。这对于采用统一测强曲线进行的回弹法检测，所得混凝土强度的安全性是可以接受的。
1.4.2成型方法
总体上，不同强度等级、不同用途的混凝土混合物，应有各自相应的最佳成型工艺。但是只要混凝土密实，其影响一般较小。喷射混凝土和表面通过特殊物理方法、化学方法成型的混凝土，统一测强曲线的应用要慎重。
1.4.3养护方法及湿度
混凝土在潮湿的环境或水中养护时，由于水化作用较好，早期和后期强度均比在干燥条件下养护得高，但表面硬度由于被水软化而降低。不同的养护方法产生不同的湿度对混凝土强度及回弹值都有很大的影响。标准养护与自然养护的混凝土含水率不同，其强度发展不同，则表面强度也不同。在早期，这种差异更明显。湿度对混凝土的强度影响较大，但随强度的增加，湿度的影响逐渐减小。
1.4.4碳化及龄期
水泥一经水化游离出大约35% 的氢氧化钙，它对混凝土的硬化起了重大的作用。已经硬化的混凝土表面受到二氧化碳的作用，使氢氧化钙逐渐变化，生成硬度较高的碳酸钙，即发生混凝土的碳化现象，它对回弹法测强有显著的影响。
碳化使混凝土表面硬度增加，回弹值增大，但对混凝土强度影响不大，从而影响混凝土强度与回弹值的相关关系。不同的碳化深度对其影响不一样。对不同强度等级的混凝土，同一碳化深度的影响也有差异。
国外消除碳化影响的做法是磨去混凝土碳化层或不允许对龄期较长的混凝土进行测试。我国是用碳化深度作为一个测强参数来反映碳化的影响。虽然回弹值随碳化深度的增加而增大，但碳化深度达到6mm ，这种影响基本不再增长。
1.4.5泵送混凝土
根据福建省建筑科学研究院的试验研究，对于泵送混凝土用测区混凝土强度换算得出的换算强度值普遍低于混凝土的实际抗压强度(试件强度)值。换算强度值越低，误差越大，且正偏差居多。
当换算强度值在50MPa 以上时影响减小。误差修正可以按表1执行。
1.4.6混凝土表面缺陷
根据检测经验，构件混凝土局部表面偶尔出现异常状态，强度异常低，在分析排除施工或材料异常的情况下，应考虑存在混凝土表面与内部强度差异较大的可能。造成表面强度局部异常的常见原因有施工振捣过甚，表面离析，砂浆层太厚，局部混凝土表面潮湿软化，构件表面粗糙，检测前未按要求认真打磨等操作失误或测区划分错误。混凝土表层强度几乎不影响构件的承载力和刚度，因此若仍按规程以测区强度最小值来推定，必然过于保守，可能导致错误决策，故有必要先进行异常值的判断，当判定属于数据异常时，有条件的可采取钻芯法进一步检测。
1.4.7混凝土结构中表层钢筋对回弹值的影响
采用回弹仪所测得的回弹值只代表混凝土表面层2cm ～3cm的质量。因此，在实际工作中，钢筋对回弹值的影响要视钢筋混凝土保护层厚度、钢筋直径及疏密程度而定。如果在工程施工中，按规定混凝土中钢筋保护层厚度普遍大于20 mm ，用回弹仪进行对比回弹，混凝土回弹值波动幅度不大，可视为没有影响。在通常的情况下，混凝土保护层厚度基本大于规范规定值，在回弹检测混凝土强度过程中，对钢筋的影响可忽略不计。
2提高回弹法检测混凝土抗压强度精确度应注意的问题
2.1 回弹仪的率定试验
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60 ±2 的标准钢砧上,垂直向下弹击三次,其平均率定值应为80 ±2 ,否则回弹仪必须进行调整或校验。在单个构件检测中,一般只需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,从而保证检测结果的精确性。
2.2选择测区
检测构件布置测区时,相邻两测区的间距应控制在2 m以内,测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0. 5 m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。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,则应加以可靠支撑使之有足够的约束力时方可检测。
2.3 碳化深度值的测量
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,注意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。测量碳化深度值时最好用专用测量仪器,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。
2.4测试异常时,需与钻芯法配合使用
现行的工程施工中,普遍采用胶合板面的大模板,此种模板密闭性能极好但不透气,振捣过程中产生的气泡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,不仅有粉化现象,而且混凝土碳化深度较大,造成混凝土表面强度低。如我县保障性住房框架结构1#楼,在使用回弹仪抽检三层剪力墙混凝土时发现,全部抽检构件混凝土表面强度都比较低,只达到原设计强度等级的72 %。经查施工技术资料,该工程的混凝土配合比以及使用的原材料均不存在问题,施工单位混凝土搅拌后的管理也比较到位,遂用钻芯法取样复检,芯样上观察,混凝土表层10 mm 较疏松。内层较为坚硬,芯样检测结果是实际混凝土抗压强度符合原设计强度等级,从而避免了一次误判。
2.5修正混凝土回弹值
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注混凝土的方式,并注意修正。另外,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进行不同浇筑面的回弹值进行修正,这种先后修正的顺序不能颠倒,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。
3在执行《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》)中存在的几个问题
3.1检测表面受害的结构混凝土
回弹法检测混凝土强度， 是通过回弹仪测定混凝土表面硬度， 进而推定其抗压强度的方法。它的使用前提是要求被检测结构或构件混凝土的内外质量一致。因此，当混凝土表面受害， 内外部质量有明显差异时， 不允许使用回弹法检测。混凝土表面受害包括： 化学腐蚀、火灾及硬化期间受冻等。如果混凝土表面受害仍用回弹法检测， 其结果会造成误判。例如我县仙师中学教学楼浇筑C25混凝土圈梁时， 由于冬季施工措施不当， 而使混凝土表层受冻， 解冻后回弹检测其抗压强度为22.8M Pa， 取芯样检测的强度为27.5M Pa。两种检测方法的结果出现较大差异。如果按回弹法检测结果势必要判为不合格而进行处理， 造成不必要的浪费。因此， 遇到表面受害的混凝土检测，应选用取芯样、超声波等方法进行。如果条件不具备， 必须对混凝土表面进行处理， 达到内外一致后， 才能进行回弹检测。
3.2回弹代替留置试块
《规程》中规定：“本规程适用于工程结构中的普通混凝土抗压强度的检测。”据此， 有的施工单位就用其代替施工过程中混凝土试块的留置， 这是一种对《规程》的错误理解。结构混凝土强度的检验与评定， 应按国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》(GBJ 50204—2002) 及《混凝土强度检验评定标准》(GB/T50107-2010)执行。当对结构混凝土强度有怀疑或留置的试块数量不足时， 才可按《规程》进行检测， 检测结果可作为处理混凝土质量的一个依据。随着质检监督力度的加大， 由回弹法检测代替留置试块的现象逐渐减少，但在中小工程中还时有发生。
3.3 检测方法有误
按照《规程》规定， 回弹检测的方法有两种： 一是单个检测， 二是抽样检测。单个检测适用于单独的结构或构件， 如现浇整体烟囱、水塔、连续墙及结构中的柱、梁、板、基础等。抽样检测适用于相同的生产工艺条件下，混凝土强度等级相同，原材料配合比、成型工艺、养护基本一致且龄期相近的同类构件。单个构件检测并进行评定较容易掌握， 而抽样检测往往在检测批的划分上出现偏差， 也就是在“龄期相近”和“同类构件”的掌握上出现错误。有人在检测时， 对一栋楼房不论施工期长短， 都作为一批检测， 这是错误的。因为“一批”结构或构件， 往往延续时间较长， 而回弹法测试一般在一天或几天内完成，所评定的混凝土强度， 是在一天或几天内该结构或构件所达到的“及时强度”。对于施工延续时间较长、对同一设计强度的混凝土来说，如果用在相同几天内测试的“及时强度”来评定这“一批”结构或构件的强度， 显然是不正确的。另有检测者对同层梁、柱、阳台等构件混合抽样检测，进行总体评定也是不正确的。
关于“龄期相近”的含义， 是在划分抽样检测的范围时， 一般可按施工龄期的前后相差在15% 以内掌握，超过15% 时可另划分检测范围， 或按单个构件检测。“同类构件”是指在检测范围内， 配筋、外形尺寸等基本相同或同一型号的结构或构件。例如现浇多层钢筋混凝土框架结构， 需要对每层的混凝土强度进行检测时，可根据需要对该层的同类柱子或同类梁等构件，采取抽样方法分别进行总体评定。
4 结束语：
综上所述，回弹法是目前建筑工程中对混凝土强度进行检测的最简单、最实用的检测方法，但在实际应用中应注意消除影响其准确度的各种因素，以确保其能较真实反映被测结构混凝土的实际强度。
参考文献：
[1]《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》( JGJ/T23-2001)
[2]《混凝土结构工程施工及验收规范》(GBJ 50204—2002)
[3]《混凝土强度检验评定标准》(GB/T50107-2010)
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