陕西省建筑科学研究院有限公司 陕西省西安市 710082
摘要：回弹法以其操作简单、检测快速等特点而在混凝土强度检测中得到广泛的应用。随着混凝土技术的发展，商品混凝土的普及，回弹法检测商品混凝土强度存在误差而引起争议。采用回弹法、抗压强度试验对不同标号的混凝土进行测试，分析碳化深度、回弹强度、抗压强度之间的对应关系，为回弹法检测提供一些理论支持。
关键词：回弹法；混凝土；抗压强度；碳化深度；比值
引言
回弹法检测在混凝土表面进行，是基于混凝土表面硬度和强度之间存在相关性而建立的一种检测方法，在工程检测中逐渐被认可并广泛使用。近年来，随着混凝土技术的发展，商品混凝土的普及，施工工艺的变化，越来越多地出现关于回弹法检测混凝土强度不确定度的争议。
混凝土的硬化机理是水泥在水化后生成氢氧化钙，裸露在空气中，与二氧化碳反应变成碳酸钙，碳酸钙的生成会一定程度地提高混凝土的表面硬度。通过回弹法检测混凝土强度时，会提高回弹值读数，而一定程度上讲，碳化深度与混凝土的成型时间成正比例关系。因此，研究人员为了克服碳化深度对混凝土强度的影响，把其作为一个影响参量，使其成为一个反比系数。酚酞试剂作为一种碱性指示剂，遇到碱性物质会变红。研究人员通过使用1%~2%的酚酞酒精溶液滴在混凝土表面孔洞内壁的边缘处，来分辨碳化与非碳化的分界线，并通过测定已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离来确定混凝土的碳化深度。
1原材料与试验方法
1.1实验材料及配合比
配合比设计：试验采用厦门地区某家商品混凝土公司所生产的设计混凝土等级分别为C30、C40、C50的混凝土。C30、C40、C50三种强度混凝土配合比设计分为不掺加粉煤灰和掺加20%的粉煤灰代替水泥两种，用A、B区分；通过控制用水量，保证坍落度为140~180mm，所成型试样在同条件下养护28d、60d、90d。
胶凝材料：漳平红狮水泥有限公司生产的红狮牌P.O42.5级水泥；安溪官桥茂兴粉煤灰厂生产的Ⅱ级粉煤灰。集料：细集料采用中粗砂；粗集料选用当地石场4.75~9.5mm碎石1#和9.5~25mm碎石2#，压碎指标值为13.2%。外加剂：科之杰集团生产的Point-400混凝土高效减水剂。
1.2试验方法
1）检测标准
试验采用JGJ/T23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》，对商品混凝土公司的各标号、不同配合比及龄期的混凝土进行回弹检测。
试验采用GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，对商品混凝土公司的各标号、不同配合比及龄期的混凝土的抗压强度进行检测。
2）试验步骤
步骤一：取C30、C40、C50三种设计标号混凝土试块各三组，九个试件组成一个试验组，分别在九个试件的对应面均匀回弹8个测点（成型面除外），记录回弹数值。步骤二：把C30、C40、C50三种设计标号混凝土试块使用万能压力机进行抗压强度试验，分别记录抗压值，与步骤一获得的回弹值一一对应。步骤三：把进行完抗压强度试验的试块使用1%~2%的酒精酚酞试剂，测取对应的碳化深度。
2实验结果与分析
2.1碳化深度分析
从混凝土碳化深度测试结果中可以看出，随着成型时间的增长，碳化深度呈正比例增加的关系。通过对比A、B两种设计方案，可以发现未掺入粉煤灰的混凝土的碳化深度比掺入20%粉煤灰的混凝土碳化深度小。这也从一方面验证了掺入一定量的粉煤灰会降低混凝土的碱性，加速了混凝土表面形成碳酸钙的过程，导致了碳化深度比同龄期未掺加粉煤灰的混凝土的大。通过对比C30、C40、C50三种标号混凝土各龄期混凝土碳化深度，高标号的混凝土的碳化深度要相对较小，由于高性能减水剂的使用，增加了混凝土的致密性，减少了气孔数量，从而一定程度地降低了其碳化深度。
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2.2回弹强度分析
通过对各标号混凝土回弹值的整理，根据JGJ/T23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中泵送混凝土测区强度换算表得到相应回弹强度。各标号混凝土强度随着龄期的增长，回弹强度基本都处于正增长状态。但从图中也可以发现，90d时，混凝土的回弹强度有一些降低，其原因有一部分是随着龄期增长，碳化深度相应增加，其表面回弹数值增加不大，从而导致了回弹强度的下降。通过对比各标号A、B两种设计方案，发现未掺加粉煤灰的混凝土的强度表现较好，均高于各龄期掺入20%粉煤灰的混凝土的强度。但随着龄期的增长，掺入20%粉煤灰的混凝土强度增长较好，90d时，各标号混凝土的强度均没有太大差异。
2.3抗压强度分析
从混凝土抗压强度测试结果中可以发现，未掺入粉煤灰的混凝土的强度前期增长较好，28d时，抗压强度均大于设计强度；掺入20%粉煤灰的混凝土的强度前期增长较差，C40、C50标号的混凝土28d时，抗压强度略低于设计强度。这主要是由于粉煤灰替代一部分水泥后，前期水化作用缓慢，导致前期强度增长较慢。同时，从中可以发现，掺加粉煤灰的混凝土的后期抗压强度都能满足设计要求，后期强度成长较好，并有一定的强度富余。从中可以发现，未掺入粉煤灰的混凝土的强度前期增长较好，28d时，抗压强度均大于设计强度；掺入20%粉煤灰的混凝土的强度前期增长较差，C40、C50标号的混凝土28d时，抗压强度略低于设计强度。这主要是由于粉煤灰替代一部分水泥后，前期水化作用缓慢，导致前期强度增长较慢。同时，从图中可以发现，掺加粉煤灰的混凝土的后期抗压强度都能满足设计要求，后期强度成长较好，并有一定的强度富余。
2.4回弹强度与抗压强度
分析各标号混凝土回弹强度。C30混凝土的回弹强度均低于同龄期的抗压强度，回弹强度与抗压强度没有太好的相关性；C40、C50混凝土的回弹强度与抗压强度相关性较好。普通混凝土的抗压强度主要取决于水泥砂浆的强度、粗集料的强度以及二者的粘结力，回弹法检测的是混凝土表面的硬度，表面硬度主要与水泥砂浆强度有关，与粗骨料和砂间的粘结力及混凝土结构内性能关系并不明显。回弹值与抗压强度之间并不存在唯一的关系。
3结论
通过对C30、C40、C50三种标号混凝土在不掺入粉煤灰和掺入20%粉煤灰代替水泥两种设计方案混凝土的碳化深度、抗压强度、回弹强度和二者比值测定结果的分析，得到了以下结论：
（1）掺入粉煤灰的混凝土的碳化深度要比未掺粉煤灰的混凝土的深，这是由于粉煤灰的掺入降低了混凝土的碱性，从而增大了混凝土的碳化深度。掺入粉煤灰的高标号混凝土的碳化深度随龄期变化没有明显的增长。
（2）混凝土强度随着龄期变化，回弹强度基本都处于正增长状态。随龄期增长，碳化深度变大，而回弹数值变化不大的情况下，导致了一部分混凝土的回弹强度变低。龄期增长，粉煤灰的水化程度更加彻底，强度增长明显，与未掺入粉煤灰的混凝土强度相比没有太大差异。
（3）掺入粉煤灰的混凝土前期抗压强度相比未掺粉煤灰的混凝土略低，其中掺入粉煤灰的高标号混凝土表现更为明显。后期各标号的混凝土抗压强度均大于各自设计强度，且有一定的强度富余。
（4）通过对各标号混凝土回弹强度与抗压强度比值对比，发现回弹强度与抗压强度没有很好的相关性。不只是不同强度等级的混凝土没有相似的回弹强度与抗压强度的关系，相同强度的混凝土在不同的龄期亦没有相似的相关性。
结语
混凝土是一种原材料、成型工艺简单而成型后复杂、多相的合成材料，匀质性较差。任何一种混凝土强度检测方法，都会有一定的局限性和不确定性。回弹法由于操作简单等特点受到很多检测人员的喜欢，但不可否认的是，回弹法测试混凝土强度精准性没有得到很好的保证，需要根据混凝土成型工艺的变化，来分析、建立更符合实际强度的测强曲线。
参考文献
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[5]廉慧珍.质疑“回弹检测混凝土抗压强度”[J].混凝土，2007（9）
论文作者:姚选社,姚拓
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/5
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