摘要：随着社会的发展，混凝土结构工程越来越多，为了保证结构实体的安全性，更科学的了解结构实体的质量，不光要关注施工过程中质量的把控，也要在混凝土结构完成之后做一些必要的检测，以保障建筑物的整体质量安全。本文就混凝土浇筑后的质量检测常用方法做简单分析、介绍，包括实施的简单操作步骤和判断依据。
关键词：混凝土结构；混凝土强度；回弹；超声；半破损；打孔
引言
我国建筑工程在经济发展的同时，迎来了新的发展阶段。当前，我国正处于城镇化建设的关键时期，各种建筑工程在大量的建设，应加强对建筑工程质量的监督，使建筑工程更加安全。因此，不仅要建立健全建筑工程的质量监督管理，还要做好相关质量和验收工作，保证建筑工程的质量和安全。
1混凝土的硬度检测的必要性
混凝土施工尤其是大体积混凝土由于施工难度大等以下几个方面的原因，会有可能对混凝土实际硬度产生不确定性。
材料原因:如选用的水、水泥、砂、石、外加剂、钢筋、焊条等不当，或质量不符合要求等；
设计原因:如设计安全度不足，荷载选用不当，结构布局与构造不合理，计算有误等；
施工原因:如配料不准，搅拌不匀，运送时间过久，浇筑不符合规范，振捣不实，模板变形，跑浆，过早拆模等；
养护原因：水泥水化热值，养护方法，养护监测
环境原因:如冻害、高温、高热、腐蚀介质作用，自然风化等。
其中因施工中的原因造成的工程质量问题较为突出，比较典型。
为了真实掌握混凝土实际强度是否能满足设计要求，后期可以采用以下几种方法来实际检测。
2混凝土的一般检测方法
一是外观检查。对于混凝土外表产生的质量问题，可用此法，如尺寸偏差、蜂窝麻面、表面损伤、缺棱掉角、裂缝、冻害等；
二是预留试块检测。这种方法有一定的误差，如预留试块的取样不当，试块与结构没有同条件养护，试块的振捣方法与结构的施工方法相差过大，则试块就没有代表性；
三是在结构本体上进行检测。这种检测方式是检测混凝土的强度和缺陷、钢筋混凝土结构质量问题的常用手段，其测试结果可作为判断结构安全问题的重要依据。
对于混凝土浇筑后的本体检测有如下几种方法：
2.1回弹法
混凝土强度与硬度有密切关系，回弹法是一种测量混凝土表面硬度的方法。回弹仪是用冲击动能测量回弹锤撞击混凝土表面后的回弹量，确定混凝土表面硬度，是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆（传力杆），弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值（反弹距离与弹簧初始长度之比）作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。用试验方法建立表面硬度与混凝土强度的关系曲线，从而推断混凝土的强度值。由于测量在混凝土表面进行，所以应属于一种表面硬度法，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。
这种方法受混凝土的表面状况影响较大，如混凝土的碳化情况、干湿状况，甚至粗骨料对表面的影响都很大，所以测出的强度需要进行校准。我国已制定回弹仪测试混凝土强度的技术标准，使用比较普遍。
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/T23-2011）中规定：回弹法检测混凝土的龄期为7d～1000d，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。同时要注意的是，目前我国回弹法研究成果基本只适用于普通混凝土，同时对现场结构或构件混凝土测强时，回弹测强值仅代表混凝土表层质量，因此使用回弹法必须保证混凝土构件的表面质量与内部质量基本一致。
2.1.1回弹仪结构
回弹仪结构见图1：
图1回弹仪示意图
2.1.2回弹仪检定
当回弹仪具有下列情况之一时，应送法定计量检定机构依据现行国家计量检定规程《回弹仪》JJG817进行检定：
1）达到检定周期（半年）；
2）新回弹仪启用前；
3）数字式回弹仪数字显示的回弹值与指针直读示值相差大于1；
4）经保养后在钢砧上的率定值不合格；
5）遭受严重撞击或其他损害。
2.1.3回弹仪的率定试验
率定试验应符合下列规定：
1）室温要求为5~35℃；
2）钢砧表面应干燥、清洁，并应稳固地平放在刚度大的物体上；
3）回弹值应取连续向下弹击三次的稳定回弹结果的平均值；
4）率定试验应分为四个方向进行，且每个方向弹击前，弹击杆应旋转90度，每个方向的回弹平均值均应为80±2。
2.1.4实验准备
回弹法是通过混凝土表面硬度推定混凝土抗压强度，因此，混凝土表面质量对混凝土强度影响很大。我们在检测过程中要注意表面为混凝土原浆面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面，测点要避开孔洞、石子以及漏筋部位。
回弹检测前后，均应在钢砧上做率定试验，率定试验应分为四个方向进行，且每个方向弹击前，弹击杆应旋转90度，每个方向的回弹平均值均应为80±2.
混凝土强度可按单个构件或按批量进行检测，并应符合下列规定：
a.对于一般构件，测区数不宜少于10个。当受检构件数量大于30个且不需要提供单个构件推定强度或受检构件某一方向尺寸不大于4.5m且另一方向尺寸不大于0.3m时，每个构件的测区数量可适当减少，但不应少于5个。
b.相邻两测区的间距不应大于2m，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0.2m。
c.测区宜选在能够使回弹仪处于水平方向的混凝土浇筑侧面。当不能满足这一要求时，也可选在使回弹仪处于非水平方向的混凝土浇筑表面或底面。
d.测区宜布置在构件的两个对称的可侧面上，当不能布置在对称的可测面上时，也可布置在同一可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位应布置测区，并应避开预埋件。
e.测区的面积不宜大于0.04㎡（20cmX20cm）。
f.测区表面应为混凝土原浆面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层及蜂窝、麻面。
g.对于弹击时产生颤动的薄壁、小型构件，应进行固定。
2.1.5回弹仪的操作与测量：
1）回弹仪的操作：将弹击杆顶住混凝土的表面，轻压仪器，松开按钮，弹击杆徐徐伸出。使仪器垂直对混凝土表面缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹击杆后即回弹，带动指针向后移动并停留在某一位置上，即为回弹值。继续顶住混凝土表面并在读取和记录回弹值后，逐渐对仪器减压，使弹击杆自仪器内伸出，重复进行上述操作，即可测得被测构件或结构的回弹值。
2）回弹仪的测量：测量回弹值时，操作中注意回弹仪的轴线应始终垂直于构件混凝土的检测面，并应缓慢施压、准确读数、快速复位。
3）检测泵送混凝土强度时，测区应选在混凝土浇筑侧面。
4）每一测区应读取16个回弹值，每一测点的回弹值读数应精确到1。测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的净距离不宜小于20mm；测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm；测点不应在气孔或外露石子上，同一测点应只弹击一次。
2.1.6数据处理
2.1.6.1回弹平均值计算
计算测区平均回弹值时，应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，其余的10个回弹值取平均值：
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对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，该批构件应全部按单个构件检测：
2.2超声波法检测（UPV-Test）
用超声波发射仪，从一侧发射一列超声脉冲进入混凝土中，在另一侧接收经过混凝土介质传送的超声脉冲波，同时测定其声速、振幅、频率等参数，判断混凝土的质量。超声波法可以测定混凝土的强度，混凝土的强度与声速的相关性受混凝土组成材料的品种、骨料粒径、湿度等影响，需要用该种混凝土的试件或取芯样来测定强度与声波的关系。超声波法还可以探测混凝土内部的缺陷、裂缝、灌浆效果、结合面质量等，是目前测缺陷使用最普遍的方法。我国已制定出技术规程。超声波法也可测量板的厚度、表面裂缝的深度等。
超声法是通过测量测距内超声传播的平均声速来推定混凝土强度的方法，其检测示意如图2所示。工程上通常采用建立试件中超声声速与混凝土抗压强度相关的统计测强曲线的方法，来实现对混凝土力学性能的检测和评估。
影响混凝土中超声声速测量的因素较多，如试件断面尺寸温度和湿度、配筋、骨料、水灰比、龄期、浇捣方向以及内部缺陷等，因此超声声速是一个反映其组成情况的综合性指标，这就要求建立校正曲线时，技术条件尽可能与实际检测环境接近，以从混凝土材料组分上理解影响声速测量的原因，从而在实测中加以排除。
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图2超声波检测示意图
目前超声法中常用的仪器有：美国通用电气USM-33、瑞士ProceqPundit Lab+、奥林巴斯OMNISCAN-MX2、汕头超声电子股份有限公司CTS-2020、CTS9006Plus等。
设备能探测的深度和精度需要参考设备的具体参数和性能。
超声波法与回弹法结合评定混凝土强度，称为超声回弹综合法。这两种方法的结合，可以减少或抵消某些影响因素对单一方法测定强度的误差，从而提高测试精度。这个方法我国也已制定规程，应用较普遍。
2.3半破损检测法
半破损检测方法是在结构或构件上直接进行局部破坏性试验或钻取芯样进行破坏性试验，然后根据试验值与结构混凝土标准强度的相关关系进行换算，而得到标准强度换算值，并据此推算出结构混凝土强度标准值的推定值或特征强度的方法。半破损方法主要包括钻芯法、拔出法、拉剥法、折断法、射钉法等方法。钻芯法是利用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，从结构混凝土中钻取芯样，对芯样进行检测来得到混凝土强度和推测混凝土内部缺陷的方法。该方法的优点是直观、准确、代表性强，缺点是对构件有局部破损，且价格昂贵。
下面以某风机基础为例介绍钻芯取样的操作过程。图3是基础配筋图。
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图3基础配筋图
所有取芯均按ASTMC42钻孔，压块试验按ASTMC39进行。
根据上述ASTM规范及钢筋之间的可用空间，取芯直径为94mm。
根据砼的高度及取样的完备性，在砼的基础内圈位置、中部位置和外圆位置各取3个点。取样深度控制在底层钢筋上，尽量增加取样深度来检测砼的内部情况。取芯周边以不伤到钢筋为原则，定9个取样点。具体见图4。
提前定位取样点，祛除表层保护混凝土，露出钢筋以保证取芯孔不伤到筋。然后用防水蜡笔或永久性标记标记孔的位置和编号，用于以后基础质量分析。
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图4钻孔取样位置图
确保钻机连接到桅杆上，并确保其牢固，固定杆不移动，不晃动，保证取芯过程的垂直度。
启动后向孔内注入清水，使泥浆上升，保持钻头冷却。
保证钻机在操作过程中不遇到或撞击钢筋，如有应尽可能快地停止并缩回钻机，降低切断或损坏钢筋的风险。
由于该工程涉及“超深”孔钻探，基础内圈（约2550mm深）三个，中间圆圈三个（深1470毫米），地基外圆三个（910mm深），因此应采取适当措施完成这项工作，包括增加轨道长度，特殊钻头等。由于钻心取样要求过深，一般采用阶梯式取芯，根据钻头的长度一般是500mm，所以每次取芯长度是500mm,直到取到要求的长度。
在取样时控制取样高度，避免接触底部钢筋。
取样过程，尤其是较长取样要注意防止样芯断裂。
提取后，每个芯样应根据预先设定的编号贴上标签和标记，拍照并测量。以显示岩芯长度和直径。样品应按照上述标准的要求储存。并将安全地运输到认证的第三方测试实验室。见图5。
然后，使用FosrocConbextraBB-92高强度无收缩灌浆回填取样孔。
根据规范，第三方测试实验室应检查和测试芯样。首先进行目视检查，检查芯样的表面的空隙、蜂窝、冷缝或其他缺陷。记录每个芯样的所有外观的照片。
如果岩芯样品外观良好，则在1米长度中截取4个样品（190-200mm），2个将进行测试。另外2个样品将作为备用，并在需要时用于测试，每个试样做好标记。如图6。
实验室根据压块实验进行强度测试，根据实验数据查表转换成混凝土标准试块来确定砼的强度。
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图6试块标记
混凝土强度是一个多要素的综合指标，仅采用单一指标是难以全面反映这些要素的。再者混凝土的构造因素对单一指标的影响程度与对强度的影响程度不尽相同，所以可采用综合法，也就是采用两种或两种以上的方法，对试件进行综合分析以获取多个物理参数，并建立混凝土强度与这些物理参量的综合关系，来实现对混凝土强度的多角度综合评定。
现有的综合法有超声回弹综合法、超声钻芯综合法以及声速衰减系数综合法等。相较于单一物理量的检测方法，它能起到取长补短、抵消误差的作用，从而提高检测精度与可靠性。
目前超声回弹综合法是应用最为成功的综合法。超声法测强时，其声速与混凝土的密实度、均质性及内部缺陷等因素均有密切关系，但它受水泥的品种、养护方法等因素的影响较大；而回弹法测强只能反映混凝土表面的质量情况，不能反映混凝土结构内部缺陷的情况。因此，如果采用超声回弹综合法测强，则可以较全面地测定混凝土的质量。
3结语
近年来，超声钻芯综合法、回弹钻芯综合法也开始发展起来。非破损法检测混凝土强度具有简便、快速、经济等优点，但因影响混凝土强度的因素较多，故推定出的混凝土强度具有一定的离散性，检测结果的准确性受到影响。而钻芯法则更直接，但试验费用高、周期长，且会造成结构局部破损。因此，可将两种方法结合起来使用，在混凝土结构上钻取少量芯样，将其检测结果与非破损方法的结果进行对比并修正，则可大大提高非破损检测的效率和精度。
参考文献
[1]王懿.混凝土浇筑过程质量控制要点[J].中小企业管理与科技(下旬刊).2011(3):233.
[2]欧楚儿.浅谈提高混凝土浇筑质量的技术措施[J].广东建材,v.34；2018.(6):49-50.
论文作者:李成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/20
标签：混凝土论文; 强度论文; 构件论文; 超声论文; 表面论文; 综合法论文; 声速论文; 《基层建设》2019年第31期论文;