摘要：回弹法是通过测定混凝土表面硬度来推算抗压强度的一种结构混凝土现场检测技术其主要优点是仪器构造简单、测试方法易于掌握、检测效率高、费用低廉，影响因素较少，因而特别适用于施工现场对结构混凝土的强度进行随机的、大量的检验。回弹法被国际学术界公认为是混凝土无损检测的基本方法之一。
关键词：回弹法；混凝土强度
引言：混凝土的强度是决定混凝土结构和构件受力性能的关键因素，也是评定混凝土结构和构件性能的主要参数，其中混凝土的立方米抗压强度是其各种物理力学性能指标的综合反映，它与混凝土轴心抗拉强度、轴心抗压强度、弯曲抗压强度、疲劳强度有良好的相关性，且测试方便可靠，因此混凝土的立方体抗压强度是混凝土强度的最基本指标。
1、回弹法无损检测技术
回弹法无损检测技术采用回弹仪进行混凝土强度测定，属于表面硬度法的一种。其原理是回弹仪中运动的重锤以一定冲击动能掸击顶在混凝土表面的冲击杆后，重锤回弹并带动一指针滑块，得到反映重锤回弹高度的回弹值。回弹值大小与混凝土表面硬度，也即混凝土的强度有密切关系。根据回弹值的大小，可以推算混凝土强度。回弹法由于其操作简便、经济快速，在国内外得到广泛的应用。由于回弹法测定的是混凝土表面强度。所以受到混凝土表面状况，特别是表面碳化层厚度及干湿状况的影响较大。
回弹值通过重锥在弹击混凝土前后的能量变化，既反映了混凝土的弹性性能，也反映了混凝土的塑性性能。若联系公式来思考，回弹值反映了该式中的E和l两项，当然与强度有着必然联系，但由于影响因素较多，R与E、I的理论关系尚难推导。因此，目前均采用实验归纳法，建立混凝土强度与回弹值之间的一元回归公式，或建立混凝土强度与回弹值主要影响因素之间的二元回归公式。这些回归公式可采用不同的函数方程形式根据大量实验数据进行回归拟合，选其相关系数较大者作为实用经验公式。
由于回弹仪是纯机械结构，其测定值受各种部件性能及其装配情况影响，同类仪器测定值的同一性较差且易随时间变化，这些都影响回弹仪测强的准确性，故回弹仪使用的目的仅适用于下述三种情况：规定只作均匀性的判断及各构件质量的相对比较用，不作强度推算；以一定数量试件来标定，求出强度与回弹值关系后可作为判断强度辅助手段；以一定数量的试件来标定，求得相关关系后可作为推算强度手段。
2、待探讨的问题
2.1 回弹法测强的适用范围
JGJ/T 23--2011版规定，已建立的测强换算曲线的可测强度等级范围为10--60MPa。这一强度等级范围的形成主要是由于回弹法产生初期的混凝土以水泥混凝土为主，混凝土的强度等级较低所致。在混凝土科学高度发展的今天，混凝土的强度等级已经高达100MPa以上，而这些高强度等级的混凝土已广泛应用于高层建筑、钢管混凝土、高强混凝土桩等结构物或构件中，同时，由于混凝土的整体匀质性随着强度等级的提高而进一步增强，从而使得建立在硬度一强度基础上的回弹法变得更加适用。因此，原有的可测强度等级已不再适用了，急需建立适用于高强度等级范围的换算曲线。针对这一情况，我国的许多地区已经开始编制C60以上强度等级混凝土的测强换算曲线，并发明创造了一些适合于高强度等级混凝土回弹检测的重型回弹仪等。例如，陕西省地方标准《回弹法检测高强度混凝土抗压强度技术规程》（DBJ--24--24--03），采用5.5J的回弹仪检测的测区强度为60.1--90.0MPa的混凝土构件，采用f=3.52722R0.797 92为测强曲线；福建省地方标准《回弹法检测高强混凝土抗压强度技术规程》（DBJ/T13--113--2009），采用5.5J的回弹仪检测的测区强度为60.1--90.0MPa的混凝土构件，采用f=2.4121R0.902 5为测强曲线。中国建筑科学研究院采用4.5J回弹仪，回弹法测试数据回归曲线为f=8.7+0.82R+0.026 29R2。由于各地区混凝土原材料等的差异，因此各省所采用的测强曲线系数存在较大的差别，同时也决定了采用具有通用系数的全国曲线的普遍适用性较差。笔者认为，由于混凝土强度连续性变化，可采用原有混凝土泵送混凝土强度换算关系变化后曲线对高强混凝土强度进行推算；同时观察原有泵送混凝土强度曲线特征可见，回弹值等差数列变化时，强度值变化也接近于等差数列变化，因此假定高强曲线为等差变化曲线，给定回弹等差值为0.2，强度增长等差值为0.3，保证曲线的等差变化性，同时保证强度变化率接近回弹变化率。在此笔者参考公路水运中的换算系数，取换算值K=1.33，从而最终推导得到适用于高强混凝土的换算曲线嘲，曲线见图1。由于关系式中多个参数是建立在假定基础上，因此必须在后续全国性试验及使用过程中对参数进行修正及优化，同时也可采用钻芯法等方法对回弹强度进行现场修正。
对于回弹法测试的龄期，JGJ/T 23--2011对自然养护条件下的混凝土，其龄期在14d--1000d范围内，可使用测强曲线进行强度换算；当龄期超过1000d后，应采用钻芯法对混凝土强度换算值进行修正。由于在混凝土结构物检测鉴定过程中，经常需要对龄期较长的混凝土强度进行推定，而过多的取芯对长龄期结构物耐久性存在较大的影响，因此能够采用回弹法正确推断较长龄期的混凝土强度是十分重要的。在测试长龄期混凝土的强度时，笔者认为必须充分考虑到由于混凝土龄期的增加，混凝土表面的碳化层同时受到其它侵蚀作用如水蚀及冻融等的影响或者由于脱模剂等养护条件的影响造成混凝土碳化层损失或假性碳化等对混凝土碳化深度的影响，结果导致混凝土的碳化深度的变化出现不确定性。对于碳化深度异常对回弹法混凝土强度推定的影响，笔者认为可采用误差理论剔除其异常值，并对钻芯法强度与回弹法强度进行回归分析从而利用回归曲线对回弹值进行修正，在难以统计二者规律性的情况下，可采取打磨掉碳化层的方法对混凝土回弹值进行验证。
2.2 混凝土强度的推定
JGJ/T 23--2011中，对按批量检测的构件，当批构件混凝土强度平均值小于25MPa、标准差大于4.5MPa时；或当批构件混凝土强度平均值不小于25MPa且不大于60MPa、标准差大于5.5MPa时，该批构件强度应全部按单个构件强度评定。在实际工程检测中，由于成型条件、养护条件等的差异，混凝土回弹测试批构件强度标准差经常会出现超限情况，此时，则必须对检验批全部构件进行单独评定，在检验批构件数目较多时是十分不便的，而且无法对该批构件的强度等级进行推定。笔者认为，作为一种强度检验的方法，其最终的目的主要是评定混凝土的强度等级，如标准立方体抗压强度，最少采用3个试件即可评定批混凝土强度等级；其次才是对单个构件强度进行判断。在结构物施工验收及检测鉴定过程中，经常需要对结构物的强度等级进行评定，一般采用同条件养护立方体试件抗压强度或钻芯法推定结构物强度等级，同条件试件由于其水化过程异于结构物，因此不是特别准确；而过多的取芯对既有建筑的破坏性是显而易见的，因此，更好地采用回弹钻芯法对混凝土结构物检验批的强度等级进行评定是极其重要的。笔者认为，为消除回弹测试时偶然误差对标准差的影响，必须利用误差理论首先去除回弹异常值，其原理类似于抗压强度测试时将抗压强度超过中值15%的抗压强度舍弃，从而可推定混凝土的强度等级，同时对异常值样本予以记录。表1中回弹值为某工程实测值，笔者将检验批构件分为合格检验批和不合格检验批两组，其中不合格检验批数据为剔除的样本离群值。离群值剔除方法为使合格检验批标准差满足回弹法批构件强度推定标准差要求。批构件测区混凝土强度换算值平均值m=51.2，批构件测区强度换算值标准差s=7.15。剔除离群构件13，7，20，3，12，11，24，1，14，21后，合格检验批构件测区混凝土强度换算值平均值m=54.5，批构件测区强度换算值标准差s=5.15，批构件强度推定值为46.0MPa。当合格检验批样本数目少于有关标准规定中的最少抽样数时，应补充抽样以满足最少抽样数量，并再次计算平均值及标准差。以上步骤总抽样数量以不超过构件总数50%为止。对不合格检验批构件可做检验批推定或单个构件推定，但均需记录单个样本强度推定值等情况。
3、结语
随着对混凝土建筑工程质量管理的日趋完善，混凝土无损检测技术作为一门新的学科也逐渐发展起来，并逐步应用于实际工作中。尤其是对一些隐蔽工程的检测、鉴定是一种不可缺少的技术和手段。混凝土是现代建筑业最重要也是最普遍使用的材料。为保证建筑工程的百年大计。需对混凝土结构的质量进行必要的检测与控制。
参考文献：
[1]修订后的《回弹法检测泵送混凝土抗压强度技术规程（DB33/T 1049—2016）》特点介绍[J].徐国孝.浙江建筑.2016（10）
[2]回弹法与钻芯法现场检测混凝土强度的技术与应用[J].李俊兰.四川水泥.2015（04）
[3]回弹法与钻芯法现场检测混凝土强度的技术与应用[J].胡晓东.内蒙古科技与经济.2008（14）
[4]混凝土强度的回弹法无损检测技术[J].胡可，黄健，熊娟，刘德星.西昌学院学报（自然科学版）.2008（02）
[5]高强混凝土强度的无损检测技术研究[J].缪群，李为杜.混凝土.1998（06）
论文作者:刘任珍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/19
标签：混凝土论文; 强度论文; 构件论文; 抗压强度论文; 曲线论文; 等级论文; 标准差论文; 《基层建设》2019年第4期论文;