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如何提高回弹法检测混凝土强度的精确度____2009-04-14 文章__来源中国商品混凝土网 回弹法检测混凝土抗压强度在我国使用已达四十余年因其简便、灵活、准确、可靠、快速、经济等特点而倍受工程检测人员的青睐是我国目前工程检测中应用最为广泛的检测方法之一当对工程结构质量有怀疑时均可运用回弹法进行检测但回弹法在使用过程中还是出现了较多的操作不规范、随意性大、计算方法不当等问题造成了较大的测试误差如何保证检测精度使其在监督检测中发挥应有的作用提高回弹法的检测精度应综合考虑以下几个方面因素
1、应注意回弹法检测的适用条件 回弹法是通过回弹仪检测混凝土表面硬度从而推算出混凝土强度的方法当出现标准养护试件数量不足或未按规定制作试件对构件的混凝土强度有怀疑或对试件的检验结果有怀疑时可按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJPT2322001以下简称《规程》进行检测必须注意回弹法的使用前题是要求被测混凝土的内外质量基本一致当混凝土表层与内部质量有明显差异如遭受化学腐蚀、火灾、冻伤或内部存在缺陷时不能直接采用回弹法检测混凝土强度
2、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标准钢砧上垂直向下弹击三次弹击杆应分4次旋转,每次旋转90o其连续向下弹击三次的稳定回弹平均值应为80±2否则回弹仪必须进行调整或校验
3、测区选择要正确 布置测区时相邻两测区的间距应控制在2m以内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;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
4、测试动作要规范切忌随意操作 回弹的精度也取决于操作人员用力是否合适和均匀是否垂直于结构或构件的表面是否规范操作实际检测中若未严格按照标准规定的技术要求进行检测操作责任心不强敷衍了事这样的检测将带来较大的测试误差无法保证回弹质量为此应加强检测人员的职业道德素养提高检测责任心
5、消除测试面因素的影响 用于回弹检测的混凝土构件表面应清洁、平整不应有疏松层、浮浆、油垢、蜂窝、麻面我们在检测时经常遇到麻面或有浮浆的构件回弹前必须有砂轮磨平否则结果偏低在测试面达到清洁、平整的前提下还需注意混凝土表层是否干燥混凝土的含水率会影响其表面的硬度混凝土在水泡之后会导致其表面硬度降低因此混凝土表面的湿度对回弹法检测影响较大对于潮湿或浸水的混凝土须待其表面干燥后再进行测试
6、注意碳化深度的测试取值 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
7、注意混凝土回弹值的修正 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会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回弹法检测混凝土强度的影响因素采用回弹仪测定混凝土表面硬度以确定混凝土抗压强度是根据混凝土硬化后其表面硬度(主要是混凝土内沙浆部分的硬度)与抗压强度之间有一定的相关关系通常,影响混凝土的抗压强度与回弹值的因素并不都是一致的,某些因素只对其中一项有影响,而对另一项不产生影响或影响甚微弄清这些影响因素的作用及影响程度,对正确制订及选择测强曲线、提高测试精度是很重要的我国回弹发研究成果基本只适用普通混凝土(由水泥、普通碎(卵)石、砂和水配制的质量密度为1950~2500Kg/m3的混凝土)
一、原材料混凝土抗压强度大小主要取决于其中的水泥沙浆的强度、粗集料的强度及二者的粘结力混凝土的表面硬度除主要与水泥沙浆强度有关外,一般和粗骨料与沙浆的粘结力以及混凝土内部性能关系并不明显
1、水泥 浙江省建研院的试验结果表明当碳化深度为零或同一碳化深度下,用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥的混凝土抗压强度与回弹值之间的基本规律相同,对测强曲线没有明显差别自然养护条件下的长龄期试块,在相同强度条件下,已经碳化的试块回弹值高,龄期越长,此现象越明显这主要是不同水泥品种的混凝土碳化速度不同引起的广州市建筑科学研究所和冶金部第十七冶金建设公司建研所、陕西省建研院试验后认为用于普通混凝土的五大水泥品种不同标号、不同用量对回弹法的影响在考虑了碳化深度的条件下,可以不考虑
2、细骨料普通混凝土用细骨料的品种和粒径,只要符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)的规定,对回弹法测强没有显著影响国内外试验研究资料和看法一致
3、粗骨料粗骨料的影响,至今看法不统一国外一般认为粗骨料品种、粒径及产地均有影响国内也反映了不同___和看法,有的认为不同石子品种对回弹法测强有一定影响,有的认为影响不大,认为分别建立曲线未必能提高测试精度
二、外加剂试验表明,可以不考虑非引气型外加剂对混凝土回弹测强的影响
三、成型方法试验表明,只要成型后的混凝土基本密实,手工插捣和机振对回弹测强无显著影响但对一些采用离心法、真空法、压浆法、喷射法和混凝土表层经过各种物理、化学方法处理成型的混凝土,应慎重使用回弹法的统一测强曲线,必须经过实验验证后方可使用
四、养护方法及湿度
1、养护方法的影响标准养护与自然养护的混凝土含水率不同,强度发展不同,表面硬度也不同,尤其在早期,差异更明显国内外资料都主张标准养护与自然养护的混凝土应有各自不同的校准曲线还有试验表明,蒸汽养护使混凝土早期速度增长较快,但表面硬度也随之增长,若排除了混凝土表面湿度、碳化等因素的影响,则蒸养混凝土的测强曲线与自然养护混凝土基本一致因此,主张蒸养出池7D以内的混凝土应另行建立专用测强曲线,而蒸养出池7D以上的混凝土可按自然养护混凝土看待
2、湿度的影响国内外一致认为湿度对回弹法测强有较大的影响试验表明,湿度对于低强度混凝土影响较大,随着强度的增长,湿度的影响逐渐减小,对于龄期较短的较__度的混凝土的影响已不明显
五、碳化及龄期水泥经水化就游离出大约35%的Ca(OH)2,混凝土表面受到空气中CO2的影响,逐渐生成硬度较高的Ca CO3,这就是混凝土的碳化现象,它对回弹法测强有显著影响随着硬化龄期的增长,混凝土表面一旦产生碳化现象后,其表面硬度逐渐增高,使回弹值与强度的增加速率不等,显著影响了fcu-R的关系对于三年内不同强度的混凝土,虽然回弹值随着碳化深度的增大而增大,但当碳化深度达到某一数值如等于6MM时,这种影响基本不在增长
六、模板使用吸水性模板会改变混凝土表层的水灰比,时混凝土表面硬度增大,但对混凝土强度并无显著影响试验表明只要模板不是吸水类型且符合《混凝土工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的要求时,它对回弹法测强没有显著影响
七、泵送混凝土非泵送混凝土中很少掺加外加剂或仅掺加非引气型外加剂,而泵送混凝土则掺加了加气型泵送剂、砂率增加、粗骨料粒径减小、塌落度明显增大故有必要对回弹法检测泵送混凝土抗压强度进行修正
八、其它混凝土分层泌水现象使一般构件底边石子较多,回弹读数偏高;表层泌水,水灰比略大,面层疏松,回弹值偏低钢筋对回弹值的影响视混凝土保护层厚度、钢筋直径极其密集程度而定资料表明当保护层厚度大于20mm,钢筋直径为4-6mm时,可以不考虑它的影响中国建筑科学院结构所就约束力对回弹测值的影响的试验表明约束力对回弹测值有明显的影响,要使回弹值相同,必须按有效的约束荷载,试验证明了15%极限荷载最为有效,约束力太低或太高都会使回弹值偏低由此证明,对于小试件回弹测试,如果约束不够,都会造成回弹值不准且分散性较大另,测试时的大气温度、构件的曲率半径、厚度和刚度以及测试技术等对回弹也有不同程度的影响摘要介绍了回弹仪检测混凝土强度的仪器、原理和方法,以及影响检测强度值的因素,提供了无损检测最广泛、最简便、准确的测定混凝土强度的方法关键词碳化深度;回弹值;抗压强度;混凝土 现场检测混凝土强度的检测方法很多,如钻芯法、拔出法、压痕法、射击法、回弹法、超声法、回弹超声综合法、超声衰减综合法,射线法落球法等,其中回弹法、超声回弹综合法是应用最广的无损检测方法,混凝土试块的抗压强度与无损检测的参数(超声声速值、回弹值、拔出力等)之间建立起来的关系曲线称为测强曲线,它是无损检测推定混凝土强度的基础测强曲线根据材料来源,分为统一测强曲线、地区测强曲线和专用(率定)测强曲线三类 利用回弹仪(一种直射锤击式仪器)检测普通混凝土结构构件抗压强度的方法简称回弹法下面着重介绍回弹法检测混凝土强度 1检测原理及特点
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__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 2仪器 测量回弹值使用的仪器为回弹仪回弹仪的质量及其稳定性是保证回弹法检测精度的技术关键
2.1类型 国内回弹仪的构造及零部件和装配质量必须符合《混凝土回弹仪》(JJG817-93)的要求回弹仪按回弹冲击能量大小分为重型、中型和轻型普通混凝土抗压强度不大于C50时,通常采用中型回弹仪;混凝土抗压强度不小于C60时,宜采用重型回弹仪 传统的回弹仪是通过直接读取回弹仪指针所在位置读数来测取数据的,为一直读式目前已有的新产品有自记式、带微型工控机的自动记录及处理数据等功能的回弹仪
2.2影响检测性能的因素 影响回弹仪检测性能的主要因素有
①回弹仪机芯主要零件的装配尺寸,包括弹击拉簧的工作长度、弹击锤的冲击长度以及弹击锤的起跳位置等
②主要零件的质量,包括拉簧刚度、弹击杆前端的球面半径、指针长度和摩擦力、影响弹击锤起跳的有关零件
③机芯装配质量,如调零螺钉、固定弹击拉簧和机芯同轴度等
2.3钢砧率定作用 我国传统的回弹仪率定方法是在符合标准的钢砧上,将仪器垂直向下率定 由上述影响回弹仪检测性能的主要因素可知,仅以钢砧率作为检验合格与否往往是欠妥的只有在仪器3个装配尺寸和主要零件质量合格的前提下,钢砧率定值才能够作为检验合格与否的一项标准 3检测强度值的影响因素 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作一致因此,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
3.1原材料
3.
1.1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
3.
1.2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《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)的规定,对回弹法测强的影响不显著
3.
1.3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
3.2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
1.5MPa~5MPa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
3.3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
3.4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,右强度发展不同,则表面强度也不同在早期,这种差异更明显湿度对强度的混凝土的影响较大,但随强度的增加,湿度的影响逐渐减小
3.5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
3.6泵送混凝土 根据福建建筑研究院的试验研究,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
3.7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
3.8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20mm,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 4检测方法
4.1数据采集
4.
1.1工程资料 用回弹法检测前,应全面、正确了解被测结构的情况,如混凝土设计参数、混凝土实际所用混合物材料、结构名称、结构形式等
4.
1.2测区回弹值 测区的选定采用抽检的方法,在
0.2m×
0.2m范围内测点均匀分布所选测区相对平整和清洁,不存在蜂窝和麻面,也没有裂缝、裂纹、剥落,层裂等现象按照利用回弹仪进行无损检测的规范,即根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规范》(JGJ/T23-2001)的规定,在每一个检测区测取16个回弹值每一读数都精确到1测点间距不小于20mm,测点距构件边缘不小于30mm在检测时,回弹仪的轴线始终垂直于被检测区的测点所在面
4.
1.3碳化深度 在有代表性的测区进行碳化深度测定当碳化深度大于
2.0mm时,应在每个测区进行碳化深度测定
4.2强度计算
4.
2.1回弹值计算 从每一个测区所得的16个回弹值中,剔除3个最大值和3个最小值后,将余下的10个回弹值按下列公式计算平均值 式中,Rm为测区平均回弹值,精确至
0.1;Ri为第i个测点的回弹值
4.
2.2回弹值修正
①对于回弹仪非水平方向检测混凝土浇筑侧面时,回弹值按下式校正Rm=Rmα+Raα 式中,Rmα为非水平方向检测时测区的平均回弹值,精确至
0.1;Raα为非水平方向检测时测区的平均回弹值的修正值,按表2取值 ;
②将回弹仪水平方向检测混凝土浇筑表面时得的回弹值,或相当于水平方向检测混凝土浇筑面时的回弹值,按下式修正 Rm=Rmt+Rat,Rm=Rmb+Rab. 式中,Rmt,Rmb为水平方向(或相当于水平方向)检测混凝土浇筑表面、底面,测区的平均回弹值,精确至
0.1;Rat,Rab为混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值,按表3取值
4.
2.3碳化深度计算 对于抽检碳化深度的计算,用数理统计方法计算,以平均值作为测区碳化深度
4.
2.4测强曲线应用 对于没有可以利用的地区和专用混凝土回弹测强曲线,测区混凝土强度的求取,可以按规范附录中所提供的“测区混凝土强度换算表”换算
4.3异常数据分析 混凝土强度不是定值,它服从正态分布混凝土强度无损检测属于多次测量的试验,可能会遇到个别误差不合理的可疑数据,应予以剔除根据统计理论,绝对值越大的误差,出现的概率越小,当划定了超越概率或保证率时,其数据合理范围也相应确定因此,可以选择一个“判定值”去和测量数据比较,超出判定值者则认为包含过失误差而应剔除
4.4强度推定 按批量检测,其混凝土强度推定值由下式计算式中,Rm,mine为该批构件中最小的测区混凝土强度换算值的平均值(MPa),精确至
0.1MPa 该批构件混凝土强度推定值取上述公式中(Rm或R2)较大值 对于按批量检测的构件,当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时,则该批构件应该全部按单个构件进行检测
①当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时,S大于
4.5MPa
②当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa时,S大于
5.5MPa 当按单个构件计算时以最小值为该构件的混凝土强度推定值 R=Rm,mine.。