混凝土結構中回彈法檢測技術的檢測及分析

(鄭州工業應用技術學院 河南 鄭州 451100)

引言

目前我國建筑的主要結構形式為鋼筋混凝土結構。但鋼筋和混凝土為兩種不同的物質，將它們融合在一起會受很多方面的影響，混凝土無損檢測技術通過測定與混凝土性能有關的物理量，推定混凝土的強度、密實度、勻質性。在混凝土結構實體檢測中采用回彈法檢測混凝土抗壓強度。該方法不會損壞結構的整體性，而且回彈儀成本低廉、操作簡便，可以快速得出檢測結果，在工程檢測鑒定中應用廣泛，其中混凝土強度采用回彈法，鋼筋保護層和鋼筋間距采用電磁感應法。

一、回彈法檢測構件混凝土強度試驗

(一)回彈法基本原理：混凝土回彈儀式用一彈簧驅動彈擊錘并通過彈擊桿彈擊混凝土表面所產生的瞬時彈性變形的恢復力，使彈擊錘帶動指針彈回并指示出彈回的距離。以回彈值(彈回的距離與沖擊前彈擊錘與彈擊桿的距離之比，按百分比計算)作為混凝土抗壓強度相關的指標之一，來推定混凝土的抗壓強度。

回彈法測試混凝土強度是利用混凝土的強度與表面硬度間存在的相關關系，用檢測混凝土表面硬度的方法來間接檢驗或推定混凝土強度。回彈值實際反映的是混凝土的表面硬度。混凝土強度越高，表面硬度也越高，二者之間有一定相關性。混凝土表面的碳化也影響回彈值得大小。因此，使用回彈儀測定混凝土表面硬度，就可以根據測區混凝土強度換算表，推測出混凝土的強度。由于測量是在混凝土表面，所以屬于表面硬度法的一種。

由于測試方向、水泥品種、養護條件、齡期、碳化深度等的不同，所測回彈值也有所不同，應予以修正，然后再查相應的混凝土強度關系圖表，求得所測的構件的混凝土強度。

(二)回彈儀要求：回彈儀除應符合現行國家標準《回彈儀》GB/T9138的規定外，尚應符合回彈儀基本要求：

1.水平彈擊時，在彈擊錘脫鉤瞬間，回彈儀的標稱能量應為2.207J。

2.在彈擊錘與彈擊桿碰撞的瞬間，彈擊拉簧應處于自由狀態，且彈擊錘起跳點應位于指針指示刻度尺上的“0”處。

3.數字式回彈儀應帶有指針直讀示值系統。數字顯示的回彈值與指針直讀示值相差不應超過1。

4.回彈儀使用時的環境溫度應為(-4～40)℃。

5.回彈儀應具有產品合格證及計量檢定證書，并應在回彈儀的明顯位置上標注名稱、型號、制造廠名(或商標)、出廠編號等。

6.回彈儀可以是數顯一體式的，也可以是指針直讀式的。

7.對于數字式回彈儀，還應按產品要求的維護程序進行維護。

8.回彈儀使用完畢，應使彈擊桿伸出機殼，并應清除彈擊桿、桿前端球面以及刻度尺表面和外殼上的污垢、塵土。回彈儀不用時，應將彈擊桿壓入機殼內，經彈擊后應按下按鈕，鎖住機芯，然后裝入儀器箱。儀器箱應平放在干燥陰涼處。當數顯一體式回彈儀長期不用時，應取出電池。

(三)碳化原理及要求

碳化現象是水泥經水化游離出氫氧化鈣，已經硬化的混凝土表面受到二氧化碳的作用，使氫氧化鈣逐漸變化，生成硬度較高的碳酸鈣，即發生混凝土的碳化現象，它對回彈法測強有顯著的影響。

碳化使混凝土表面硬度增加從而使回彈值增大，但對混凝土強度影響不大。不同的碳化深度對其影響不一樣，對不同強度等級的混凝土，同一碳化深度的影響也有差異，雖然回彈值隨碳化深度的增加而增大，但碳化深度達到6mm，這種影響基本不再增長，對于抽檢碳化深度的計算用數理統計方法計算，以平均值作為測區碳化深度，碳化深度值的測量準確與否與回彈值一樣，直接影響推定混凝土強度的精度，在碳化深度的測試中，注意其深度值應為垂直距離，而非孔洞中呈現的非垂直距離，孔洞內的粉末和碎屑一定要清除干凈之后再測量，否則將難以區分已碳化和未碳化的界線，造成較大的測試誤差。

測量碳化深度值時應用專用測量儀器，不能采用目測方法，在檢測已用粉刷砂漿覆蓋的構件碳化深度時，由于測試面受水泥砂漿的充填滲透影響，其表層含堿量較高而用于碳化測試的酚酞酒精溶液遇堿即變紅，極易使人產生視覺誤差，認為其碳化深度值很小，如果認真觀察測試孔洞可發現外表層顏色較深，而孔內混凝土變化的顏色較淺，因而顏色較淺部分的厚度才為混凝土實際的碳化深度。

二、鋼筋掃描儀原理及特點

鋼筋掃描儀具體所體現的是電磁感應檢測法，其工作原理：電磁感應檢測法就是指通過使用一定的電磁發射感應器，向混凝土的內部發射電磁波，當受到混凝土內部的鋼筋結構的作用，電磁波就會產生相應的二次感應磁場，我們通過接收產生的二次感應磁場的脈波強度來分析混凝土中的鋼筋保護層厚度，這種檢測方法總體來說更加的精準、正確。

三、試驗數據及影響因素分析

(一)回彈數據

所選測區在板式無砟軌枕兩個側面以及高速公路擋板的側面進行選擇，應使所劃測區大小規格相同。測區的選定采用抽檢的方法。所選測區相對平整和清潔，不存在蜂窩和麻面，也沒有裂縫、裂紋、剝落、層裂等現象。按照利用回彈儀進行無損檢測的規范，即根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規范》(JGJ/T23-2011)的規定，在每一個測區取16個回彈值，并在去掉三個最大值、三個最小值后取平均值。在計算時測區平均回彈值采用的計算方法和建立測強曲線時的取舍方法一致，不會引進新的誤差。確保試驗結果的準確性。

檢測時，應注意回彈儀的軸線應始終垂直于混凝土檢測面，由于現場檢測條件的限制，有時不能滿足水平方向檢測混凝土澆筑側面的要求，需修正。當檢測時回彈儀為非水平方向且測試面為非混凝土的澆筑側面時，應先對回彈值進行角度修正，修正后的值可理解為水平方向檢測混凝土澆筑側面的回彈值。不允許修正后的值直接與原始回彈值相加減。

在檢測過程中，回彈儀的軸線始終垂直于被檢測區的測點所在面。

(二)回彈法影響因素分析

1.混凝土材料的影響：水泥的影響；相關的資料分析表明，水泥品種對回彈法的影響比較大，高鋁水泥的混凝土強度比普通水泥要高。此外，水泥品種和水泥用量的差異，品種上的差異會帶來水化產物中堿性物質的含量及混凝土滲透性的差異，構成對碳化速度的差異；同情況下水泥用量大，混凝土強度相對較高、密實度相對較大，碳化速度也相對較慢。外加劑和摻合料的影響；《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T23-2011中的“統一測強曲線”是針對小摻外加劑或僅摻非引氣性外加劑的普通混凝土材料而言的。普通混凝土添加適量的摻合料給混凝土帶來了一定的優越性，不過隨著摻合料的添加，必然帶來水泥用量的相對減少，如果粉煤灰摻量多到一定程度，會導致混凝土表面變得松散且引起碳化程度迅速增加，如果增加速度與表面硬度不成正比，將導致混凝土表而硬度進一步下降。

2.施工質量的影響混凝土的澆筑和振搗的質量對其強度有著直接的影響：如果施工帶來混凝土存在缺陷，勢必增加二氧化碳的擴散速度，加快碳化速度，導致混凝土表而疏松。

3.外部環境因素的影響外部溫度對混凝土的碳化速度有一定的影響：通過試驗研究結果表明，環境相對溫度在50%到60%之間時，碳化速度最快。混凝土表面一旦碳化后，其表面硬度逐漸增高，使回彈值與強度的增加速率不等，強度推定值偏高。

4.回彈儀的影響：如果回彈儀處在非標準狀態，那么用其進行構件檢測，其結果的系統誤差就是不可避免的。

5.回彈法測區選擇的影響：實踐證明，回彈法測區的選擇對測強結果有較大的影響，相關規定要求在布置檢測構件的測區時，應嚴格控制相鄰兩個測區的間距小于2m；同時應嚴格控制測區與構件端部或施工縫邊緣之間的距離(0.2m≤d≤0.5m)；回彈儀檢測時的測區最好布置在與水平方向混凝土澆筑面的垂直方向的可測面上，在構件的重要部位及薄弱部位必須布置測區，注意有效地避開預埋件。對于薄壁上構件所在處，不要布置測區，薄壁構件受到彈擊作用會發生的振動，勢必導致回彈能量的耗散，帶來檢測結果偏低。

6.測試面因素的影響：實踐表明，檢測時如果遇到麻面或有浮漿的構件，而且在實施回彈前沒有用砂輪將測試而磨平，會帶來測試結果偏低；如果我們在測試時，僅僅看到測試面達到清潔、平整是不夠的，還應該看到混凝土在被水泡過之后其表而硬度會有所降低，潮濕或浸水的混凝土對回彈法檢測結果的準確性有較大的影響，遇到這種情況，如果采用熱火、電源對其強制干燥，容易導致混凝土面層被灼傷，對檢測精確度的影響更大。

(三)電磁感應法試驗結果分析

利用電磁感應原理進行結構實體檢測，不僅受到相鄰鋼筋的影響，混凝土中的水泥、骨料、鋼筋材質也均會影響檢測結果。

影響因素分析:

1.外加磁場的影響：根據電磁感應法鋼筋探測儀的工作原理，為了保證測量結果的準確性，測試前需避開外加磁場，相關研究表明，儀器間的間距應不小于2m，否則就會有磁場的干擾。

2.混凝土中水泥、骨料及其他摻合料《混凝土中鋼筋檢測技術規程》JGJ/T152- 2008規定，電磁感應法鋼筋探測儀不適合含有鐵磁性的混凝土，若混凝土中帶磁性，則需要對測試結果進行修正。因此，測試前，需確認混凝土中的水泥、骨料及其他摻合料是否帶有磁性，如火山灰水泥、帶有磁性的骨料等，均影響測試結果。

3.鋼筋的種類：國內鋼筋生產廠家眾多，所用鋼材的鐵質材料有差異，鋼筋還分為圓鋼和帶肋鋼筋，磁介質系數不同，造成相同直徑不同種類鋼筋的鐵磁質不一樣，磁感應曲線不歸一化，因此鋼筋的種類對檢測結果也有一定影響。

4.鋼筋的疏密程度及保護層厚度大小：當鋼筋間距小于臨界值時，鋼筋越密，檢測出的保護層厚度偏小越多，保護層厚度越大，鋼筋間距的臨界值越小。檢測面的平整度；當檢測面不平時儀器示值偏大，平整度的影響更為明顯。

5.分布筋對主筋的影響：在預制好的高速擋板中，先用儀器探測出分布筋位置，再探測出主筋位置。為了確保位置準確，用直徑為6mm的沖擊鉆在測出鋼筋的位置上鉆個小孔，同時用深度游標卡尺量出保護層厚度值。試驗證明，當儀器在100mm箍筋之間測主筋保護層厚度時，儀器示值為真值；當儀器在箍筋上方測主筋保護層厚度時，儀器示值偏小。

結束語

總而言之，采用現行回彈法測強規程進行混凝土強度檢測時，除了按該規程有關規定進行操作檢測外，除了進行必要的復測外，還應分析產生異常的原因，使回彈法更好地在監督、檢測結構工程和混凝土質量中發揮作用，混凝土檢測試驗，是評定建筑構件的質量以及性能的一項檢測工作，它適應我國社會經濟飛速發展，建筑規模日益宏大的現狀，也是有效保證鋼筋混凝土施工質量的重要手段。