混凝土結(jié)構(gòu)材質(zhì)檢測方法工程實(shí)踐的研究

殷洪建

摘要：通過混凝土強(qiáng)度檢測方法的總結(jié)提出檢測方法的選取原則，并對超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度中聲速值檢測給出測試方法。結(jié)合鋼筋保護(hù)層厚度檢測、鋼筋銹蝕電位檢測工程實(shí)踐中遇到的問題，提出建議性的評定原則以及檢測注意事項(xiàng)，為含筋混凝土結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測、鋼筋耐久性檢測提供參考。

Abstract： Based on the summary of concrete strength testing methods， the selection principles of testing methods are put forward， and the testing method for the sound velocity value detection in the ultrasonic rebound integrated method for testing concrete strength is given. Combined with the problems encountered in the engineering practice of steel protection layer thickness detection and steel corrosion potential detection， suggestive evaluation principles and testing precautions are put forward to provide references for concrete strength testing and steel durability testing of reinforced concrete structures.

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu);混凝土抗壓強(qiáng)度;保護(hù)層厚度;銹蝕電位

Key words： concrete structure;concrete compressive strength;protective layer thickness;corrosion potential

中圖分類號：F810.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0128-02

0? 引言

混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，由于長期服役難免受水侵蝕、鹽蝕以及大氣中有害物質(zhì)的侵蝕，造成結(jié)構(gòu)受損。含筋的混凝土結(jié)構(gòu)，主要由混凝土和鋼筋組成，準(zhǔn)確評價混凝土強(qiáng)度、鋼筋耐久性能，為結(jié)構(gòu)耐久性、承載能力準(zhǔn)確評定提供基礎(chǔ)保障數(shù)據(jù)，本文結(jié)合大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對混凝土強(qiáng)度檢測方法，鋼筋耐久性檢測方法提出建議性的選擇原則、各別技術(shù)指標(biāo)的測試方法以及操作要點(diǎn)，進(jìn)而為同類工程檢測提供參考。

1? 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

新建工程中現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件、預(yù)制混凝土構(gòu)件，混凝土抗壓強(qiáng)度均為工程質(zhì)量驗(yàn)收的必須檢查項(xiàng)目。混凝土結(jié)構(gòu)舊橋承載能力評定時，需要對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測和鑒定，對其可靠性作出科學(xué)評價，只有對混凝土強(qiáng)度狀況進(jìn)行準(zhǔn)確把握，才能對舊橋承載能力進(jìn)行準(zhǔn)確的評定。

混凝土抗壓強(qiáng)度檢測主要方法有回彈法測試混凝土抗壓強(qiáng)度、超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強(qiáng)度、鉆芯法測試混凝土抗壓強(qiáng)度。不同服役期結(jié)構(gòu)選取適用的檢測方法，是檢測準(zhǔn)確的前提。

1.1 檢測方法的選取

對于現(xiàn)役結(jié)構(gòu)，對于檢測方法的選擇主要根據(jù)混凝土的齡期、混凝土抗壓強(qiáng)度以及材料綜合考慮進(jìn)行選取。

1.1.1 混凝土用材料要求

①回彈法測試混凝土抗壓強(qiáng)度、超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強(qiáng)度混凝土采用水泥、砂石、外加劑、摻合料、拌合用水均符合國家標(biāo)準(zhǔn);采用普通的成型工藝。②鉆芯法測試混凝土抗壓強(qiáng)度對混凝土材料以及成型工藝無特別要求。

1.1.2 混凝土齡期及強(qiáng)度要求

①回彈法測試混凝土抗壓強(qiáng)度，計算混凝土推定強(qiáng)度時一般均采用全國測強(qiáng)曲線，對混凝土有以下要求：1）自然養(yǎng)護(hù)齡期為14～1000天，即混凝土最長齡期應(yīng)小于等于3年;2）混凝土抗壓強(qiáng)度為10～60MPa。②超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強(qiáng)度。1）自然養(yǎng)護(hù)齡期為14～2000天，即混凝土最長齡期應(yīng)小于等于6年;2）混凝土抗壓強(qiáng)度為10～70MPa。③鉆芯法測試混凝土抗壓強(qiáng)度對混凝土齡期及強(qiáng)度無特別要求。

結(jié)合上述并綜合考慮檢測效率、檢測方法對結(jié)構(gòu)是否存在破壞，對檢測方法的選擇提出以下建議：

1.1.3 檢測方法的選取原則

①當(dāng)現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)采用材料符合國家標(biāo)準(zhǔn)，成型工藝為普通成型工藝，齡期小于等于3年，強(qiáng)度小于10～60MPa，優(yōu)先選取回彈法測試混凝土抗壓強(qiáng)度，并選取部分構(gòu)件采用回彈綜合法進(jìn)行檢驗(yàn);②當(dāng)現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)采用材料符合國家標(biāo)準(zhǔn)，成型工藝為普通成型工藝，齡期為3～6年，強(qiáng)度小于10～70MPa，優(yōu)先采用超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強(qiáng)度，必要時采用鉆芯法進(jìn)行校驗(yàn);③當(dāng)現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)采用特殊材料以及成型工藝或齡期大于6年，回彈法測試混凝土強(qiáng)度、超聲回彈綜合法測試混凝土強(qiáng)度已不適用，需要鉆芯進(jìn)行修正，并且鉆芯量較大對結(jié)構(gòu)損傷較大，因此建議采用鉆芯法測試混凝土抗壓強(qiáng)度。

1.2 檢測技術(shù)要點(diǎn)

鉆芯法測試混凝土抗壓強(qiáng)度、回彈法測試混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測技術(shù)要點(diǎn)在文獻(xiàn)[2]、[3]中已有詳細(xì)論述，本文不再此進(jìn)行額外論述。

超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度主要包含兩部分測試內(nèi)容：測區(qū)回彈值測試、測區(qū)聲速值測試，回彈值測試技術(shù)要點(diǎn)在文獻(xiàn)[4]已有詳細(xì)論述，本文對聲速值測試進(jìn)行詳細(xì)論述：聲速值的測試方法主要有角測、對測、平測，一般優(yōu)先選擇角測、對測，對于無測試條件的可選擇對測，然而在現(xiàn)役結(jié)構(gòu)中部分可以選擇對測，大部分結(jié)構(gòu)僅有平測的條件。

對測測試聲速值方法較為簡單，值得注意的是測區(qū)布置盡量保證收發(fā)探頭軸線在同一水平面;發(fā)射和接收換能器的連線與附近鋼筋軸線成40～50°，結(jié)合回彈值測區(qū)布置。如圖1所示。

當(dāng)采用平測時，每一測區(qū)布置3個測點(diǎn)，收發(fā)探頭間距應(yīng)為350～450mm，并且需對平測聲速進(jìn)行修正。宜采用同一構(gòu)件的對測聲速Vd與平測聲速Vp之比求得修正系數(shù)λ（λ=Vd/Vp）。

規(guī)范中給出，宜選取有代表性的部位，以測距l(xiāng)=200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm，逐點(diǎn)測讀相應(yīng)聲時值t，用回歸分析方法求出直線方程l=a+bt，以回歸系數(shù)b代替對測聲速Vd，文獻(xiàn)[5]中指出由于混凝土的非均質(zhì)性、測試數(shù)據(jù)的波動以及測試人員記錄或讀數(shù)時的誤差等因素影響，采用單個計算平測聲速值往往會帶來較大的誤差，甚至導(dǎo)致最終計算結(jié)果的誤判。提出了采用3～7點(diǎn)測距一聲速線性回歸計算平均值的新方法，該方法在工程實(shí)踐中得到驗(yàn)證是可靠的，結(jié)合此研究成果，總結(jié)出平測法測試聲速值的基本步驟如下：

1.2.1 聲速值測試

超聲波聲速受測試面表觀質(zhì)量影響較大，因此測試區(qū)域必須進(jìn)行除塵、打磨處理，保證混凝土表面密實(shí)無蜂窩、麻面等現(xiàn)象，必須避開混凝土出現(xiàn)裂縫區(qū)域。發(fā)射和接收換能器的連線與附近鋼筋軸線成40～50°。如圖2所示。

1.2.2 聲速值計算

測區(qū)1的平測聲速值Vp1采用1-1'、2-2'、3-3'測得的平均值計算，其他測區(qū)測試方法相同。對測聲速Vd計算步驟如下：①測試1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8的聲速值t1～t7，分別利用3點(diǎn)（1-2、1-3）、4點(diǎn)（1-2、1-3、1-4）、5點(diǎn)（1-2～1-5）、6點(diǎn)（1-2～1-6）、7點(diǎn)（1-2～1-7）、8點(diǎn)（1-2～1-8）的測距-聲速線性回歸計算Vd1～Vd5;②去除異常值后，取剩下值的平均為作為Vd，以1-2～1-8的平測聲速平均值作為Vp，則修正系數(shù)λ=（Vd/Vp）。

測區(qū)1的聲速代表值Va1=λVp1，其他測區(qū)聲速代表值計算方法相同。

超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度計算強(qiáng)度推定值，可利用測強(qiáng)曲線計算，也可按規(guī)范給出的經(jīng)驗(yàn)公式計算，值得注意的是回彈強(qiáng)度為考慮角度修正、測試面修正后的換算強(qiáng)度，而非回彈法測試混凝土強(qiáng)度得到的推定強(qiáng)度，即不考慮碳化的影響。

2? 鋼筋保護(hù)層厚度檢測

保護(hù)層厚對鋼筋的保護(hù)主要為阻止外界腐蝕介質(zhì)、氧氣及水分等滲入結(jié)構(gòu)體內(nèi)，其主要影響因素為厚度以及厚度分布均勻性，文獻(xiàn)[6]中提供的鋼筋保護(hù)層厚度特征值Dne=Dn-KSD，其中SD為鋼筋保護(hù)層厚度實(shí)測值的標(biāo)準(zhǔn)差，K為判定系數(shù)。

大量工程實(shí)踐表明，由于施工過程控制不到位，往往鋼筋骨架整體向一側(cè)偏移，造成一側(cè)箍筋保護(hù)層薄，此類情況如利用同箍筋對應(yīng)的兩側(cè)保護(hù)層厚度實(shí)測值一同計算，可能造成實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)差較大，計算出的保護(hù)層厚度特征值較小，以此單一指標(biāo)評價對結(jié)構(gòu)鋼筋耐久性的影響會導(dǎo)致評定結(jié)果較差。因此，未避免此類情況的產(chǎn)生，應(yīng)預(yù)先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測試，找出保護(hù)層厚度較薄一側(cè)，結(jié)合最小保護(hù)層厚度與計算出的保護(hù)層厚度特征值綜合進(jìn)行評價。

3? 鋼筋銹蝕電位檢測

鋼筋銹蝕電位直接反應(yīng)力鋼筋銹蝕的活動性，一般采用半電池法。規(guī)定每種條件的測區(qū)數(shù)不小于3個，每個測區(qū)測點(diǎn)數(shù)不少于20個測點(diǎn)，測點(diǎn)與構(gòu)件邊緣的距離應(yīng)大于50mm，在測區(qū)上布置測試網(wǎng)格，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)為測點(diǎn)，網(wǎng)格間距可根據(jù)構(gòu)件尺寸選取，一般為100mm×100mm～500mm×500mm，測區(qū)面積應(yīng)小于5m×5m。工程實(shí)踐表明，影響測試結(jié)果主要有以下因素：①測試區(qū)內(nèi)鋼筋是否連通;②測區(qū)表面潤濕程度。并且因素②對測試結(jié)果影響更為明顯，因此在測試前必須采用飲用水或摻加2%的洗滌液，對測區(qū)表面進(jìn)行潤濕，但不能有液體留存，保證混凝土導(dǎo)電性的同時，構(gòu)件處于非飽和狀態(tài)。潤濕過程應(yīng)分多次潤濕，直至測試表面呈潮濕狀態(tài)為最佳，后立即測量。

4? 結(jié)論

①當(dāng)現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)采用材料符合國家標(biāo)準(zhǔn)，成型工藝為普通成型工藝，齡期小于等于3年，強(qiáng)度小于10～60MPa，優(yōu)先選取回彈法測試混凝土抗壓強(qiáng)度，并選取部分構(gòu)件采用回彈綜合法進(jìn)行檢驗(yàn)。②當(dāng)現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)采用材料符合國家標(biāo)準(zhǔn)，成型工藝為普通成型工藝，齡期為3～6年，強(qiáng)度小于10MPa～70MPa，優(yōu)先采用超聲回彈綜合法測試混凝土抗壓強(qiáng)度，必要時采用鉆芯法進(jìn)行校驗(yàn)。③當(dāng)現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)采用特殊材料以及成型工藝或齡期大于6年，回彈法測試混凝土強(qiáng)度、超聲回彈綜合法測試混凝土強(qiáng)度需要鉆芯進(jìn)行修正或已不適用，并且鉆芯量較大對結(jié)構(gòu)損傷較大，因此建議采用鉆芯法測試混凝土抗壓強(qiáng)度。④未避免鋼筋骨架整體偏移造成對結(jié)構(gòu)鋼筋耐久性評價的影響，應(yīng)預(yù)先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測試，找出保護(hù)層厚度較薄一側(cè)，結(jié)合最小保護(hù)層厚度與計算出的保護(hù)層厚度特征值綜合進(jìn)行評價。⑤鋼筋銹蝕電位在測試前必須采用飲用水或摻加2%的洗滌液，對測區(qū)表面進(jìn)行潤濕，但不能有液體留存，保證混凝土導(dǎo)電性的同時，構(gòu)件處于非飽和狀態(tài)。潤濕過程應(yīng)分多次潤濕，直至測試表面呈潮濕狀態(tài)為最佳，后立即測量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]JGJ/T 384-2016，鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016：106-135.

[3]JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：68-71.