論回彈法檢測混凝土抗壓強度的應用

周志華

目前在我國建筑領域，應用最為廣泛的是鋼筋混凝土結構，因此對該類既有建筑進行檢測鑒定時，如何更準確、更快速、更經濟地檢測出結構材料的物理、力學性能，是檢測行業一個重要的研究、發展方向。本文主要討論的是目前國內工程檢測行業內混凝土強度檢測最常使用的回彈法，從檢測儀器、檢測方法等的優缺點著手，結合實際經驗，探討回彈法在使用過程中常見的問題、注意事項。

鋼筋混凝土結構主材是鋼筋、混凝土，鋼筋的物理性能是鋼筋混凝土結構承受彎、拉、剪、扭等力作用的決定性因素，而鋼筋受生產條件、元素組成的影響，物理力學性能也有所異同；而混凝土在結構中主要起承壓、保護鋼筋的作用，混凝土由粗骨料、各種集料、添加劑、水組成，各種成分的組成配合比不同，生產出來的混凝土抗壓性能也會有較大差異，在對鋼筋混凝土構件進行檢測時，目前國內常見鋼筋混凝土結構強度的檢測方法主要有：回彈法、超聲回彈法、鉆芯法、回彈-鉆芯法等；而回彈法因其使用簡單、方便、快捷，在工程檢測行業中應用范圍最廣。

一、總則

回彈法是通過采用回彈儀彈擊混凝土構件表面得出回彈值，結合混凝土構件的碳化深度（高強混凝土不需要），查詢實驗得出的統一或地區專用測強曲線表格，得出測區混凝土抗壓強度推定值，再結合數學統計分析方法、考慮樣本容量、標準差等等，得出混凝土構件強度推定值或批構件強度推定值。回彈法因其靈活簡單，是目前應用范圍最廣的一種檢測手段，其主要依據的規范是《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23—2011（以下簡稱《回彈規程》），目前該檢測方法最常用領域是在建工程；國內對工程的質量越來越重視，而回彈法對檢測現場條件要求較低，同時具有儀器操作簡單、得出結論快速等優點，相關人員可現場隨時對混凝土結構構件進行回彈試驗，可初步判斷混凝土結構構件的抗壓強度是否達到設計要求。因混凝土抗壓強度是建筑工程質量監管中的一個主控項目，各地建設行政主管部門要求不僅僅是施工、監理對該項目進行實時監控，更需要委托有資質的第三方檢測單位對新建工程進行混凝土抗壓強度的檢測，若檢測強度不合格、達不到設計要求，則可能涉及停工、加固、拆除重建等一系列后續處理方式，不僅有可能導致巨大的經濟損失，更涉及結構的安全，因此，合理、正確地使用回彈法檢測混凝土抗壓強度，是與之相關的工程人員必須掌握的一種技能。

二、儀器

（1）回彈儀使用簡單，非常容易上手，《回彈規程》總則1.0.3條規定，使用回彈法檢測混凝土強度的人員，應通過專門的技術培訓，該條款主要是為了消除數據檢測中“人為”導致的偏差因素。其主要原因是未經過專門培訓的人員，在日常實際使用中，僅知其然不知其所以然，僅知道怎么操作回彈儀，而不知道正確操作，在儀器使用過程中，不規范操作屢見不鮮，如回彈測試角度不水平（不垂直于表面）、構件表面不經打磨直接測量等，導致回彈值有較大偏差；另外一個就是碳化深度測量使用的1%～2%的酚酞酒精溶液，該溶液的百分比不準確的情況比較常見，溶液酚酞百分比含量偏高會導致現場試驗時碳化界面不明顯，全界面紅色，從而得出碳化深度為0的結果，導致強度推定值偏大；溶液濃度偏低則不顯示紅色，而給出碳化深度＞6的結果，導致強度推定值偏低；現場檢測時為了方便，不使用碳化深度測量尺量測碳化深度、而是估計等，上述行為直接導致了原始數據測量不準確，最后的強度計算、推定更無法保證，因此從業人員必須經過專門的技術培訓、持證上崗。

（2）回彈儀作為回彈法中最核心的儀器，不論是數顯還是指針讀數型的，均屬于機械物理式，其主要工作原理是彈擊桿與被測構件表面接觸后施加一個外力作用、經過內部多個彈簧的壓縮變形帶動刻度尺得出回彈值，對一個構件常規要求是測量10個測區、160個測點，也即每個構件需要彈擊160次，因彈擊次數較多，檢測構件數量較多時儀器容易出現彈簧老化、讀數尺摩擦力偏差、儀器內部積灰較多等情況，容易導致回彈數據出現不準確（常見的是偏低）問題，因此《回彈規程》規定，回彈儀每半年必須送有資質的檢定機構進行專業檢定，而在日常更需要進行保養，保養情況在該規程中第3.3.1條有規定，其中第3點“對檢測值有懷疑”，而懷疑的判斷依據就是鋼砧率定值，主要是要求從業人員在使用回彈儀前、必須經過率定，確保回彈儀讀數在正常范圍內，因率定鋼砧較重、攜帶不方便，規程雖然沒有在使用過程中作硬性要求率定，但從業人員在檢測過程中因根據實際遇到的情況，判斷回彈儀讀數是否準確；該條款第1點規定“回彈儀彈擊超過2000次”必須進行保養，該條款第2點，“鋼砧率定值必須合格”是該條款的核心，第1、3點的要求均是為了保證率定值合格，也是為了保證回彈法所測得的混凝土抗壓強度不受到儀器誤差的影響。

三、適用范圍

《回彈規程》明確規定：“回彈法主要適用于普通混凝土抗壓強度的檢測，不適用于表層與內部質量有明顯差異或內部存在缺陷的混凝土強度檢測”，其主要是因為回彈法并不能全面準確地代表某待檢構件真實的強度，其主要檢測的是混凝土構件的表面強度，故對構件測區表面有嚴格要求，要求測區為混凝土原漿面，應清潔、平整，不應有疏松層、浮漿、油垢、涂層以及蜂窩、麻面等，而上述面層缺陷常見于早期現場拌制生產的混凝土，主要是由于現場生產條件不足、拌制不充分、混凝土澆搗不密實、模板安裝前處理不當、后期養護處理不當等各種條件限制所致；現如今為了減少現場拌制混凝土的質量不合格、環境污染等相關問題，國家推行預拌商品混凝土的運用，隨著大批量的預拌混凝土在工程中運用，我國因混凝土強度不達標而出的工程事故也在逐年減少，但更重要的是預拌商品混凝土出現問題后更容易溯源，前幾年，某地樓盤因商品混凝土強度不達標而全部拆除重建，造成了嚴重的經濟損失，相關混凝土生產公司也受到了應有的處罰并承擔了相關責任。隨著泵送預制商品混凝土的推廣使用，根據其流動性大、澆筑的表面和底面性能相差較大的特點，《回彈規程》中關于泵送混凝土的檢測部分更要重視，該規程中明確規定，“檢測泵送混凝土強度時，測區應選在混凝土澆筑側面”，該條款實際上對在建工程現場實體檢測作出了明確要求，泵送混凝土板類構件不得采用角度修正、澆筑面修正的方式來修正回彈值，也即泵送混凝土板類構件不應采用在構件表面或底部回彈的方法來檢測混凝土抗壓強度。

四、回彈法的取值、計算

（1）對混凝土構件表面進行回彈時，每個構件最少布置5個測區，一般需要10個測區，而一個測區16個測點，最后計算的時候每個測區讀數要去除3個最大值以及3個最小值，但是要注意的是，該16個測點讀數本身要是正常的，儀器操作人員在回彈時不能反復彈擊一個測點，回彈時若彈擊在混凝土骨料（石頭）上或表面缺陷（淺孔）處時，該數值偏差極大，均應現場舍棄并補充彈擊另外其它未被彈擊過的部位，這點也是操作人員經常誤解的地方，以為反正16個測點要分別去除3個最大、3個最小值，就不用在意這種異常數據而不現場舍棄，這也是導致回彈法測混凝土抗壓強度不準確的一個因素。這里需要注意的是，測區數量的不同，取值方法也不一樣，若測區數小于10個，構件強度代表值應取測區強度的最小值，主要是因為測區數量太少，取最小值能更大程度地保證構件強度在日常計算過程中保證安全；而當測區數大于等于10個時，即可能涉及同混凝土強度的不同構件推定時，須考慮標準差的影響，在不同設計強度下（C25為分界線）對應的標準差分別大于4.5MPa（C25以下）、5.5MPa（含C25以上）時，考慮可能是由于某些系統誤差較大，如不同構件強度等級相差較大、非同條件養護、齡期相差較大等原因，已經不屬于“同一批量”的范疇，故此，只能按照單個構件來取值或重新劃分檢測批。而不論測區數量多少，若經正常測試后測區中出現超過《回彈規程》規定的適用強度范圍10MPa～60MPa，在此范圍之外的不適用該方法，無法計算平均值、標準差，而是應查明超出范圍的原因，若大部分數據均低于10MPa，則該構件強度取值取低于10MPa，若高于C60，則需要考慮采用其他規程如地方性的《高強回彈規程》計算取值。

（2）《回彈規程》測強曲線的應用及注意事項：回彈法涉及三種測強曲線，分別為統一測強曲線、地區及專用測強曲線，代表的是測區混凝土強度換算值，各種曲線建立的基礎是材料、成型工藝，統一曲線是采用全國有代表性的，其使用范圍廣，但相對偏差大，而地方以及專用測強曲線是采用地區常用的或專用構件的材料，經過同條件試驗建立的，相對統一曲線，地方及專用測強曲線精確度更高，但因測強曲線的建立對試驗要求較高，部分地區受技術、經濟等方面條件的限制，并無地區或專用測強曲線，故規范雖然推薦按專用—地區—統一測強曲線的順序采用，但主要還是以統一曲線為主。以廣東為例，統一測強曲線在廣東省適用，另去花費一定的人力、物力去研究、建立地區測強曲線沒有必要；但隨著如今高強混凝土在廣東省應用范圍的擴大，廣東省住房和城鄉建設廳于2020年3月20日通過、發布了《廣東省高強混凝土強度回彈法檢測技術規程》，主要是為了檢測高強混凝土（C60～C90）的抗壓強度，使得高強混凝土檢測有規可依，該省標是對回彈規程的補充、延伸，其所采用的測強曲線是地區測強曲線。需要注意的是，因檢測強度區間的不同，對檢測儀器要求的不同，不能采用普通回彈儀檢測高強混凝土，目前該規范規定僅適用H450型（標稱能量為4.5J）回彈儀，但在現場檢測時，如果實際預檢強度推定值均小于C60的時候，為了得出混凝土強度等級，需要使用普通型號M225（標稱能量為2.207J）的回彈儀，且強度結果推定值所查詢的測強曲線須按照《回彈規程》的統一測強曲線采用，否則按照省標內的表格，得出的結論是小于C60，而無實際強度等級；此處主要是考慮即便設計是高強混凝土，但是因構件實際抗壓強度達不到要求時，需要以普通混凝土抗壓強度檢測方式來進行，隨著國內建筑行業的發展，越來越多的高強混凝土運用在建筑領域，因此，地方性的《高強混凝土回彈規程》以及國標《回彈規程》對工程技術人員來說，都是必須熟練掌握的。

五、結論

綜上所述，回彈法作為一種簡單、快捷的檢測混凝土抗壓強度檢測方法，在混凝土抗壓強度檢測領域有著不可替代的作用，但是同時該方法具有較多不確定性，主要是因為混凝土材料本身是一種人造的具有非均質特性的材料，其檢測的是構件表面強度，不適應內部存在缺陷的混凝土的抗壓強度的檢測，由此而引申出超聲-回彈綜合法、回彈-取芯法等相關檢測方法，其目的是通過不同檢測方法的接合，更準備的檢測出混凝土構件的真實強度，以避免因強度檢測不正確導致后續可能涉及的加固設計、驗算、復核等系列工作出現不該有的偏差甚至錯誤，因此，回彈法可認為是一種最基礎的混凝土抗壓強度檢測方法。