建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的技術(shù)分析

摘 要：針對(duì)混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)行研究，采用案例分析法、文獻(xiàn)總結(jié)法，結(jié)合某工業(yè)廠房項(xiàng)目的實(shí)際情況，從混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的現(xiàn)實(shí)意義入手，介紹了混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的幾種常用方法，詳細(xì)闡述回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的技術(shù)要點(diǎn)。研究結(jié)果表明，回彈法操作簡(jiǎn)單、效率高，不會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)，能滿足批量檢測(cè)要求，為工程質(zhì)量評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：建筑工程；混凝土；強(qiáng)度檢測(cè)；技術(shù)方法

中圖分類號(hào)：TU755" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：2096-6903（2023）08-0086-03

0 引言

混凝土是建筑工程施工中常用的一種材料，是由水泥、砂、石、水、摻和料及外加劑配比后攪拌而成。混凝土原料易得、價(jià)格低廉，且抗壓強(qiáng)度高、耐久性好，因此使用范圍十分廣泛。實(shí)踐表明，影響混凝土強(qiáng)度的因素較多，主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料性能、防護(hù)措施、外部環(huán)境等，要想保證強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)值，避免安全事故和質(zhì)量缺陷發(fā)生，就必須做好強(qiáng)度檢測(cè)工作[1]。

1 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的現(xiàn)實(shí)意義

1.1 控制成本投入

通過(guò)強(qiáng)度檢測(cè)，一方面能了解混凝土的相關(guān)性能，為施工使用和養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)，提高混凝土材料在項(xiàng)目施工中的適用性、合理性。另一方面有助于科學(xué)調(diào)整混凝土的配合比，在滿足質(zhì)量要求的前提下減少成本投入，進(jìn)而提高項(xiàng)目成本管理水平。

1.2 保證工程質(zhì)量

混凝土從原材料選擇開(kāi)始、一直到養(yǎng)護(hù)作業(yè)為止，中間需經(jīng)過(guò)多道工序，影響混凝土工程質(zhì)量的因素多樣化。通過(guò)強(qiáng)度檢測(cè)有助于發(fā)現(xiàn)質(zhì)量方面存在的問(wèn)題，確定缺陷部位、類型和嚴(yán)重程度，并采取積極有效的處理措施，從而消除安全隱患，保證混凝土工程質(zhì)量，為后續(xù)建筑物的使用打下基礎(chǔ)[2]。

1.3 促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新

混凝土強(qiáng)度能反應(yīng)出混凝土的施工過(guò)程，有助于合理運(yùn)用施工技術(shù)。檢測(cè)技術(shù)手段的更新，對(duì)混凝土施工產(chǎn)生積極影響，促進(jìn)工藝技術(shù)的創(chuàng)新，積極推廣運(yùn)用新材料、新工藝、新設(shè)備，向著綠色節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，更好地滿足建筑市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需求。

2 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的常用方法

2.1 回彈法

回彈法是利用回彈儀向混凝土表面施加壓力，彈擊桿彈擊后測(cè)量重錘反彈距離，來(lái)推算出混凝土強(qiáng)度。其原理是在混凝土凝固后，表面硬度與抗壓強(qiáng)度之間具有相關(guān)性。使用回彈儀檢測(cè)時(shí)，回彈值與混凝土表面硬度成比例關(guān)系。根據(jù)回彈值可計(jì)算出表面硬度，再根據(jù)表面硬度得到抗壓強(qiáng)度。

在工程項(xiàng)目中，針對(duì)以下情況可采用回彈法檢測(cè)：①未按規(guī)定制作混凝土試件，或試件制作數(shù)量不足。②試件與混凝土構(gòu)件在原材料、配合比、水灰比等參數(shù)上存在較大差異。③試件試驗(yàn)結(jié)果不符合規(guī)定中的強(qiáng)度要求，試驗(yàn)員對(duì)試驗(yàn)結(jié)果持懷疑態(tài)度。

回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)快速、費(fèi)用低廉，不會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)，是目前常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一。影響回彈法檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素較多，如儀器性能、操作方法、氣候條件等，決定了該方法的檢測(cè)精度不高，適用于成批檢測(cè)、大規(guī)模抽查，不適宜精確定量檢測(cè)[3]。近年來(lái)，超聲-回彈法的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了回彈法檢測(cè)缺陷，在測(cè)區(qū)內(nèi)分別采用回彈法、超聲法進(jìn)行檢測(cè)，然后利用數(shù)學(xué)公式推定構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度值，屬于回彈法的一種補(bǔ)充和改進(jìn)。

2.2 鉆芯法

鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，可作為混凝土質(zhì)量的評(píng)判依據(jù)或性能鑒定依據(jù)，適用于以下4種情況：①對(duì)試件試驗(yàn)結(jié)果有懷疑，或受到材料、施工和養(yǎng)護(hù)影響導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。②混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)、凍害、侵蝕等損害。③混凝土結(jié)構(gòu)使用年限較長(zhǎng)。④其他檢測(cè)方法均不適用的情況下。

采用鉆芯法檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度，主要使用鉆芯機(jī)、鋼筋探測(cè)儀、切芯機(jī)、磨平機(jī)、補(bǔ)平儀、壓力試驗(yàn)機(jī)等機(jī)具。按照規(guī)范要求鉆取芯樣，加工處理后測(cè)定試件的抗壓強(qiáng)度，計(jì)算公式如式（1）。

式中，f ccor，i表示第i個(gè)芯樣試件的混凝土強(qiáng)度換算值，單位為MPa；ai表示第i個(gè)芯樣試件的高徑比換算系數(shù)；Fi表示第i個(gè)芯樣試件抗壓試驗(yàn)測(cè)得的極限壓力，N；di表示第i個(gè)芯樣試件的平均直徑，單位為mm。若芯樣試件數(shù)量≥10個(gè)，還要計(jì)算混凝土強(qiáng)度換算值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。

值得注意的是，鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)，甚至將內(nèi)部鋼筋截?cái)啵瑢?dǎo)致結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能下降。因此，應(yīng)在鋼筋探測(cè)儀的引導(dǎo)下進(jìn)行鉆芯，盡量避開(kāi)鋼筋和集中受力部位。芯樣的高徑比控制在0.95～1.05，并對(duì)端部補(bǔ)平處理，以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。

2.3 后錨固法

后錨固法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，是在混凝土結(jié)構(gòu)上鉆孔、植入后錨固件，在合適時(shí)機(jī)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，根據(jù)后錨固件的拔出力推定混凝土的抗壓強(qiáng)度。后錨固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞小，檢測(cè)精度高，但會(huì)受到多種因素的影響，如鉆孔直徑、深度、清孔情況、錨固質(zhì)量等，適用于不能損傷結(jié)構(gòu)、且無(wú)法采用回彈法的情況，是混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的重要補(bǔ)充手段。

2.4 綜合法

綜合法就是將兩種或多種檢測(cè)方法相結(jié)合，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的效果，進(jìn)一步提高檢測(cè)結(jié)果的精度。

3 工程概況

某工業(yè)廠房項(xiàng)目，由1棟4層綜合樓、6個(gè)附屬用房及地下室組成，建筑面積共計(jì)5 516 m2，其中地上建筑面積4 486 m2、地下建筑面積1 030 m2。綜合樓采用鉆孔樁基礎(chǔ)，主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首層框架柱混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40。現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工中，由商混站提供成品混凝土，試驗(yàn)員取樣后制作標(biāo)準(zhǔn)試塊，養(yǎng)護(hù)28 d的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值為39.4 MPa，不符合設(shè)計(jì)要求。為了進(jìn)一步確定框架柱混凝土的抗壓強(qiáng)度是否合格，遂委托專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。

4 回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的技術(shù)要點(diǎn)

結(jié)合本工程實(shí)際情況，最終采用回彈法對(duì)框架柱構(gòu)件進(jìn)行批量檢測(cè)，回彈儀型號(hào)為HT-225B，尺寸為270 mm×55 mm×55 mm，彈擊拉簧工作長(zhǎng)度為（61.5±0.3） mm，指針長(zhǎng)度（20±0.2） mm，測(cè)量范圍10～60 MPa。檢測(cè)技術(shù)方法步驟如下。

4.1 確定試件數(shù)量

依據(jù)JGJ/T 23-2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》），批量檢測(cè)要隨機(jī)抽取構(gòu)件，抽檢數(shù)量不少于總數(shù)的30%，且絕對(duì)數(shù)量不少于10件[6]。本項(xiàng)目中，首層框架柱共計(jì)30根，根據(jù)要求隨機(jī)選擇10根框架柱進(jìn)行檢測(cè)，編號(hào)依次為1#～10#。

4.2 布設(shè)回彈測(cè)區(qū)

《規(guī)程》要求一般構(gòu)件的測(cè)區(qū)數(shù)不少于10個(gè)，本項(xiàng)目每個(gè)框架柱選定10個(gè)測(cè)區(qū)，編號(hào)依次為A～J，將其標(biāo)注在施工平面圖中。

布設(shè)回彈測(cè)區(qū)時(shí)，技術(shù)要點(diǎn)如下：①相鄰兩個(gè)測(cè)區(qū)的間距≤2 m，測(cè)區(qū)距離框架柱端部或施工縫控制在0.2～0.5 m。②選擇框架柱的澆筑側(cè)面，促使回彈儀處于水平方向，提高檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。③在框架柱的對(duì)稱面上設(shè)置測(cè)區(qū)，確保測(cè)區(qū)均勻分布，注意避開(kāi)預(yù)埋件，以保證檢測(cè)結(jié)果的代表性和真實(shí)性。④測(cè)區(qū)表面的混凝土要清潔平整，不能有浮漿、麻面、涂層等情況，且測(cè)區(qū)面積≤0.04 m2。⑤正式回彈檢測(cè)前試回彈，看有無(wú)構(gòu)件發(fā)生顫動(dòng)，必要時(shí)進(jìn)行固定處理。

4.3 測(cè)定回彈值

回彈檢測(cè)時(shí)，回彈儀與混凝土表面保持垂直，試驗(yàn)員緩慢使加壓力，讀數(shù)后快速?gòu)?fù)位。技術(shù)要點(diǎn)有以下4點(diǎn)：①回彈儀垂直于測(cè)區(qū)表面，確保彈擊桿與混凝土表面充分接觸，此時(shí)松開(kāi)按鈕、緩慢施加壓力，促使彈擊桿向外伸出，掛鉤與彈擊錘相連，壓力數(shù)值平穩(wěn)上升。②彈擊錘脫鉤后，沖擊彈擊桿并帶動(dòng)指針移動(dòng)，此時(shí)指針指示的數(shù)值就是該點(diǎn)位的回彈值，回彈儀能自動(dòng)記錄并保存數(shù)值。③試驗(yàn)員記錄數(shù)據(jù)后，去除壓力使彈擊桿從彈擊殼內(nèi)伸出，掛鉤與彈擊錘相連，到下一點(diǎn)位繼續(xù)回彈檢測(cè)。④每個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)檢測(cè)16個(gè)點(diǎn)位，相鄰點(diǎn)位的距離≥20 mm，距離預(yù)埋件和露筋部位≥30mm，且避開(kāi)氣孔、外露石子等部位。在16個(gè)回彈值中，先去掉3個(gè)最大值、3個(gè)最小值，剩余10個(gè)回彈值取平均數(shù)，即為該測(cè)區(qū)的回彈檢測(cè)值。

4.4 測(cè)定碳化深度值

混凝土構(gòu)件暴露在空氣中，水泥水化后產(chǎn)生Ca（OH）2，會(huì)與CO2進(jìn)一步反應(yīng)，生成CaCO3和H2O，這一過(guò)程就是碳化反應(yīng)。

混凝土發(fā)生碳化反應(yīng)，其表面的硬度增加，會(huì)導(dǎo)致回彈值變大。為保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，需測(cè)定碳化深度，對(duì)回彈值進(jìn)行修正。技術(shù)要點(diǎn)有以下2點(diǎn)：①在測(cè)區(qū)表面，使用錘子敲擊破壞混凝土表面，形成直徑為15 mm的孔洞，深度超過(guò)碳化深度，對(duì)孔洞中的碎屑、粉末進(jìn)行清理，注意不能用水沖洗。②將酚酞酒精溶液（濃度為1%～2%）滴在孔洞內(nèi)壁，變色與不變色區(qū)形成明顯的界限后，測(cè)量交界面與混凝土表面的垂直距離，重復(fù)測(cè)量3次取平均值作為碳化深度值檢測(cè)結(jié)果。

4.5 強(qiáng)度計(jì)算

4.5.1 計(jì)算強(qiáng)度平均值和標(biāo)準(zhǔn)差

強(qiáng)度平均值與標(biāo)準(zhǔn)差公式如式（2）（3）所示。

式中，mf ccu表示測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的平均值，單位為MPa；n表示測(cè)區(qū)數(shù)；f ccu，i表示測(cè)點(diǎn)混凝土的強(qiáng)度值，單位為MPa；Sf ecu表示測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的標(biāo)準(zhǔn)差，單位為MPa。

4.5.2 計(jì)算強(qiáng)度推定值

強(qiáng)度推定值計(jì)算公式如式（4）所示。

式中，fcu，e表示混凝土強(qiáng)度推定值，單位為MPa；k表示推定系數(shù)，取值1.645。

4.6 回彈強(qiáng)度換算值修正

對(duì)混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度采用回彈法批量檢測(cè)后，要采用鉆芯法再次檢測(cè)，對(duì)回彈檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。為保證修正結(jié)果的代表性，鉆芯取樣要涵蓋各個(gè)測(cè)區(qū)，本項(xiàng)目選擇6個(gè)框架柱混凝土構(gòu)件，采用鉆芯法檢測(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度，并計(jì)算修正量。計(jì)算公式如式（5）（6）。

式中，f ccu，i0、f ccu，i1分別表示第i個(gè)測(cè)區(qū)修正前、修正后的混凝土強(qiáng)度換算值，單位為MPa；△tot表示測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度修正值，單位為MPa；fcu，m表示150 mm同條件立方體試塊混凝土強(qiáng)度平均值，單位為MPa； f ccu，mo表示對(duì)應(yīng)于鉆芯部位或同條件立方體試塊回彈測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算平均值，單位為MPa。

本項(xiàng)目中，結(jié)果顯示6個(gè)構(gòu)件的強(qiáng)度換算平均值為43.3 MPa，芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為45.5 MPa，得到修正量為+2.2 MPa。

4.7 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)修正量，修正后的強(qiáng)度檢測(cè)值見(jiàn)表1。計(jì)算可得框架柱混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度平均值為48.6 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為3.59 MPa，推定值為42.7 MPa，符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C40的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)施工中，強(qiáng)度檢測(cè)有助于控制成本投入，保證工程質(zhì)量，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。本研究結(jié)合實(shí)際案例，重點(diǎn)介紹了回彈法檢測(cè)框架柱混凝土抗壓強(qiáng)度的方法，結(jié)果表明符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。建筑工程施工期間，必須做好混凝土強(qiáng)度檢測(cè)工作，合理選擇檢測(cè)方法，以提高項(xiàng)目綜合效益。

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