淺談高強混凝土的強度檢測技術

陳宇

（福建晉建工程質量檢測有限公司，福建 福州 350018）

0 引言

高強混凝土強度檢測在建筑工程質量驗收中是不可或缺的重要組成部分。對高強混凝土強度的檢測以往僅采用鉆芯法進行檢測，但因該方法對結構實體具有較強的破壞性，其適用性存在較大限制。隨著建筑工程行業的不斷發展，各項施工技術逐漸趨于完善，而關于高強混凝土檢測制定了相應的技術標準，并提出了回彈法檢測技術。但由于此技術是一種新型檢測技術，其適用性、準確性均有待驗證。為此，本文結合實際工程案例，針對高強混凝土強度檢測技術分別從重型回彈儀與中型回彈儀、回彈法檢測與試塊抗壓強度、實體回彈法與鉆芯法強度三方面進行對比試驗。

1 高強混凝土強度檢測現狀

高強混凝土主要是指以水泥、砂、石、粉煤灰、礦渣、礦粉及高效外加劑等物質，采用傳統方式制備的高等級混凝土，其強度等級為C50～C80[1]。我國關于高強度混凝土性能的研究起步較早，至今已經歷二十余載。為實現高強混凝土在我國建筑領域的科學應用，并最大限度保證其技術先進、經濟合理、性能優良，在上世紀90年代末我國頒布的《高強混凝土結構技術規程》（CECS 104∶1999），明確了高強混凝土結構設計與施工標準[2]。現階段，我國的高強混凝土發展已相當成熟，具有強度高、體積小、質量輕等諸多優點，在工民建等領域應用較為廣泛。

高強混凝土強度檢測技術發展較為緩慢，長期以來始終采用傳統的檢測方式，通過混凝土試塊強度表示結構實體強度。而在進行實體強度檢測時，通常采用鉆心法進行檢測，其破壞性較強，不適合大規模應用[3]。鑒于此種狀況，部分地區結合當地實際情況，制定了區域性高強混凝土檢測技術標準，如山東、陜西等，相繼建立了地方標準。而北京、上海等地始終未制定相應的檢測標準，對高強混凝土結構檢測帶來較大困難。直至2013年5月，國家住房城鄉建設部頒布了《高強混凝土強度檢測技術標準》（JGJ/T 294—2013），有效解決了上述問題[4]。

2 強度檢測常用的方法與設備

目前，常用的高強度混凝土檢測方式包括鉆芯法、回彈法兩種，其中鉆芯法主要利用鉆芯設備對實體結構實施鉆芯取樣，然后對芯樣實施修整、打磨、養護，并利用壓力機對芯樣進行抗壓強度檢測，從而獲得實體結構混凝土強度[5]。需要特別強調，選用的鉆芯設備，其相關性能應滿足《鉆芯取樣檢測混凝土強度技術標準》的基本規定。

回彈法檢測儀器主要有中型回彈儀和重型回彈儀兩種類型。其中中型回彈儀標準動能為2.207J，主要應用于強度等級為10～60MPa的常規混凝土檢測[6-7]。而重型回彈儀標準動能包括4.5J、5.5J兩類，其主要應用于強度等級為50～100MPa的高等級混凝土強度檢測。實際檢測前，需對儀器進行科學檢定，確保其性能指標滿足《回彈儀》（GB/T9138—2015）相關標準[8]。

3 高強混凝土強度檢測技術要點

3.1 檢測標準的選用原則

高強度混凝土強度檢測時，其設計強度通常不低于C50，但在實際應用中,因原材料、施工環境、施工工藝等各方面因素影響，導致結構混凝土強度高低不一，有些部位強度顯著高于50MPa，而有些部位則低于50MPa[9]。因此，回彈儀類型選擇及檢測標準的確定是檢測工作中面臨的主要難題。

確定檢測標準前，應先采用中型回彈儀提前檢測幾個部位，若多數檢測數據高于47MPa，則證明實體混凝土強度較高，應選用重型回彈儀及相應的檢測標準實施檢測。若大多數檢測數據未超過47MPa，則證明實體混凝土強度不足，此時應選用中型回彈儀及相應標準實施檢測。而實際檢測時，通常當結構混凝土設計強度高于C50時，便直接采用重型回彈儀檢測。此種方式對于強度超過50MPa的高強混凝土而言，固然可行；但當混凝土存在質量缺陷，其強度不足50MPa時，檢測結果便會存在不確定性，等同于利用重型回彈儀檢測標準去評定低等級混凝土質量，檢測結果偏差較大、準確性較低，極易對工程實體帶來重大質量安全隱患[10]。

3.2 儀器設備的選擇

針對存在的爭議和質量缺陷，以及為司法鑒定提供證據的質量檢測，通常以鉆芯法檢測結果為準，通過鉆芯機進行取樣，并按照相關標準對芯樣處理合格后，再利用壓力機進行抗壓強度檢測，并出具檢測報告。

針對常規混凝土強度檢測，推薦選用回彈法實施檢測。實際檢測時，相關標準中涉及兩種形式的重型回彈儀，其標準動能分別為4.5J、5.5J，應結合具體情況進行選用。

3.3 檢測結果的精度

鉆芯法與回彈法相比其檢測結果更加精確，通常將其作為建筑工程結構實體強度的主要指標。當對回彈數據不認可時，可通過此方法進行驗證。

4.5 J和5.5J回彈儀強度檢測范圍分別為10～110MPa和60～80MPa；而中型回彈儀（2.207J）適用檢測范圍為20～60MPa，其準確性較高。

4 工程實例對比分析

本文針對高強混凝土強度檢測技術，分別從重型回彈儀與中型回彈儀、回彈法檢測與試塊抗壓強度、實體回彈法與鉆芯法強度三方面對比試驗進行分析，其具體內容如下。

4.1 結構實體中型與重型回彈儀對比

本試驗采用ZBL—S220型數顯式中型回彈儀，重型回彈儀選用5.5J的ZC—1型回彈儀。結構實體構件由兩個不同項目隨機選取3個，設計強度C50，澆筑方式為泵送，采用商品混凝土泵送澆筑，澆筑完成后采用灑水方式進行養護，齡期約90d，兩種回彈儀檢測強度換算結果如圖1所示。

圖1 中型與重型回彈儀換算強度對比圖

通過圖1能夠看出，高強度混凝土實體強度檢測時，重型回彈儀與中型回彈儀檢測結果呈現相同的變化趨勢。而采用中型回彈儀測得的結構實體強度相對較小，與重型回彈儀檢測結果相比均值下降約12MPa。

4.2 混凝土試塊回彈法檢測與抗壓強度試驗對比

本試驗回彈儀選用標定動能為5.5J的ZC—1型回彈儀與壓力機實施對比分析。試件采用規格為150mm×150mm×150mm標準混凝土試塊，標養28d，共27組（每組3塊）。檢測時，先用壓力機對試塊施加100kN壓力，再用重型回彈儀檢測，然后實施抗壓強度檢測。其具體檢測數據及差值分布結果分別如圖2、圖3所示。

圖2 試塊抗壓強度和回彈換算強度數據對比圖

圖3 試塊抗壓強度與回彈換算強度差值結果統計圖

通過圖2、圖3可看出，重型回彈儀回彈數據與壓力機試驗測得的抗壓強度數據基本相同。其中81個試塊中，有59個試塊差值處于±7MPa范圍內，占總體的73%；有7個試塊差值超過10MPa，占總體的9%；有1個試塊回彈值高于抗壓強度24.7MPa，可能是由于試塊局部存在質量缺陷所致。

此試驗充分表明：重型回彈儀適用于試塊強度檢測，且檢測結果較為準確。其根本原因是由于回彈法測強曲線繪制時，采用的試驗方式也是試塊回彈與抗壓強度對比，與此次試驗極為相似，因此得到的結論也極為接近，數據較為準確。

4.3 結構實體回彈法與鉆芯法對比試驗

本試驗重型回彈儀選用標準動能為5.5J的ZC—1型回彈儀，并通過鉆芯法進一步驗證檢測結果的準確性。結構實體混凝土設計強度C50，采用商品混凝土泵送澆筑，澆筑完成后采用灑水方式進行養護，齡期約180d。

進行結構實體檢測時，在預先選定的12個檢測部位，先采用重型回彈儀檢測，然后再通過鉆芯設備鉆取芯樣，經打磨處理合格后，采用壓力機進行抗壓強度檢測。其回彈強度與鉆芯取樣強度檢測結果如圖4所示。

圖4 回彈強度與對應芯樣強度結果對比圖

通過圖4能夠看出：

（1）通過重型回彈儀測得的實體結構強度較高，鉆芯法測得的強度較低，二者相差約10MPa；

（2）12個檢測部位有3個試件抗壓強度較低，與回彈值相差約18MPa，通過綜合分析后認為可能是由于鉆芯干擾較大，導致芯樣產生了破壞，除去偏差較大的3個芯樣后，重型回彈檢測結果與抗壓強度平均差值未超過7MPa；

（3）本試驗檢測結果分析，與圖3的統計結果極為相似。充分表明采用回彈法進行實體結構強度檢測，其檢測結果也是準確的，此方法能夠應用于高強混凝土強度檢測。

5 結束語

綜上所述，現階段，建筑工程混凝土強度檢測主要采用回彈法、鉆芯法兩種手段，本文對高強混凝土強度檢測技術的探究得出以下結論：

（1）采用回彈法對結構實體混凝土實施檢測，其檢測結果較為準確，可以作為實體結構強度判定依據。在進行結構實體混凝土強度檢測時，重型回彈儀檢測結果與抗壓強度變化趨勢基本相同，但實際結果存在一定偏差，且偏差總體處于7MPa范圍內。為最大限度確保檢測準確性，可在實際檢測時，先通過回彈法進行初步檢測，然后通過鉆芯法對回彈結果實施修正。

（2）中型回彈儀測得的實體強度值較小，且存在測強曲線無法適用的狀況。因此，當檢測構件強度大于55MPa（回彈值超過47）時，應優先選擇重型回彈儀。

（3）通過對高強混凝土檢測技術的綜合探討，得出回彈法檢測精度符合其技術檢測標準及偏差要求。但因各方面因素制約，導致結構實體檢測數據不足，其檢測結果存在不確定性，仍需進一步驗證。需特別強調，本文研究數據僅針對北京地區，其結果存在一定的局限性，無法大規模推廣，但本文采用的研究方法可供其他地區借鑒。