0 引言
回彈法測量混凝土強度主要在混凝土表面上進行,並基於硬度和混凝土表面強度之間的相互關係,建立適當的測量體系,目前已被業內廣泛認可及推廣使用。我國科學技術的不斷發展,促進了混凝土技術的進步,受商品混凝土的普及以及施工技術的變化等影響,市場上對回彈法檢測混凝土強度的不確定性這一話題存有多種觀點。因此,本文主要探討混凝土抗壓強度測試中回彈檢測法的可靠性。
1 混凝土表面硬度與強度的關係
混凝土承受外部作用力侵入的能力稱為表面硬度。業內常常使用靜壓法或回彈法檢測混凝土的表面強度。根據肖氏硬度原理,使用彈簧推動敲擊錘,並用敲擊棒敲打混凝土樣品的表面,再測量錘子被混凝土彈回的距離,確定樣品在衝擊期間產生的形變能量,進一步確定混凝土樣品的表面硬度係數。而混凝土的強度與硬度有所不同,是指混凝土抵抗外力損壞的能力,體現了混凝土樣品的整體性能。
影響混凝土強度的因素有三個,分別為水泥漿的強度、水泥石漿與骨料之間的黏結度和水泥骨料的強度。普通的混凝土強度受水泥漿和骨料的強度的影響較大,而普通混凝土中最薄弱的部分就是水泥石漿與水泥骨料之間的黏結強度。高品質、高強度混凝土強度不只受到水泥漿和骨料強度的影響,通常水泥和骨料之間的黏結強度也對混凝土強度有較大影響。混凝土表面的硬度通常取決於水泥漿的強度,而不取決於骨料與水泥石之間的黏結性和混凝土的內部性能。骨料硬度雖然也有一定影響,但因骨料與水泥漿的比例不同,影響骨料表面塗層的厚度變化,最終對表面硬度的影響也不同。通常認為混凝土的表面硬度和強度是不同的概念,兩者實則存在相關性,尤其是對金屬等各向同性彈性材料的相關性非常明顯。
通常混凝土由水泥砂漿以及骨料等充分混合而成,屬於各向異性的非均質材料。但混凝土強度是混凝土總體性能的體現,且長期的現場試驗表明,表面強度存在較高的離散性,其回彈值越高,抗壓強度也就越高,兩者存在特定的聯繫。
2 利用回彈法測量混凝土的抗壓強度的優勢
2.1 操作簡單,快捷適用
目前內部公認最佳的測試混凝土強度的技術是鑽芯取樣法,能夠直接採取混凝土內部樣品展開科學分析。但這種方法存在的缺點也很明顯,其一,鑽探取樣的原理決定了這種方法會破壞混凝土主體,以便在試驗過程中捕獲結果,對後期使用十分不利,且會加重維護成本,實用性較差。其二,該技術具體的操作流程較多,實施起來比較複雜,必須先掃描放置,且需要較高的後期處理水平,周期長,不利於實際使用。但回彈法依據能量守恆,檢查由錘子擊中混凝土後彈起的高度,實施簡單、造價低,實用性強、適用範圍廣,既為項目節省了成本,又能縮短後期處理的時間,有利於加快項目進度。
2.2 測量結果直觀,真實性高
我國建築行業通常以預留混凝土試塊的性能作為評估混凝土強度的指標之一,該方法的缺點在於預留的混凝土試塊通常只在實驗室中出現,且有特定的環境維護工作,導致它與施工現場的混凝土使用環境不同,強度與測試不一致。且混凝土試塊的某些部件在成型條件和驗收方面受到相關的限制,與現澆混凝土存在較大差異,最終測試的抗壓強度容易產生變化。
測試塊測量僅可在某些條件下用作參考值,並不能反映混凝土的抗壓強度值,最終的測試不能保證結果的準確性。但回彈法可以目視回彈距離,從一定程度上反映混凝土的強度,對於品質相差較大的樣品,其測量結果十分直觀。
3 影響回彈法檢測混凝土抗壓強度的主要因素
3.1 現場測量環境溫度的影響
環境溫度不僅與回彈現場環境有關,而且與測量設備自身環境有關,通常回彈設備的工作溫度為-4~40℃。
測試現場的環境需要保持清潔,平整度好,儘量不採用鬆散、油垢、坑窪的測量表面。若受條件限制不可避免,必須先使用磨刀石進行平滑打磨,然後再進行反彈作業,否則容易導致測量結果比實際結果低。考慮混凝土表面的乾燥程度,因為混凝土的含水量也決定著其表面硬度,含水量較高的混凝土表面硬度偏低。在比較潮溼的工作條件下,應在一定的自然乾燥處理後再展開測量作業。
3.2 混凝土養護方式的影響
混凝土修復養護工作具有重要意義,且對測量工作的結果具有較大影響。統一樣品的日常維護方法不同,容易導致最終測量結果的差異。在混凝土的養護中,常用標準化養護、自然保護和蒸汽養護三種方式,其中標準化養護方式與自然方式下的養護結果差異明顯。
4 利用回彈法檢測混凝土抗壓強度的操作要點
4.1 控制回彈法測量混凝土的樣品
回彈法檢測的對象通常是混凝土結構的一部分,因此要確保測量結果的普遍性和可靠性,選取的部分應具有較高的代表性和普遍性,如果使用表面缺陷的混凝土部件用於測試,該部件不具有普遍性,影響測試結果的準確性。因此不可使用表面缺陷的混凝土構件作為檢測對象,對其他特殊情況的損壞應採取特定的測試方法。
4.2 抽取測試構件
檢測組件時有許多要測試的元素,因此通常使用採樣方法。抽樣測量法需要基於較高的隨機性和代表性。將要測量的結構或組件可以分為單一對象的檢測以及批次樣品檢測兩種類型,前者通常用作獨立結構的檢測,如單個元件具有較差的混凝土強度可靠性時選取這種方法,而後者通常用於經過相同生產環境的批量試驗,尤其對於具有相同強度的混凝土構件,抽樣檢測的樣品數量至少為所有構件的30%及以上。
4.3 測試區間的科學選取
測試樣品的區間選取具有重要意義,在測試混凝土時,技術人員必須選擇大於5的測試間隔,試驗區域應結合考慮混凝土的實際試驗要求,進行相應的布局,確保400cm2以上的區域的組件長度超過3cm,確保測量範圍的數量超過10個標準,還需要根據實際情況增加或減少,調整測量範圍。選擇精確的檢測範圍後,必須調整混凝土回彈設備的水平性,以確保測試結果的均勻,保證測試環境的清潔,乾淨無汙染物、沉積物,提高測試結果的可靠度。
4.4 結合回彈法適當地改善鑽芯法
如前所述,鑽芯取樣法也是測試混凝土抗壓強度的常用方法。該方法通過鑽探取樣,研究分析混凝土內部成分,確定其結構強度,但會造成混凝土結構的損壞,加重檢測成本。回彈法則是無損檢測,因此可將這兩種方法組合使用。在某些項目中,使用膠合板作為模板通常會在混凝土表面上產生許多小孔,對混凝土的表面壓縮密實度有較大影響。在這種條件下,通過使用鑽探取樣法會導致後續進行的回彈法的結果的降低。因此,需要在使用鑽探採樣法的同時,測試測量樣品的內部和外部強度,保證兩種方法的結果統一。
4.5 依據勘測數據計算混凝土強度
通過參考根據回彈法測試混凝土抗壓強度的技術方法,總結出通過部分組件測量混凝土強度轉換值的具體方法。如要測量特定區域或得到專用測試強度曲線,最好使用專用曲線表來獲取適當的數據。在用於測試混凝土抗壓強度的回彈法相關技術規範中,概述了適用於全國的載荷強度曲線,並且根據一般曲線表獲得了混凝土強度轉換表。通過長期的實際應用總結出以下結果:全國範圍內使用的曲線的一般類型應考慮到各種原材料的條件,不同區域的某些材料以及在該地區的氣候條件下更敏感的特殊曲線,應矯正補償區域數據,使用校正曲線更好地得出該區域的對應的實際強度曲線。在計算部件的混凝土強度的平均值時,必須注意選擇至少10組數據來計算強度值,削弱結果的偏差。若選區的數據小於10組,則規定混凝土強度值即是對應測試區的最小混凝土強度的轉換值。而當所選測試區域的數量大於10組時,規定混凝土強度值將等於所有組件區域平均強度-1.645,再將結果與標準差相乘即得到最終結果。
5 結語
回彈法檢測混凝土強度的方法因操作簡單、成本低、周期短、適用性強而被廣泛推崇。相關人員應進一步探究使用回彈法檢測混凝土強度的具體流程,優化部分操作環節,力求改善與創新,提高回彈法的可靠性,保障工程的質量。