混凝土回弹测强方法与规范.

回弹法检测混凝土抗压强度技术规程相关问题的思考北京建筑工程学院宋少民混凝土结构回弹检测抗压存在的问题与思考问题的提出近年来，越来越多的混凝土搅拌站和施工单位抱 怨混凝土回弹检测抗压强度存在的问题，具体说有 以下两个方面：1、掺加粉煤灰的泵送混凝土用回弹法测定的强度经常 出现不合格，但实际结构中混凝土的强度合格。I2、有些地区建筑管理与质量监督部门不按照GB/T 50344建筑结构检测技术标准规定，明明试块 强度合格，抽检组数也够，动不动就回弹测强，一 测就不够，然后就钻芯、就走关系。清华大学廉慧珍教授2007年在混凝土发表学术论文质疑“回弹法检测混凝土抗压强度” o主要观 点有以下几个方面：仁材料的硬度和强度不是同一个概念。同一种匀质材料的硬度和强度之间有一定的相关 性,而不同材料的硬度和强度之间不能建立相关的关 系;同样水胶比的砂浆和混凝土是不同的材料，砂浆的 硬度最多只可能与砂浆强度有一定的联系，而相同水 胶比的砂浆强度和混凝土强度的关系却依浆骨比和砂率的不同而异。2、混凝土碳化层和该混凝土更是不同的材料，混凝土碳化层的硬度和内部混凝土的强度没有关系，再基于碳化层的硬 度引进折减系数”来推算混凝土的强度,在概念上是错误的。这个碳化层”的硬度及厚度和混凝土的强度并没有关 系,对于混凝土的强度来说是没有意义碳化对混凝土的影响主要并不是强度,因为只要在 掺用粉煤灰后把混凝土水胶比降低到一定程度,28d 抗压强度无疑是会满足设计要求的，而且由于现场浇筑混凝土温度的影响,掺粉煤灰的混凝土实际强度总是会比标准养护的相同掺粉煤灰的混凝土试件 强度高，并与碳化无关。碳化本身不会造成混凝土劣化，但是Ca (OH) 2碳化后分子体积大约可收缩20%,如果先产生干燥收缩，随后再加上碳化收缩,可能在 约束条件下产生开裂:更重要的是，钢筋在碱性环境 下的稳定性会因碱度降低而受到破坏，引起锈蚀。3、混凝土是复杂的多相非均质材料,回鏗值和抗压强度之间没有唯一的关系;不只是不 同强度等级的混凝土没有相同的硬度-抗压强度关系，而且相同强度等级的混凝土也没 有相同的组成和微结构;即使给定的混凝土,也会因骨料和基体之间的硬度不同以及骨料在矿物学上的变化而有不同的回弹值。合理的方法是对每一种混凝土都标定其强度-硬度关系当用回弹值估计现场混凝土的强度时，必须和标定时的试验步骤与环境条件相似” O把定到规范中的回弹值-抗压强度关系表格或公式作为通用标准是欠妥当的。回弹测强标准编制组成员的回应弹法推定的混凝土抗压强混凝土的抗压强度与其测区的回弹值（表面 硬度）之间有一定的关系.该关系是以大量 的试验数据为依据并考虑其他影响因素，通 过回归分析而建立的混凝土回弹值与抗压强 度之间的数学表达式。回弹法用于检测混凝 土的抗压强度已在我国得到了广泛的应用， 实践证明.采用回值.对于处理工程质量问题具有十分重要的 意义。尽管碳化会提高混凝土的抗压强度，但碳化对混凝土表面硬度的影响更大。回弹法是研究混凝土的表面回弹值与混凝土强度之间的关系的，它研究的对象就是混凝土,而不是混凝土中的砂浆。况且回弹规范中规定在每个测区选择有效的16个测点，计算时 去掉3个最大的和3个最小值剩余10计算平均值,已经考虑了石子和气孔对回弹值的影响。当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差还可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。廉慧珍教授的答复引用毛泽东的话：时代在变化，过去我们 熟悉的东西有些要闲置起来，而有些我们 不熟悉的东西要尽快熟悉起来。引用王宏甲中国新教育风暴的话：对 一个理论的反驳即对问题的任何认真的尝试性解决的反驳始终是我们接近真理的前进一步。 “把混凝土当作宏观均质且各向同性的材料”,过去在混凝土组分不是这么多、 水灰比比较大、总体强度等级比较低、生产和施工控制也没有现在这样复杂的情况下，还算可以，而现在情况正在起 着很大的变化，混凝土的非均质性表现 得更加突出。不管发明者是谁，在混凝土中使用回弹法总是从金属材料移植过来的，尽管工业上的金 属材料也并不是理想的绝对均匀体，毕竟混凝土和金属材料的力学性质和匀质性相差得左去连金属的表面硬度都很难测准，何况混凝土？表面硬度的检测在金属工业中主要也是用来评价材料匀质性、加工性.并不用于检测其强度。有的工程在剔除表面“碳化层”后再检测回弹值，反而比未剔除时的还要高。更重要的 是，“碳化”层确实是与混凝土本体不同的两种材料，“碳化层”的硬度和混凝土强度之间不可能有相关关系。因此用对“碳化层”的回弹值根据“碳化层”厚度修正的强度值的方法是不能用的。这是科学概念问题：不同材料的硬度与 强度之间是没有关系的，材料的表面硬 度和材料的厚度也是没有关系的。由于碳化前沿确定的 难，目前现场量测方法 实在不能为准。混凝土 比砂浆碳化前沿更加曲 折，如图3、图4所示。 当碳化深度较大时，打 磨除去碳化层也不现实图4建场朋嚥皴壯芯祥靴榊需要说明的问题碇结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)和碇强度检验评定标准(GBJ107)的规定:判定磯质量是否合格的基础是标养的磯立方体抗压强度或同条件养护试块的立方体抗压强度，而更能反映实体工程碗强度的是同条件养护试块的立方体抗压强度。所以严格按规范要求作好同条件礎试块的制做、养护、试压等工作，是确保殓实体质 量的最佳保证。依据GB50204-2002用回弹法测强可以在碇试件强度评定不合格时采用,其结果是对碇实体质量达不到设计要求时，进行结构强度复核的处理的依据；而在重要结构部位,不管标养试块和同条件养护试块的强度评定合格与否,均应对其进行结构实体殓强度检验 JGJ/T23-2001中用回弹法测得的碗强度换 算值、平均值、标准差及强度推定值，均不 参加碇抗压强度的评定，只作为处理碇质量 问题的依据。既然回弹法测强度不作评定 依据，回弹法测强报告也不做评定,那么我 们如何评价回弹法测强结果呢？当回弹法测强报告中有关数据不能满足设计要求时，不要轻易进行处理，应当先请设 计人员核算或采用其他方法（比如钻芯取样 测碇强度）进行检测，的确达不到设计要求, 也不能满足使用功能要求时，再请专业人员做出处理。现今因水泥强度高、水化热大、混凝土水胶比较低，即使很薄的构件（例如厚度10 cm的楼板;混凝土中的温度都不会是*!*旦定的20C,不论是高还是低，实验室检测的指标和现场构件中混凝土的性能差别都会较大。例如，当混凝土内部温度较高时，对不用或少用矿物掺和料的混凝土抗压强度，构件中的要低于实验室标准试件的，用实验室指标验收就会不安全；使用矿 物掺和料的，则相反。粉煤灰掺量对回弹测强误差影响浙江省建筑科学设计研究院徐国孝，丁伟军研究得出结论：其它掺量基本不变，粉煤灰单掺达35%50%时，制作混凝土立方体试块（粗骨料为碎石）24组，用回弹仪测试、试压、碳化深度测试后,按泵送混凝土测强曲线计算，发现其平均相对误差和相对标准差都很大。而粉煤灰掺量在10%-15% （共计155组数据）以及单掺25% （共计27组数据）时，其平均相对误差和相对标准差在地区测强曲线误差要求范围内。因此粉煤灰单掺超过30%时，泵送混凝土测强曲线已不适用。解决问题的途径各地针对目前预拌混凝土中矿物细粉掺和料掺加量较大的趋势，制定符合本地区混凝土结构物回弹测强实际情况的测强曲线.克服III目前的问题。下面对北京地标与新行业标准 泵送混凝土测区强度换算表进行比较。行业标准:瓜测区混凝土强度换算值（MPa ）平均回弹值平均碳化深度彳a (mm)00.51.01-52.02.53.03.54.04.55.05.5639.042.141.340.539.738.93&137.436.635.935234.533.833.239.242.541.740.940.139.33&537.737.036.335.534.834.233.539.442.942.141.340.539.73&938.137.436.635.935.234.533.839.643.442.541.740.940.039.33&537.737036.335.534.834.239.843.842.942.141340.439.638.93&137.336.635.935.234.540.044.243.442.541.740.840.039.238.537.737.036.235.534.840.244.743.842.942.141.240.439.63&838.137.336.635.935.240.445.144.243.342.541.640.840.039.23&437.736.936.235.540.645.544.643.742.942.041.240.439.63&838.137336.635.840.846.045.144.243342.441.640.840.039-238.437.736.936.241.046.445.544.643.742.842.041.240.43963&838.037.336.541.246.845.945.044.143.242.441.640.739-939.13&437.636.941.447.346.345.444.543.742.842.04L140339.53&73&037.2孕M回徹值槽区混健土强度换算值(MPa)平均碳化洙度備(mm)0.0 | fl. S J 1.01.5 | 2,02.53,03. 54.04 5 J 5. 0(5-36.039. 439. 43& 737. 937. 23& S35, 835- 134. 533. 833.23Z53】934 339. 639. 83&. 038. 337. 536. R36. 135 434.8S4. 133.532.832.231. C30. 840. 11 39 438. 637, g37- 236535. &35I34. 433.853. I32. 53t. g46 040.339. 739. 03& 23741. 640.840.036 237,837. 036. 335. 735.034. 333, 733.040. B41. 941. 140. 339. 638迪137. 436. 736. 035-334634. 033, 34L042.341. 540. 739.939.238. 437. 737. 036. 335.634.934.333. 64L 242. 641. 41. 040. 339- S38. 83& 037- 336. 635.935. 234. 533. 94U443.042241. 440. 639,$9138. 337. 6珂936.235. 534. 834.245.055.654.553.452.451.350.349.348.347.446.545.544.643.845.256.155.053.952.851.850.749.748.847.846.945.945.044.145.456.555.454.353.352.251.250.249.248.247.346.345.444.545.657.055.954.853.752.751.650.649.648.647.746.745.844.945.857.556.455.354.253.152.151.050.049.048.147.146.245.346.05&056.955.754.653.652.551.550.549.548.547.546.645.746.258557.356.255.154.052.951.950.949.948.947.947.046.146.459.057.856.755.654.553.452.351.350.349.348.347.446.446.659.558.357.256.054.953.852.851.750.749.748.747.846.846.860.058.857.656.555.454.353.252.251.150.149.14&247.247.060.059.358.157.055.854.753.752.651.650.549.54&647.645. 049.948, &48. 047. 146. 245. 3 1 44 4：43 S12.842. 041. 240. 439. 45.250. 349. 34844化44545. 744.843-94乳142,341. 540. 739. 945. 450. 649. 74& 747846. g46.045. 144.343“ 542.641. 811.040, 245, 651. 050. 149. 14& 247.346445.514.643a 843. 042. 141. 340. 645. M.450. 549.54& 647. 646. 745.94544.143. 342. 5-1.7血946, 051. B50.94994& 948. 047. 1如245.344.543. 642. 842.041.246252,25k 250. a4934& 447546.645. 7448U. 043. 142. 34L546.452.6SL B50749. 74& 847.8佩946.045.244. 343.542. 641.846653.052. 051. 050. 14914 8. 247.346.445.544643.843.042,246. 853.452,451.450. 549.548647.64&745.945.044. 143.3 |42x547.053352.85L850. 849948.94&047. 14& 2伍344. 543.64.2.850.060.060.060.060.060.060.060.059.35&157.055.954.853.750.260.060.060.060.060.060.060.059.858.657.456.355.254.150.460.060.060.060.060.060.060.060.059.057.956.755.654.550.660.060.060.060.060.060.060.060.059.558.357.256.054.950.860.060.060.060.060.060.060.060.060.05&857.656.555.451.060.060.060.060.060.060.060.060.060.059.258.156.955.851.260.060.060.060.060.060.060.060.060.059.758.557.356.251.460.060.060.060.060.060.060.060.060.060.058.957.856.651.660.060.060.060.060.060.060.060.060.060.059.45&257.151.860.060.060.060.060.060.060.060.060.060.059.85&757.552.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.059.157.950.881.860.659. S5S.357. 256.255.154.05352,05LO50. 141151458.857,6$6.5SS.S54U53M5緘51MSM49.55L25925&056.955,954.853852.751.?5049851.459.658.457.3轨255.2M.151152.151J50.151.660.05S.857.756.655. S54.551552.5SL550.551.8=59.5$&】57.0阪954.953.852$1.850.852059.755.55?. 456.355.354.2S3. 252 251.252. Zrvnm5& 957.85C.755654.553.552-5SL5 *1 T52.453.3&7el&6.055.0九9$29SL952.55175& 657.$眦455.354.353,252,2 iRm% i% i% i% i35.560.039.566.043.571.947.577.735.660.239.666.143.672.047.677.935.760.339.766.343.772.247.778.035.860.539.866.443.872.347.878.235.960.639.966.643.972.547.978.336.060.840.066.744.072.648.078.536.160.940.166.944.172.848.178.636.261.140.267.044.272.94&278.836.361.240.367.244.373.148.378.936.461.440.467.344.473.248.479.136.561.540.567.544.573.448.579.236.661.740.667.644.673.548.679.336.761.840.767.844.773.748.779.536.862.040.867.944.873.848.879.685.059.95& 757.656,555.259.15&Q56.955459.658.457,355. 6一1 N59, gS&. 757,655. S5?. I58.056.039.5弘456.259.958.75乩459.156.659.55鼠8 59.9行业标准要点:本规程不适用于表层与内部质量有明显差异 或内部存在缺陷的混凝土强度的检测。2.1.3测区混凝土强度换算值由测区的平均弹值和碳化深度值通过测区强度换算表得到的测区现龄期混凝土强度值。2丄4混凝土强度推定值相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95%的构件中的混凝土强度值。4.1.5当检测条件与附录A. B. C的适用条件有较大差异时,可采用同条件试块或钻取混凝土芯样进行修 正,试块或钻取芯样数量不应少于6个。试块边长为150 mm ;芯样公称直径宜为100mm ,高径比为1 ,芯样 应在测区内钻取,每个芯样只能加工一个试件,计算时,测区混凝土强度换算值应乘以修正系数。“一修正系数，精确到as ;5. 0.1计算测区平均回弹值,应从该测区的16个弹值中剔除3个最大值和3个最小值,用余下的10弹值按下式计算:1O1=11O非水平方向检测混凝土浇筑侧面时,应按下式修正:=Rma +心回弹值测量4.2.1检测时应注意回弹仪的轴线应始络垂直于混凝土 检测面,并且缓慢施压不能冲击,否则回弹值读数不 准确。4.2.2本条规定每一测区记取16点回弹值,它不包含弹 击隐藏在薄薄一层水泥浆下的气孔或石子上的数值, 这两种数值与该测区的正常回弹值偏差很大,很好判 断。同一测点只允许弹击一次,若重复弹击则后者 弹值高于前者,这是因为经弹击后该局部位置较密实, 再弹击时吸收的能量较小从而使回弹值偏高。碳化深度值测量4.3.1本规程附录A中测区混凝土强度换算值由 弹值及碳化深度值两个因素确定,因此需要 具体确定每一个测区的碳化深度值。当出现测 区间碳化深度值极差大于20mm情况时,可 能预示该构件混凝土强度不均匀,因此要求每 _测区应分别测量碳化深度值。4.3.3高强混凝土强度高,表面硬度大,加之表 面比较致密,经过大量实验,碳化对其影响很 小,因此不用考虑表面的碳化。行业标准要点:6. 1.2有条件的地区和部门，应制定本地区的 测强曲线或专用测强曲线，经主管部门组织审 定和批准后实施。检测单位应按专用测强曲线、 地区测强曲线、统一测强曲线的顺序选用测强 曲线。地区测强曲线：平均相对误差(5)不应大于14.0 %，相对标准差(er)不应大于17.0 % ;其中高强混 凝土地区测强曲线：平均相对误差(5 )不应大于 士&0 %,相对标准差(er)不应大于10.0 % ;行业标准要点: 7混凝土强度的计算7. 1构件第冷测区混凝土强度换算值，由本 规程附录A、附录B、附录C查表得出。7. 2构件的测区混凝土强度平均值应根据各 测区的混凝土强度换算值计算。当测区数 为10个及以上时，应计算强度标准差。平 均值及标准差应按下列公式计算:7=177 1新行标要点7.0.3结构或构件的混凝士强度推定值(人J应按下列公式确定:1当该绪构或构件测区数少于10个(7.O.3-1)f 二J Cll J CWJ11U1式巾兀即一枸件巾最小的测区混凝土股度换算值。2 结构或构件的测区强度值中出现小于lO.OMPa时：faie lMpa(7.0.3-2)3当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时,应按下列公式计算:(7.0.3-3)注:结构或构件的混擬土强度推定值是指相应于强度换算值总体分布中保证率不 低于95%的结构或构件中的混凝土抗压强度值。关于推定值公式的合理性等的不断探索和更正。标准是人定的和人的认识水平有关参与制定标准的各个人会因其经历和认识的差异，但是作为标准规范的管理和执行者，却应当有天变不足畏，祖训不足法，人言不足恤汀（温家宝总理谈改革、创新时引用王安石语）的精神。混凝土注意控制好配合比、工作性、振捣、模板、养护等环节，例如加强早期养护.保证14天养护 控制碳化深度。症结所在目前存在问题的根源在于以下几点:1.混凝土结构非破损测定强度不满足要求责任不能完全由混凝土搅拌站承担,客观的说大部分责任应该有施工单位负责。相关规范对此责任划分不明确.混凝土搅拌站与施工单位不平等的生意关系造成目前一有 问题搅拌站只能当替罪羊的局面。2.施工中肆意加水.不规范振捣.模板缺陷.养护的缺失造成混凝土面层质量差是造成混凝土回弹测强不合格的主要原因。解决问题的途径相关混凝土施工与质量验收标准规 范必须明确只要混凝土搅拌站预留试件 强度合格、混凝土拌合物和易性良好，含气量在正常范围，施工和监理单位应该对混凝土结构回弹测强不合格负主要责任。