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回弹检测——学懂这篇文章,你可以测更准

回弹法是检测混凝土抗压强度最常用的无损检测方法之一,它以轻便快捷、对结构影响小、检测速度快的优点受到检测单位的青睐,也是施工单位快速检查混凝土强度发展的常用手段。

以《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23)为基础,大部分地区均编写了符合当地实际情况的地方规程和对应的测强曲线。然而,在实际使用过程中,回弹检测结果的准确性一直饱受争议,有些地区甚至仅认可钻芯法检测的结果。但整个回弹测强曲线都是在几千个可靠数据的基础上建立的,其准确性毋庸置疑。

造成这样的情况是有许多因素引起的:一方面,大家对回弹的操作不够规范,对回弹仪的保养不够重视;另一方面,对回弹法检测的影响因素不够熟悉,不能够判断回弹的使用条件,同时不能对各类因素可能带来的影响有直观的认识。本文将对可能影响回弹检测结果的因素做系统的分析,为检测人员实际应用提供帮助。

 一、回弹法的基本原理·

在一定的冲击能量下,弹击杆冲击混凝土表面,混凝土表面产生塑性变形消耗一部分功(混凝土强度越高,表面硬度越大,塑性变形越小),另一部分功通过混凝土的弹性变形传回给弹击杆,由动能转化为弹性势能。弹击锤向后回弹的距离L’与弹击锤脱钩前的位置L之比的百分数,即是传统意义上的回弹值。

回弹原理示意图

(摘自文恒武《回弹法检测混凝土抗压强度应用技术手册》)

朗睿科技生产的系列回弹仪,其中225型中型回弹仪用于普通混凝土检测,450型(或550型)高强回弹仪则用于高强混凝土检测。试验发现,中型回弹仪弹击下,高强混凝凝土表面难以发生较大的塑性变形,各强度下回弹值接近,难以区分。因此,高强混凝土需采用高能量回弹仪,使混凝土表面具有明显的塑性变形耗能。使用过程中,应加以区分,不要混用。

 二、回弹仪对回弹值的影响·

整个弹击过程中,弹击能量主要由混凝土表面的塑性变形消耗,同时还有少部分能量被弹击锤和指针移动过程中的摩擦、弹击锤克服空气阻力、混凝土构件测震颤、弹击杆在混凝土表面的的移动而消耗。正常情况下,后者在能量消耗过程中占比较小,可以忽略不计。

对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件,弹击能量大部分将消耗到构件震颤上,回弹值显著下降,回弹检测中应尽量避开该类构件。如厚度较小的楼板回弹,应考虑到该部分降低因素。弹击过程中应在弹击杆接触混凝土表面后,缓慢施压,防止弹击过程中产生过大移动造成能量消耗。

回弹仪在长期使用过程中,弹击杆和指针会累积较多灰尘,此时摩擦消耗的能量将无法忽视。若回弹仪疏于保养,回弹值会较大幅度降低。因此回弹仪弹击超过2000次(约12个构件)应进行一次保养。值得强调的是,不能单纯以回弹仪率定不合格作为是否保养的依据:钢砧的硬度较大,弹击返回的能量较大,摩擦的损耗占比反而较低,若因摩擦耗能导致率定值较低,实际回弹检测时,已经对结果产生了较大影响。

率定的主要作用:1、检测回弹仪自身的加工精度;2、检测回弹仪的稳定性;3、检测回弹仪是否损耗;4、检测冲击能量是否满足规范要求。从这点可以看出,率定值为常规检验回弹仪工作性能的基本数据,但仍然不能忽略常规保养,保证回弹仪在最佳工作状态。

 三、养护方法的影响因素·

我国混凝土常用的养护方法主要有标准养护、自然养护以及蒸汽养护。混凝土在潮湿环境或水中养护时,由于水化作用较好,早期及后期强度比干燥条件下养护高,但表面硬度由于被水软化反而降低。

根据陕西省建筑科学研究院的相关研究,尽管蒸汽养护使混凝土早期强度增长过快,但表面硬度也随之增长,在排除混凝土表面硬度和碳化深度的影响后,蒸汽养护的回弹值与强度关系与自然养护基本一致。因此规范规定,蒸汽养护出池经自然养护7d以上,且混凝土表面为干燥状态,规范仍然适用[1]。从另一方面讲,蒸汽养护出池后7d内,检测时间越早回弹值越有可能偏低。实际检测中考虑该因素影响。

 四、湿度的影响因素·

潮湿状态导致混凝土表面含水率较大,混凝土表面硬度被软化,回弹值偏低。混凝土强度越低,潮湿状态对回弹值的削弱越大[1]。笔者曾对某隧道C25混凝土衬砌进行比对试验,强度推定值<10Mpa,而实际钻芯检测强度为30Mpa左右。因此,对潮湿的地下室或隧道低强度等级构件应谨慎使用回弹法检测,现场应能保证抽湿7d表面干燥状态下进行回弹检测。仅通过抽水或局部临时表面烘干很难规避湿度对回弹值的影响。

 五、碳化的影响因素·

自然养护下的混凝土构件,表面氢氧化钙与空气中二氧化碳作用,形成硬度较高的碳酸钙,此过程为混凝土的碳化。碳化的表面混凝土硬度高于混凝土内部,从而导致回弹值偏高。规范中,将碳化深度作为考虑因素修正强度推定值。大量试验表明,碳化深度大于6mm后,回弹能量的大小不会再发生显著增加,因此统一按照6mm修正。

值得注意是,碳化检测过程中,容易出现假性碳化的情况,严重影响混凝土的检测精度。当使用了酸性隔离剂(如机油),或混凝土未很好得到养护,水泥未充分水化,均会导致混凝土表面缺少氢氧化钙而不成碱性。此时利用酚酞试剂检测碳化深度就会产生很大误差。

 六、龄期的影响因素·

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23)中规定规范的测强曲线的适用范围为14d~1000d,超过龄期范围的构件之所以无法直接是使用是因为超过了建立测强曲线所用混凝土试块的实际涵盖龄期。规范同时给出了解决该问题的准确方法,即进行钻芯修正。

《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-2015附录K同样给出了老龄混凝土回弹龄期修正方法。考虑到混凝土的老化,对不同龄期的混凝土强度值乘以小于1的修正系数。部分项目对比表明,该方法检测结果偏于保守,考虑到老龄期混凝土耐久性明显降低,适当的保守验算有利于建筑的长期使用。

 七、关于非水平方向回弹相关问题·

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23-2011)中仅可对非泵送混凝土可进行角度修正。查阅相关文献认为:泵送混凝土流动性大,浇筑后会形成底部骨料多,上部水泥浆多的形态,因而侧面回弹较为合理。然而,随着泵送技术和外加剂的不断发展,并且有严格的离析指标的控制,当下已经很难发生上述情况。在广东省地规《回弹法检测泵送混凝土抗压技术规程》(DBJ/T 15-211-2021)的编制过程中,主编单位经过大量试验论证得出,泵送混凝土也同样适用于角度修正,这在规范中也有体现。

因此,楼板构件的混凝土强度,同样也可通过竖向回弹修正进行检测。值得注意的是,广东省同样取消了浇筑面的修正系数。这是考虑到当下泵送混凝土的质量,侧面状况和底面状况并无较大差别,可不进行修正。同时,混凝土表面粗糙不平,很难进行回弹;对既有建筑而言,楼板表面的找平装修也使得浇筑面回弹难以实现。

 八、回弹检测在既有建筑鉴定中应用的注意事项·

老龄建筑混凝土强度检测优先采用钻芯法,无法大量钻芯情况下建议采用回弹钻芯修正法。完全无法钻芯的情况下使用《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-2015附录K中的折减系数。

既有建筑往往表面批荡抹灰,现场需要打磨至混凝土表面。普通的打磨方法无法保证混凝土表面良好,总会存在较多的坑洞。想规整的在每个测区内布置16个测点几乎不太可能,在不违背规范对测点距离要求的情况下,可以适当让测区内测点无序排列。测点的布置应回避混凝土坑洞、起伏不平或污渍。同时应当注意,打磨后表面灰尘如果没有清理,回弹值会整体偏低,影响检测结果。

 九、总结·

作为最普遍的无损检测法之一,回弹法有着无可比拟的优势。但是,回弹又是建立在测强曲线基础上的间接方法,使得许多检测人员无法更深刻的体会回弹检测的本质,从而造成大量的误解。在回弹检测不准确的情况下,总是把原因归结于方法本身。检测人员应更多的从自身寻找原因,不断积累回弹现场经验,总结回弹影响因素,只有这样才能对自己的检测结果更加自信。

来源:广东省结构安全顾问

参考文献:[1]文恒武.回弹法检测混凝土抗压强度应用技术手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
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