回弹-钻芯专用曲线法检测混凝土抗压强度应用分析.pdf

水利科研 东北水利水电 2 0 1 6 年第 6 期 文章编号 1 o o 2 0 6 2 4 ( 2 0 1 6 ) O 6 一o 0 5 2 0 3 回弹一 钻芯专用曲线法检测混凝土抗压强度应用分析 汪魁峰 ( 辽宁省水利水电科学研究院， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) 摘 要 文章结合水利工程大体积、 大尺寸混凝土结构特点， 阐述如何针对具体工程利用最小 二乘法建立回弹一 钻芯专用测强曲线， 以提 高回弹法检测混凝土抗压强度精度。以具体水利工 程为例进行应用阐述 ， 应用效果理想， 为水利工程施工、 检测人员开展水工混凝土质量检测提 供借鉴和参考。 【 关键词回弹法； 钻芯法； 混凝土抗压强度； 专用测强曲线； 检测 中图分类号 T V 5 4 4 9 1 文献标识码 A 0 引言 回弹法是根 据混凝土构件表面硬度与强度 的 相关性 ，来推测混凝土表面强度的一种 无损检测 方法。混凝土结构及 内、 外 因素 ， 常会 导致单一 回 弹法检测的混凝土强度与结构实体混凝土强度偏 差增大， 比如表面混凝土含水量偏大， 回弹法检测 出的混凝土抗压强度偏低等。 钻芯法是一种 半破损 的现场检测手段 ，是一 种验证性质或修补加 固依据 的检测。它是利 用专 用钻机，从结构混凝土中钻取芯样以检测混凝土 强度、 检查混凝土内部质量( 含裂缝深度 ) 的一种 常用方法。钻芯法也是目前水利工程在检测混凝 土强度 中使 用频率很高的一种验 证方法 ，但钻孔 对混凝土结构造成局部损伤 ，因此在工程现场检 测 中取 芯数量受到限制 ， 样点的分布也要科学 、 合 理， 具有代表性， 尤其对于梁、 柱构件工程， 钻芯法 的应用更要慎重。 回弹一 钻芯法在水利工程检测中， 利用钻芯结 果修正回弹值， 可以大大提高检测精度， 是一种非 常好的检测方法。下文参照相关标准、 书籍， 结合 检测经验，分析结合具体工程如何建立水工混凝 土回弹法一 钻芯法专用测强曲线法， 以提高检测精 度， 仅供参考。 1 现行规程中对回弹法测强的规定 水利 、电力行业规程及建 筑规范 回弹法测强 5 2 计算公式 ： 1 ) S L 3 5 2 2 0 0 6 水工混凝土试验规程 。 =o 0 2 4 。 0C 0 2 4 9 7 m ( 1 ) 。 O 。 ( ) 式 中 ： 。 混 凝土 抗压 强度 ， MP a ； 测区 平均 回弹值 碳 化深度修 正后 的混 凝 土抗 压强度 ， MP a ； ( 卜混凝土碳化修正值。 2 ) D I ， T 5 1 5 0 2 0 0 1 普通混凝土强度 ： 0 =0 0 2 4 9 7 mu ( 2) 引气型混凝土强度 o =1 5 m一1 5 2 。 0 G 3 ) 1 G T T 2 3 2 0 1 1 回弹法检测混凝土抗压强 度技术规程 。= 7 = 叫 J ( 3 ) 式中 修正后混凝土强度推定值， MP a 混凝土强度推定值 ， MP a ，与碳化修正均查表 求得 ； ， 7修正系数 ，厂 第 i 个混凝土立方 体( 边长 1 5 0 I眦 ) 试块强度值 ， MP a ， 对应 于第 个试件或芯样部位回弹值和碳化深度值的 强度换算值， MP a 。 在行业规 程 S L 3 5 2 -2 0 0 6和 DL T5 1 5 0 -2 0 0 1 中，针对现场检测混凝土抗压强度都给出了回弹 法和钻芯法的具体检测步骤及数据处理方法。 2 0 1 6 年第 6 期 东北水利水电 水利科研 在 I G J T 2 3 2 0 1 1 中 4 1 6 条款提出 “ 当检测 条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，可采 用同条件试件或钻取混凝土芯样按修正量法进行 修正 ， 试件或钻取芯样数量不应少于 6 个。钻取芯 样时每个部位应钻取一个芯样 ，计算时测区混凝 土强度换算值加上修正量” ， 规程中给出了修正量 的具体计算方法。 2 回弹一 钻芯法测试专用曲线 2 1 建立专用 曲线需考量的因素 回弹一 钻芯专用曲线法，是充分利用回弹法 进行大面积扩展检测 的优势和钻芯法检测精度 高的特点 ， 将这两种方法综合运用 ， 针对具体工 程建立回弹一 钻芯法专用测强曲线 ，以达到提高 检测精度的目的。其优点有 ： 针对性强， 修正后 更加科学、 合理 ， 精度高 ； 只要表面具备回弹法 测试条件 ， 可以不受混凝土龄期限制 ； 以实体 强 度建立 曲线 ， 可 以排除通 用曲线 中未考虑 到的 其他影响 因素 。 规范中给出以混凝土标准试件抗压强度值一 回弹值作为建立曲线的基础。 结合具体工程 ， 研究 以实体混凝土构件 回弹法检测强度值 与钻芯法检 测强度值 为基础建 立关系曲线 ，用以提高 回弹法 检测精度， 但需考量以下基本因素和条件： 建筑 物建造时间早， 没留有同期混凝土试块 ， 运行时间 长、 碳化等多方面综合因素影响， 导致通用曲线回 弹法推定的混凝土强度与结构实体强度偏差相对 较大； 水工混凝土大体积、 大尺寸构件。如水库、 水电站的混凝土重力坝、 溢洪道 ， 引输水工程隧洞 混凝土衬砌， 混凝土面板坝及河、 渠迎水侧混凝土 衬砌 、 防洪墙等 ； 有足够的回弹测区数量 ， 足够 的芯样样本数量， 经计算复核相关性足够好 ； 耍 按规程合理考虑异常值剔除。 现场检测是需注意的事项如下：混凝土构 件表层和内部质量均匀 ， 差异不大； 钻芯法宜统 一 采用 1 0 0 m m， 高径比为 1 ， 避免 因尺寸不同带 来二次误差 ( 但要满足公称直径不宜小于骨料最 大粒径的 3 倍 ) ；芯样要从回弹测区内钻取 ， 先 测定回弹值、 碳化深度值 ， 然后再钻取芯样 ； 要 取回弹测区内表层芯件抗压强度值 ，若芯样内部 有裂缝或其他较大缺陷， 则要剔除该值。 2 2 测试步骤与专用测 强曲线的建立 2 2 1 测 试 方 法 1 ) 根据检测方案， 选定被测混凝土构件 ， 确定 具体钻芯取位置 ， 设为 i 处， 并逐一标识清楚； 2 ) 在标识好的钻芯位置 ， 按规程要求先进行 回弹法检测， 测区回弹值设为 ， 再根据规程要求 计算该部位测区有效回弹值的平均值 ra m ； 当回弹 仪在非水平方向测试时，要按相应规程要求修正 为水平方向值 m M ， 该值要与对应位置芯样强度值 一一 对应 ； 3 ) 回弹法测试完毕 ， 在该回弹测区内钻芯取 样 ， 并按规程要求在试验室内养护、 成型及试验 ， 测得混凝土芯样强度 ，根据厶 推定结构混凝土 抗压强度 ； 2 2 2 专用测强 曲线的建立 1 ) 建立以混凝土抗压强度值f N 为纵坐标 ， 以 回弹值 m 为横坐标的直角坐标系， 在该坐标系中 点绘 出 散点图， 根据散点分布规律选取合适 的专用测强 曲线方程 ，宜选 用幂 函数 、指数 函数 式， 也可选用对数函数式。 8 ， ： m f = Ae 柑 ( 2) f c c N= A ( m ) + B ( 3) 式 中 ： 混 凝 土抗 压 强 度 ， MP a ； m 测 区 平均回弹值； A、 B 试验常数。 2) 通 过计 算得到专 用测强 曲线 方程 ， 再 将所 有测得的回弹值代入该方程，推定所测回弹值对 应的混凝土抗压强度值 ； 3 ) 根据推定出的混凝土抗压强度值 及测区数 n ，计算结构中混凝土平均抗压强度 ， ， 标准差口 和 变异系数 C ， 以此评估结构中混凝土强度和均匀性。 3 实例及分析 3 1 现场测试方法及数据处理 某水库溢洪道建于 1 9 6 9 年，为钢筋混凝土结 构。 共 7 孔， 每孔净宽 1 0 m。 溢洪道由上游段、 闸室 和下游段组成。由于建设久远， 部分资料( 如混凝土 强度等级等 ) 不全 ， 为鉴定其安全性开展 了现场安 全检测： 首先选定被测混凝土构件， 确定具体钻芯 位置并进行标识 ， 然后在拟钻芯位置采用中型回弹 仪进行强度测试，并在该测区钻取 1 o o t i l t 1 直径 5 3 水利科研 东北水利水电 2 0 1 6 年第 6 期 的混凝土芯取样， 成件深度 1 0 1 2 0 In lT l 。 钻芯位置 回弹测 区有效 回弹平 均值 m N 和对 应位置 混凝土 芯样推定立方体抗压强度 ， 具体结果见表 1 。 表 1钻芯部位回弹值及推定混凝土抗压强度结果 项目 引渠段边墙 闸室控制段 左边墙 右边墩 右3 支墩 陡槽段 左边墙 右边墙 mh 4 5 5 4 4 8 3 9 3 3 9 7 4 2 8 3 9 1 3 5 2 3 2 6 3 5 6 3 6 2 厶3 5 5 3 7 0 2 2 7 2 5 9 2 6 1 2 5 5 1 3 1 1 4 0 1 7 1 1 6 8 3 2 专用测强 曲线的建立及选择 根据表 1中数据， 建立 _ 脚 直角坐标系， 并 绘制散点图见 图 1 ，根据散 点的分 布规律 ， 按 S L 3 5 2 规程，专用测强曲线选用幂函数式方程， 采 用最j J -乘法计算。 经计算 ， 得 专用测强曲线方程为： 幂函数方程 。 j v = O 0 0 0 2 1 m h , ”， R = 0 9 9 4 9( 4 ) 指数函数方程 7 ： = 0 9 3 7 e n o e o 鼬 m ， R= 0 9 9 4 7 ( 5) 式 中： 尺 相关系数。 可见幂函数方程和指数函数方程相关性均很 好 ， 选 择幂 函数作为该溢洪道 混凝土强度回弹钻 芯法检测专用测强 曲线 ，曲线与散点 的拟合程度 见 图 1 。 图 1 混凝土抗 压强度推定值 与 回弹 法检测强度值 关 系曲线 3 3 应用效果分析 利用建立曲线的 1 O 个回弹值和芯样强度值 ， 采用不同的计算方法，得到的混凝土强度推定值 见表 2 ， 相应曲线见图 2 。由表中数据和图 2 可见， 针对该工程建立的回弹一 钻芯专用测强曲线得到 混凝土强度推定值总体偏差较小。 4 结语 1 ) 结合具体工程建立回弹一 钻芯专用曲线， 可 以提高回弹法检测混凝土抗压强度的准确性 ， 而 且可以放宽龄期约束，可以排除通用曲线中未考 5 4 表 2 采用不同计算方法推定混凝抗压强度值统计结果 项目 5 I 渠 段 边 墙 闸 室 控 制 段 陡 槽 段 左 边 墙 右 边 墩 右3 支 墩 左 边 植 右 边 墙 画 弹 值脚 芯 样 强 度 值 ， _ 专 用 曲 线 堆 定 值 通用 曲 线 推 定 值 + _ 4 5 5 4 4 -8 3 9 3 3 9 7 4 2 8 3 l 3 5 2 3 2 6 3 5 6 3 6 2 3 5 5 3 7 0 2 2 _7 2 5 9 2 6 1 2 5 5 1 3 1 1 4 0 1 7 1 1 6 8 3 6 4 3 4 7 2 2 9 2 3 7 3 0 0 2 2 6 1 6 2 1 2 7 1 6 8 1 7 7 3 5 5 3 3 -9 2 6 1 2 6 6 3 0 -9 2 7 -0 2 1 9 2 0 1 2 2 4 2 3 1 3 2 0 3 0 9 2 3 3 2 4 7 2 6 5 2 3 1 l 8 6 1 6 0 1 9 0 1 9 6 + h *一 ! 潮 _ 图 2不 同曲线推定混 凝土抗压 强度值与 混凝土芯样 强度值 拟合情况 虑到 的其他 因素影响。 2 ) 该方法比较适用于水利工程领域大体积、 大 尺寸混 凝 土构件 ， 比如 水库 ( 水 电站 ) 、 闸等 拦河 坝、 溢洪道、 底板及边墙 ， 输水隧洞衬砌混凝土， 尤 其对 于结构厚度相对薄 。例如 ， 河 、 渠衬砌混凝 土 板 ， 通过建立回弹一 钻芯专用曲线可克服采用通用 曲线测试回弹强度与芯样强偏差大导致的评价误 差大的因素。 3 ) 该方 法具有专 用性 ， 建议建 立 曲线 时要 检 验回弹值与芯样强度的相关性。 参 考 文 献】 1 国家建筑工程质量监督检验中心 混凝土无损检测技术 M 北京 ： 中国建材工业出版社 ，1 9 9 6 2 J G J T 2 3 2 0 1 1 ， 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 s _ 3 陈旭东， 姚继涛， 张莹莹 浅析回弹法不确定性的根源 T 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 1 0 ) ： 2 1 - 2 3 4 C E C S 0 3 ： 2 0 0 7 ， 钻芯法检测混凝土抗压强度技术规程 s 5 S L 3 5 2 2 0 0 6 ， 水工混凝土试验规程r s 6 D L T 5 1 5 0 ， 水工混凝土试验规程I s 7 G B T 5 0 3 4 4 2 0 0 4 ， 建筑结构检测技术标准I s 8 孙志恒， 鲁一辉 ， 岳跃真 水工混凝土建筑物的检测、 评 估与缺陷修补工程应用 M 北京： 中国水利水电出版 社 ，2 0 0 4 【 收稿日期】 2 0 1 5 -1 2 - 0 3 伽娜姗娜舢枷m如 H 议 鞘 鼎 最 = _ O W 魈 堆 恹 礤