淺談混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)
2015-08-26
混凝土是一種多相復(fù)合材料，由水泥凝膠包裹粗、細(xì)骨料形成。超聲波在混凝土中傳播時(shí)，必然會(huì)因材料中折射及衍射的影響造成超聲聲速變化，引起檢測(cè)結(jié)果的不確定性。因此，不能用單一超聲聲速來(lái)推定混凝土的強(qiáng)度。
1 混凝土超聲波回彈法檢測(cè)技術(shù)
超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，是利用表面硬度、超聲聲速、碳化深度，來(lái)間接推定混凝土強(qiáng)度的一種方法。由于混凝土強(qiáng)度受許多因素的影響，要想建立強(qiáng)度和超聲傳播特性之間的簡(jiǎn)單關(guān)系非常困難，因此，超聲測(cè)強(qiáng)至今還只能建立在試驗(yàn)歸納的基礎(chǔ)上。數(shù)字式智能型非金屬超聲波檢測(cè)分析儀研制成功并批量生產(chǎn)，促進(jìn)了超聲波檢測(cè)混凝土質(zhì)量技術(shù)的發(fā)展，且因其抗干擾性好，使角測(cè)和平測(cè)成為可能。
回彈檢測(cè)法由于操作簡(jiǎn)單、且可靠性高誤差相對(duì)較小,而被廣泛的應(yīng)用于混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)中。其工作原理就是利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出的碳化深度、回彈值以及它們和抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系公式來(lái)推定混凝土的抗壓強(qiáng)度。這種檢測(cè)技術(shù)所用的儀器簡(jiǎn)單,所耗費(fèi)的費(fèi)用較低,而且操作方便從而有較快的檢測(cè)效率,在檢測(cè)過(guò)程中只要滿(mǎn)足規(guī)定的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)要求,所得的檢測(cè)結(jié)果誤差都可有效控制在15%氛圍內(nèi)。
某工程項(xiàng)目是某個(gè)學(xué)校的檢測(cè)鑒定項(xiàng)目,目的就是檢測(cè)結(jié)構(gòu)的試塊強(qiáng)度是否已達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度,因此,在現(xiàn)場(chǎng)以抽樣方式選取所檢測(cè)的柱,利用回彈儀對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的要檢測(cè)柱進(jìn)行混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè),并使用濃度為1%的酚酞酒精溶液對(duì)構(gòu)件混凝土的碳化深度進(jìn)行測(cè)定。本檢測(cè)項(xiàng)目共分100個(gè)檢測(cè)區(qū),每個(gè)檢測(cè)區(qū)分別取16個(gè)回彈值。剔除三個(gè)最大值和三個(gè)最小值然后算出平均回彈值,然后根據(jù)強(qiáng)度與碳化深度的關(guān)系曲線,從而得到測(cè)出檢測(cè)柱的換算強(qiáng)度;最后計(jì)算出100個(gè)檢測(cè)區(qū)的平均換算強(qiáng)度,根據(jù)公式從而推定出混凝土強(qiáng)度。本工程中推定出該學(xué)校所抽檢柱的推定強(qiáng)度值為25.3MPa,大于設(shè)計(jì)圖紙上的混凝土抗壓強(qiáng)度25MPa。
使用回彈檢測(cè)法過(guò)程中,根本不需要使用構(gòu)件的混凝土實(shí)際抗壓強(qiáng)度以及混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度,這就有效地避免了這兩者差異現(xiàn)象的出現(xiàn),使推定出來(lái)的混凝土強(qiáng)度更加的可靠準(zhǔn)確。因?yàn)檫@種檢測(cè)技術(shù)效率高,因此它尤其適用于工程量多的檢測(cè)項(xiàng)目。只要在滿(mǎn)足檢測(cè)要求條件下就可使檢測(cè)結(jié)果有較高的準(zhǔn)確性,但往往檢測(cè)時(shí)可能由于某些工藝沒(méi)到位而使檢測(cè)技術(shù)精度降低；從另外角度說(shuō),更高的檢測(cè)技術(shù)精度才是工程所急需要的,尤其是檢測(cè)混凝土強(qiáng)度這重要的數(shù)據(jù)。顯然通過(guò)一些技術(shù)措施來(lái)提高回彈法的檢測(cè)技術(shù)精度是尤其必要性。筆者根據(jù)多年的工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),系統(tǒng)總結(jié)了一些關(guān)鍵技術(shù)措施來(lái)提高回彈檢測(cè)技術(shù)的精度。
回彈儀的檢定。回彈儀作為回彈檢測(cè)法的主要儀器,其儀器精度將決定檢測(cè)結(jié)果的精度。因此為了確保儀器精度,回彈儀必須經(jīng)檢定單位檢定合格才能使用,每次檢測(cè)使用后必須將其在洛氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)鋼鉆上率定。操作過(guò)程中必須緩慢且均勻施壓,彈擊桿反彈后才讀取數(shù)據(jù)。測(cè)區(qū)的選取。所選取的檢測(cè)區(qū)必須是有代表性的測(cè)區(qū),必須避免測(cè)區(qū)中出現(xiàn)麻面或著蜂窩現(xiàn)象,每個(gè)測(cè)區(qū)面積適宜控制在400mm2,至于測(cè)區(qū)數(shù)量就根據(jù)測(cè)試目的而定取。
混凝土檢測(cè)前處理。因?yàn)楣こ讨兴褂玫哪０宀槐M相同,導(dǎo)致混凝土表面狀況也大相徑庭。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模板的材質(zhì)以及新舊程度都會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果精度,因此,在檢測(cè)前應(yīng)先用砂輪將混凝土表面打磨成整光潔,以此消除模板對(duì)檢測(cè)結(jié)果精度的影響。對(duì)處于凍結(jié)或濕潤(rùn)狀態(tài)的混凝土構(gòu)件,應(yīng)在測(cè)試前將其先解凍或風(fēng)干。
2 超聲回彈綜合法檢測(cè)
超聲回彈綜合法是通過(guò)分別測(cè)量聲速和回彈值來(lái)綜合推算檢測(cè)區(qū)的混凝土強(qiáng)度,它互補(bǔ)了回彈法無(wú)法檢測(cè)內(nèi)部缺陷的問(wèn)題,同時(shí)又互補(bǔ)了超聲法容易受水泥品種等因素影響的問(wèn)題,其相對(duì)單一的方法來(lái)說(shuō),檢測(cè)精度得到大大提高。這種檢測(cè)方法最大優(yōu)點(diǎn)就是考慮了混凝土強(qiáng)度的各種影響因素,并抵消部分因素的影響,如部分減少混凝土齡期和含水量的影響?？梢灶A(yù)測(cè)超聲回彈綜合法將成為代表混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)技術(shù)的方向。
雖然超聲回彈綜合法精度高,但這精度是建立在適合條件和正當(dāng)操作下,根據(jù)這種檢測(cè)法在建筑工程中的應(yīng)用體會(huì),主要?dú)w結(jié)為:實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作中,特別是已建結(jié)構(gòu)的檢測(cè)中使用該檢測(cè)技術(shù)測(cè)強(qiáng),對(duì)檢測(cè)人員要求較高,操作稍有偏差就會(huì)給檢測(cè)結(jié)果造成較大影響；這種檢測(cè)技術(shù)不適宜在環(huán)境溫度低于－4℃或高于60℃的情況下使用,對(duì)遭受凍傷、化學(xué)腐蝕等損傷的混凝土不宜使用。只要回彈法或超聲法不宜檢測(cè)的工程,綜合法也不宜使用；現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí),超聲的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)布置在同一個(gè)測(cè)區(qū)的回彈值測(cè)試面上,但探頭安放位置不宜與彈擊點(diǎn)重疊。測(cè)區(qū)相對(duì)面上的收、發(fā)探頭應(yīng)在同一軸線上。只有在同一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)所測(cè)得的回彈值和聲速值才能作為推算強(qiáng)度的綜合參數(shù),不同測(cè)區(qū)的測(cè)值不可混淆。
3 鉆芯法檢測(cè)
鉆芯法檢測(cè)技術(shù)是利用鉆芯機(jī)鉆取芯樣,然后芯樣進(jìn)行鋸切、磨平、晾干處理,再進(jìn)行抗壓試驗(yàn)從而測(cè)出混凝土的抗壓強(qiáng)度。鉆芯法檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可直接檢測(cè)混凝土內(nèi)部的質(zhì)量,比預(yù)留的混凝土試樣更接近實(shí)際,大量實(shí)驗(yàn)表明直徑、高度均為100mm的混凝土芯樣的抗壓強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)試塊的抗壓強(qiáng)度基本一致。但這種檢測(cè)技術(shù)有不足地方就是試驗(yàn)周期長(zhǎng),從抽取芯樣到得出抗壓強(qiáng)度一般要7天。根據(jù)筆者的工程經(jīng)驗(yàn),鉆芯法檢測(cè)時(shí)要注意以下這點(diǎn)才能使精度達(dá)到預(yù)期效果:抽取的混凝土芯樣要有代表性,而且應(yīng)選在結(jié)構(gòu)受力較小,無(wú)鋼筋或預(yù)埋鐵件的部位；抽取的芯樣一般都長(zhǎng)短不齊,因此,對(duì)抽取后的芯樣進(jìn)行補(bǔ)平措施；評(píng)定芯樣抗壓強(qiáng)度時(shí),以芯樣試件混凝土強(qiáng)度換算值中的最小值作為單個(gè)構(gòu)件或單個(gè)構(gòu)件的局部區(qū)域混凝土強(qiáng)度的代表值；要嚴(yán)格執(zhí)行CECS03:88鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程。
4 檢測(cè)技術(shù)精度對(duì)比
以上只是針對(duì)較常用的幾種混凝土檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討,對(duì)于混凝土的檢測(cè)技術(shù)還有后裝拔出法等等,對(duì)于這些檢測(cè)技術(shù),筆者通過(guò)多個(gè)工程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比,推定出鉆芯法檢測(cè)的精度最高,而回彈法的檢測(cè)精度較低;從現(xiàn)場(chǎng)操作難度來(lái)說(shuō),回彈法的檢測(cè)效率最高,而鉆芯法的檢測(cè)效率較低。通過(guò)對(duì)這幾種檢測(cè)技術(shù)的對(duì)比分析,筆者認(rèn)為對(duì)于整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物進(jìn)行大面積混凝土強(qiáng)度檢測(cè),可采用回彈法和超聲－回彈綜合法；對(duì)于較長(zhǎng)齡期,較大碳化的構(gòu)件來(lái)說(shuō),推薦采用后裝拔出法,該方法推定精度較好；對(duì)給超聲－回彈綜合法帶來(lái)顯著影響的鋼筋密集處或無(wú)法進(jìn)行鉆芯試驗(yàn)的構(gòu)件來(lái)說(shuō),可以進(jìn)行后裝拔出試驗(yàn)。
5結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，回彈法是目前建筑工程中對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的最簡(jiǎn)單、最實(shí)用的檢測(cè)方法，但在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意消除影響其準(zhǔn)確度的各種因素，以確保其能較真實(shí)反映被測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。
