商品混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)方法的研究

唐永新

摘要：在現(xiàn)代工程建設(shè)中，商品混凝土應(yīng)用十分普遍，對(duì)工程質(zhì)量、安全起著決定性作用，所以，必須確保商品混凝土強(qiáng)度達(dá)到工程需求。本文就對(duì)商品混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)方法展開探討，以期為商品混凝土實(shí)際應(yīng)用提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：商品混凝土；強(qiáng)度；非破損檢測(cè)方法；探究

中圖分類號(hào)：TU755.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）08-01-02

前言

商品混凝土作為現(xiàn)代工程建筑必不可少的材料，在應(yīng)用時(shí)，不同的工程對(duì)其強(qiáng)度要求也有所差異，如果商品混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)問題，就會(huì)給工程質(zhì)量造成隱患，甚至引發(fā)安全事故。因此，對(duì)商品混凝土強(qiáng)度檢測(cè)就十分必要，如何在不破損混凝土基礎(chǔ)上檢測(cè)其強(qiáng)度，就成為當(dāng)前建筑行業(yè)關(guān)注的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容?；炷潦乾F(xiàn)代建筑材料中主要的結(jié)構(gòu)材料之一，其使用量大，應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)技術(shù)為完全的工業(yè)化，因而質(zhì)量管理和控制就顯得十分的重要?；炷猎M成材料的偏差，配合比、拌和搗制以及養(yǎng)護(hù)的生產(chǎn)工藝不當(dāng)，也可能導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量、強(qiáng)度和耐久性的下降，直接危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。因此，加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)研究，加強(qiáng)對(duì)混凝土質(zhì)量控制已經(jīng)成為建筑工程技術(shù)人員所面臨的重要課題之一。眾所周知，混凝土主要質(zhì)量指標(biāo)歷來是以標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度為依據(jù)的，抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)在全世界已沿用多年，成為混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收的基本依據(jù)。

1混凝土強(qiáng)度無破損檢測(cè)理論

商品混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的目的是確?；炷翉?qiáng)度等級(jí)的可靠，以便更好的指導(dǎo)施工，為建筑施工質(zhì)量提供保障?；炷翉?qiáng)度檢測(cè)的方法有很多種，但效益最好，最受業(yè)內(nèi)人士歡迎的檢測(cè)方法為無損檢測(cè)法，這種方法不會(huì)對(duì)商品混凝土強(qiáng)度造成破壞，不損檢測(cè)結(jié)果，具有極好的強(qiáng)度檢測(cè)效果，下面結(jié)合混凝土強(qiáng)度檢測(cè)實(shí)際，對(duì)商品混凝土強(qiáng)度的無破損檢測(cè)方法和檢測(cè)技術(shù)作詳細(xì)分析?；炷翉?qiáng)度檢測(cè)以無破損為前提，檢測(cè)原理建立在混凝土強(qiáng)度和混凝土各項(xiàng)物理量之間的相互關(guān)系上，簡(jiǎn)單來說，混凝土強(qiáng)度變化與混凝土物理量之間是存在一定關(guān)系的，而找出兩者之間的關(guān)系，便是混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的目的。

國(guó)內(nèi)目前所采取的混凝土強(qiáng)度無破損檢測(cè)方法有很多，歸納為兩類后，主要包括回歸法和演繹法。生活中應(yīng)用頻率較多的混凝土強(qiáng)度無破損檢測(cè)方法堅(jiān)持以下原則：（1）建立混凝土強(qiáng)度和混凝土應(yīng)變性質(zhì)、空隙率關(guān)系；（2）通過混凝土的應(yīng)變性質(zhì)、空隙率來推斷混凝土的強(qiáng)度：（3）檢測(cè)時(shí)要注意考慮混凝土材料密度，因?yàn)榛炷敛牧厦芏纫矔?huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響，單純的依靠空隙率來推算強(qiáng)度并不可靠；（4）混凝土原材料的強(qiáng)度、材料孔結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生影響，混凝土強(qiáng)度無破損檢測(cè)中，只有將上述四項(xiàng)原則作了充分的、系統(tǒng)的考慮，檢測(cè)得出的混凝土強(qiáng)度值才會(huì)更加精確，無破損檢測(cè)才更有效。

2商品混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)概述

2.1基本原理

顧名思義，商品混凝土強(qiáng)度費(fèi)破損檢測(cè)就是在不對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的基礎(chǔ)上，通過對(duì)混凝土物理量、強(qiáng)度間關(guān)系的分析。來檢測(cè)其強(qiáng)度大小，其依據(jù)的原理即混凝土物理量、強(qiáng)度間有特定關(guān)系，當(dāng)物理量出現(xiàn)變化時(shí)，強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)改變，以此來測(cè)定強(qiáng)度值?；炷恋膹?qiáng)度是指混凝土受力達(dá)到破壞極限時(shí)的應(yīng)力值。因此，要準(zhǔn)確測(cè)量混凝土的強(qiáng)度，必須把混凝土試件或構(gòu)件加載至破壞極限，取得試驗(yàn)值后試件已被破壞。而結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的無破損測(cè)試方法，就是要在不破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的情況下，取得破壞應(yīng)力值，因此只能尋找一個(gè)或幾個(gè)與混凝土強(qiáng)度具有相關(guān)性，而測(cè)試時(shí)又無損于混凝土受力功能的物理量作為混凝土強(qiáng)度的推算依據(jù)。所以無破損檢測(cè)方法所得強(qiáng)度值，實(shí)際上是一個(gè)間接推算值。它和混凝土實(shí)際強(qiáng)度的吻合程度，取決于該物理量與混凝土強(qiáng)度之間的相關(guān)性。無破損法以混凝土強(qiáng)度與某些物理量之間的相關(guān)性為基礎(chǔ)，檢測(cè)時(shí)在不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土任何性能的前提下，測(cè)試這些物理量，然后根據(jù)相關(guān)關(guān)系推算被檢測(cè)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度換算值，并據(jù)此推算出強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的推定值或特征強(qiáng)度。屬于這類方法的有回彈法、超聲脈沖法、射線吸收與散射法、成熟度法等等。這類方法的特點(diǎn)是測(cè)試方便、費(fèi)用低廉，但其測(cè)試結(jié)構(gòu)的可靠性主要取決于被測(cè)物理量與強(qiáng)度之間的相關(guān)性。因此，必須在測(cè)試前建立嚴(yán)格的相關(guān)公式或校準(zhǔn)曲線。由于這種相關(guān)關(guān)系往往受許多因素的影響。所以，所建立的相關(guān)公式有其局限性，當(dāng)條件變化時(shí)應(yīng)進(jìn)行種種的修改，以保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性。如上所述，混凝土強(qiáng)度的無破損檢測(cè)方法有回彈法、超聲波法、超聲回彈綜合法、射線吸收與散射法等。不同檢測(cè)方法的檢測(cè)原理、檢測(cè)精度和檢測(cè)技術(shù)要求都是不同的商品混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)在當(dāng)前工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括老舊建筑物安全檢測(cè)、施工質(zhì)量控制等，具有傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)難以比較的優(yōu)勢(shì)，在建筑行業(yè)中發(fā)揮著重要作用：具有較高的技術(shù)性與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，也是衡量國(guó)家質(zhì)量檢測(cè)水平的一個(gè)指標(biāo)。

2.2類型

在商品混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)技術(shù)中，根據(jù)其檢測(cè)目的的不同，主要有混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、混凝土內(nèi)部缺陷等強(qiáng)度之外兩種檢測(cè)：根據(jù)其檢測(cè)原理不同，主要有物理檢測(cè)法與化學(xué)檢測(cè)法兩種。

2.3特點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，商品混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)的特點(diǎn)有：

一是不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象產(chǎn)生破壞，檢測(cè)對(duì)象本身結(jié)構(gòu)保持完整。性能不會(huì)發(fā)生改變，可以被繼續(xù)應(yīng)用。

二是可以避免標(biāo)準(zhǔn)試塊誤差導(dǎo)致的檢測(cè)失真問題，非破損檢測(cè)可以直接將建筑物混凝土結(jié)構(gòu)作為檢測(cè)物，無需制作標(biāo)準(zhǔn)試塊，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

三是檢測(cè)結(jié)果更為全面，除了可以檢測(cè)強(qiáng)度外，在檢測(cè)過程中，還可以發(fā)現(xiàn)混凝土存在的不均勻、內(nèi)部孔洞等問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，并為問題的解決提供準(zhǔn)確依據(jù)。

四是檢測(cè)效率高、范圍廣，在非破損檢測(cè)中，通過利用紅外線等現(xiàn)代技術(shù)，可以不接觸檢測(cè)對(duì)象就完成檢測(cè)，省略了腳手架搭設(shè)等環(huán)節(jié)，檢測(cè)效率大大提升；同時(shí)，除了可以應(yīng)用在新工程檢測(cè)外，也可以在已有建筑檢測(cè)中應(yīng)用。

3商品混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)方法

3.1鉆芯法

鉆芯法適用的范圍主要是局部破損，在實(shí)際操作中，采取專門的鉆機(jī)，從被檢測(cè)對(duì)象上取得圓柱體芯樣，通過對(duì)芯樣強(qiáng)度的檢測(cè)試驗(yàn)，來確定被檢測(cè)對(duì)象的強(qiáng)度，是許多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法，具有便捷、精準(zhǔn)以及直接等優(yōu)點(diǎn)。

但是，鉆芯法也存在一定不足，主要體現(xiàn)有：（1）鉆芯法需要從檢測(cè)對(duì)象上取樣，會(huì)在一定程度上損傷檢測(cè)對(duì)象，尤其是在鉆芯位置選擇不當(dāng)?shù)那闆r下，檢測(cè)對(duì)象使用性能都可能被改變，影響檢測(cè)對(duì)象的正常使用：（2）鉆芯法使用的鉆機(jī)是專用的，其體積、自重相對(duì)較大，無法靈活移動(dòng)，會(huì)增加鉆芯取樣的難度與成本；（3）在鉆芯法中，完成取樣后，需要修補(bǔ)鉆芯部位，其修補(bǔ)難度較大，尤其是出現(xiàn)取樣過程鋼筋被鉆斷情況時(shí)，難度、成本成倍增加，降低檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)性。

在鉆芯法應(yīng)用中，對(duì)芯樣的測(cè)量包括高度、直徑、平整度以及垂直度等，檢測(cè)強(qiáng)度的影響因素主要是芯樣補(bǔ)平方式。

3.2回彈法

回彈法是一種推算方法，推算的基礎(chǔ)是混凝土表面硬度，其檢測(cè)過程是使用彈擊桿來對(duì)混凝土表面進(jìn)行彈擊，根據(jù)彈擊桿彈擊后產(chǎn)生的反彈高度或距離，計(jì)算出彈擊桿回彈值，進(jìn)而推算混凝土強(qiáng)度，其依據(jù)的基本原理是混凝土表面硬度與抗壓強(qiáng)度間有特定關(guān)系，而彈擊桿回彈高度（距離）、混凝土表面硬度間存在比例關(guān)系，所以，彈擊桿回彈高度與混凝土強(qiáng)度間是存在關(guān)系的，由彈擊桿回彈高度可以推算出混凝土強(qiáng)度。

回彈法的優(yōu)點(diǎn)主要有方法簡(jiǎn)單、檢測(cè)效率高、無需大型設(shè)備、檢測(cè)成本低、對(duì)檢測(cè)物形狀無要求等，但是，回彈法并不是直接得出檢測(cè)結(jié)果的，且直接檢測(cè)的對(duì)象也非混凝土強(qiáng)度，而是通過推算得到的，檢測(cè)精確度缺乏保障、不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)是其存在的顯著弊端。

在回彈法的實(shí)際應(yīng)用中，需要注意的要點(diǎn)有：（1）在測(cè)量前，先做好檢測(cè)準(zhǔn)備工作，檢測(cè)點(diǎn)的區(qū)域面積應(yīng)控制在0.04m²以內(nèi)，且要做好檢測(cè)區(qū)的處理。確保檢測(cè)區(qū)表面平整、無雜物，對(duì)于有麻面、蜂窩以及接縫、疏松層等情況的構(gòu)件，由于其表面硬度并可靠，也不宜使用回彈法：（2）在檢測(cè)點(diǎn)選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)與試件邊緣保持30mm以上間距，相鄰的測(cè)點(diǎn)間距不宜小于20mm；（3）如果被檢測(cè)構(gòu)件體積偏小、剛度較低時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行支撐固定，避免彈擊桿檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)位移。影響檢測(cè)結(jié)果；（4）當(dāng)被檢測(cè)混凝土齡期在14-1000d范圍內(nèi)時(shí)，如果混凝土采取的是特種成型工藝或有表層、內(nèi)部存在明顯的質(zhì)量差異及缺陷，不適宜采用回彈法；（5）回彈法檢測(cè)結(jié)果的精度較低，在一些特殊情況時(shí)，也不適合應(yīng)用此法。

根據(jù)回彈法的檢測(cè)原理與實(shí)際操作過程，在對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)中，檢測(cè)結(jié)果精度的影響因素包括外界環(huán)境、回彈儀、回彈儀使用條件以及測(cè)量準(zhǔn)確度等等，其中，回彈儀作為回彈檢測(cè)的主要儀器，如果其本身存在誤差，檢測(cè)結(jié)果自然也就會(huì)出現(xiàn)偏差，與實(shí)際并不相符；在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中，需要多次使用回彈儀，在經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間后，儀器的工作狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化，給檢測(cè)結(jié)果造成影響：在使用環(huán)境上，回彈儀規(guī)定的使用環(huán)境溫度應(yīng)控制在-4～40℃，如果超出這個(gè)范圍，檢測(cè)結(jié)果的精確性也會(huì)降低。

3.3綜合法

顧名思義，綜合法就是綜合采用多種方式檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法，在當(dāng)前國(guó)際中常用的有鉆芯-回彈綜合法、回彈一超聲綜合法。綜合法可以集中兩種或多種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)，使兩者起到互補(bǔ)作用，避免檢測(cè)結(jié)果受到某些客觀因素的干擾，從而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性，在混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)應(yīng)用較為廣泛。

在應(yīng)用綜合法檢測(cè)時(shí)，兩種或多種檢測(cè)方法可以分別測(cè)得被檢測(cè)對(duì)象的多個(gè)物理參量，這些參量并不完全重復(fù)，根據(jù)混凝土檢測(cè)、性能的相關(guān)知識(shí)，可以建立起多項(xiàng)物理參量與混凝土強(qiáng)度間的關(guān)系，從多個(gè)不同的角度來對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行分析，避免單一物理量不準(zhǔn)確導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果失真的情況，

以回彈一超聲綜合法為例，其測(cè)得的物理參量包括混凝土表面硬度回彈值、超聲波在試件中傳播時(shí)間，其中，回彈值與混凝土硬度關(guān)系如上所述，超聲波傳播時(shí)間主要反映的是混凝土密實(shí)度，而密實(shí)度與強(qiáng)度間存在一定關(guān)系，故而，超聲波傳播時(shí)間與混凝土強(qiáng)度是存在關(guān)系的：在構(gòu)建相應(yīng)的關(guān)系式后，即可根據(jù)此兩項(xiàng)與強(qiáng)度間的關(guān)系，確定混凝土的強(qiáng)度。

在回彈一超聲綜合法中，影響檢測(cè)強(qiáng)度的因素主要有以下幾點(diǎn)：（1）水泥類型，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥在同等強(qiáng)度下，其測(cè)得的超聲波傳播時(shí)間是有所差異的；（2）原材料配合比，配合比的不同會(huì)導(dǎo)致混凝土組分出現(xiàn)差異，而各組分本身聲學(xué)特性也有所不同，在不同比例下，測(cè)得的傳播時(shí)間不同；（3）外加劑的影響，外加劑會(huì)影響混凝土構(gòu)成組分比例，影響測(cè)量結(jié)果。

4結(jié)束語

綜上所述，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工程建設(shè)項(xiàng)目也不斷增加，對(duì)商品混凝土應(yīng)用的需求持續(xù)增長(zhǎng)。在工程項(xiàng)目中，商品混凝土通常都是作為結(jié)構(gòu)主體來應(yīng)用的，其強(qiáng)度高低決定著結(jié)構(gòu)的安全，因此，了解并掌握非破損檢測(cè)技術(shù)，在不傷害商品混凝土本身構(gòu)造的同時(shí)，確定其強(qiáng)度等級(jí)。為其實(shí)際應(yīng)用提供準(zhǔn)確依據(jù)，對(duì)工程建設(shè)水平提升有著重大意義?；炷潦乾F(xiàn)代建筑材料中主要的結(jié)構(gòu)材料之一，其使用量大，應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)技術(shù)為完全的工業(yè)化，因而質(zhì)量管理和控制就顯得十分的重要?；炷猎M成材料的偏差，配合比、拌和搗制以及養(yǎng)護(hù)的生產(chǎn)工藝不當(dāng)，也可能導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量、強(qiáng)度和耐久性的下降，直接危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。因此，加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)研究，加強(qiáng)對(duì)混凝土質(zhì)量控制已經(jīng)成為建筑工程技術(shù)人員所面臨的重要課題之一。