關于鐵路混凝土回彈強度偏低的原因探討

張向禮

國家鐵路局工程質(zhì)量監(jiān)督中心，北京 100891

0 前言

混凝土是建設工程最主要材料，混凝土質(zhì)量決定工程質(zhì)量，混凝土強度是決定混凝土質(zhì)量的一個重要指標，與混凝土結構的健康現(xiàn)狀和耐久性密切相關。檢測混凝土強度的方法很多，下面主要就鐵路工程實體質(zhì)量檢測常用的回彈法與鉆芯法檢測強度差別的原因分析進行探討分析。

1 某工地橋梁墩柱實體混凝土的回彈檢測強度推定值與鉆芯取樣抗壓試驗強度推定值。

由表中的數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，混凝土回彈檢測方法推定的實體強度值不合格，而取芯強度是合格的，且強度高出很多。

芯樣情況

2 基本概念

（1）回彈法是采用回彈儀的彈簧驅(qū)動重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，并以重錘被反彈回來的距離（稱回彈值指反彈距離與彈簧初始長度之比）作為強度相關指標來推算混凝土強度的一種方法。回彈值實際上反映的是混凝土的表面硬度。混凝土表面硬度與強度有一定的相關性，因此，通過一系列換算，能夠用回彈值推導出混凝土的強度。

（2）鉆芯法是采用鉆機從結構混凝土中鉆取芯樣以檢測混凝土強度或觀察混凝土內(nèi)部質(zhì)量的方法。

3 回彈強度偏低影響因素分析

3.1 回彈區(qū)域的影響

混凝土是不均質(zhì)的建筑材料。由于回彈儀僅僅作用于混凝土表面的一個點，因此，彈擊點附近混凝土的性能對測量結果影響很大。因此，回彈檢測單次測量的誤差受檢測區(qū)域影響較大。對混凝土結構進行回彈都是在表層混凝土回彈。若彈擊點位于硬度較大的骨料或者鋼材等硬質(zhì)面上，回彈值就會較大，若彈擊點位于較為松散的混凝土面，回彈值就會較小。表層混凝土漿體相對較多，由于漿體的存在，質(zhì)地較軟，盡管打磨掉表層砂漿，也會使回彈結果或多或少地降低，從而使最后結果的合格率降低，強度代表值不合格。

3.2 混凝土原材料的影響

回彈檢測原理是表面硬度與強度換算關系。隨著混凝土技術發(fā)展，混凝土已不是以前的水泥砂子、碎石、水的四組分組合體。摻合料、外加劑的使用使得混凝土具有了多組分結構；礦粉、粉煤灰等摻合料的使用對混凝土的性能產(chǎn)生了很大的影響，甚至是質(zhì)的影響；特別是粉煤灰在混凝土中的使用，降低了混凝土表面的硬度，從而使得混凝土結構的回彈值會偏低，回彈推定值有可能不能滿足設計要求，導致得出的結論不合格。

3.3 混凝土表層碳化深度的影響

混凝土碳化是混凝土中水泥水化過程中產(chǎn)生的Ca（OH）2 與混凝土結構所處環(huán)境中的CO2發(fā)生反應生產(chǎn)CaCO3，使混凝土表面硬化?；炷了盟喾N類、水泥用量、水膠比大小、粉煤灰用量、骨料品級質(zhì)量、外加劑質(zhì)量、環(huán)境濕度、溫度、空氣中的二氧化碳濃度，施工、養(yǎng)護等對混凝土的碳化深度都有影響。雖然硬度與強度是兩個不同的概念，但回彈規(guī)程規(guī)定要把影響硬度的碳化值減去，使得回彈測強推定的結果降低，當碳化深度大時，易導致回彈強度代表值不合格。

3.4 混凝土施工及所處環(huán)境影響

由于回彈的原理是表面硬度與強度的換算關系。潮濕環(huán)境下的結構物表面硬度低，從而使結構的回彈值偏低，干燥環(huán)境下的結構物混凝土表面硬度高，從而使回彈值也偏高。養(yǎng)護條件較好的部位由于混凝土中組分的相互反應充分，水泥石形成充足，硬度加大使的回彈值相對偏高，養(yǎng)護不到位的地方則相對偏低。

3.5 回彈數(shù)據(jù)處理影響

混凝土回彈數(shù)據(jù)處理，要求對16 個點的回彈值中去掉3個最大值和3 個最小值，然后求平均值即為回彈強度測定值。去掉3 個最大值和3 個最小值目的是為了避免由于離散性引起回彈值不準確，但有可能存在3 個最大值與平均值的差值都沒有超過3 倍方差，不能算是離散值，若不是離散值時，將導致回彈平均值偏低，降低了強度推定結果合格的幾率，使得回彈強度推定的代表值不合格。

3.6 統(tǒng)一回彈測強曲線的影響

《鐵路工程結構混凝土強度檢測規(guī)程》TB10426 的第5.4 條混凝土強度換算及推定明確規(guī)定混凝土強度換算值可采用以下三類測強曲線：統(tǒng)一測強曲線、地區(qū)測強曲線、專用測強曲線。由于統(tǒng)一測強曲線只有共性，沒有個性。施工使用的混凝土材料與制作統(tǒng)一測強曲線的代表材料有著天壤之別，致使統(tǒng)一測強曲線中的數(shù)據(jù)已與工程結構實際相差太遠，降低了參考價值。三種測強曲線應按專用測強曲線、地區(qū)測強曲線、統(tǒng)一測強曲線的順序選用，目前建設各方基本未建立專用測強曲線、地區(qū)測強曲線，選用統(tǒng)一測強曲線導致回彈強度推定結果誤差太大，進而導致了回彈強度不準確。

4 鉆芯強度偏高原因分析

4.1 混凝土芯樣試件結構的密實性

鐵路混凝土是高性能混凝土，由于耐久性的要求，摻合料使用較多，水膠比也相對較低。由于水膠比較低，摻合料的填充，使得混凝土結構更加密實，因此，抗壓強度一般都是超強的。

4.2 施工控制

鐵路混凝土所用的原材料，混凝土生產(chǎn)控制，施工養(yǎng)護措施相對較好，所以鐵路混凝土的穩(wěn)定性相對較好。從實體上鉆取芯樣制作的試件質(zhì)量也相對較好，隨著齡期的增長，混凝土抗壓強度更容易合格。

4.3 混凝土配合比富余系數(shù)的影響

實體結構所用的混凝土配合比是由試驗室是在保證95%以上強度合格率的前提下，依據(jù)現(xiàn)場材料經(jīng)多次試配而得出來的配合比。用于施工的配合比不但要滿足強度要求而且要滿足耐久性要求，還要滿足電通量標準要求，所以不少混凝土施工配合比富余系數(shù)較大，才能滿足強度和耐久性指標要求。

4.4 芯樣制作

芯樣是從實體中鉆取下來的，試件制作的過程中，為了端面的平整，芯樣加工都切去了酥松的表層，因而其密實性與實體結構接近或等同。

5 混凝土結構強度判定

（1）按照回彈法檢測并計算好單個構件混凝土強度的推定值f1。

（2）選擇部分回彈強度低的混凝土構件，在結構受力最小的部位按照鉆芯法鉆芯，加工、試驗，計算出芯樣的強度f2。取芯的數(shù)量一般為所檢構件總數(shù)的20%左右。

（3）求出綜合修正系數(shù)

δ=［Σ（f2/f1）］/n

式中：n—芯樣的個數(shù)。

（4）用δ 修正各構件的混凝土強度的推定值：f2=δ×f1

6 結論

回彈儀盡管存在一些先天不足，但是回彈法是無損檢測，方法簡單，工地現(xiàn)場容易操作，鉆芯法會對工程結構物造成很大的破壞。因此，可采用鉆芯法檢測混凝土的內(nèi)部質(zhì)量，用回彈法檢測混凝土的勻質(zhì)性情況，用鉆芯法來修正回彈法檢測的混凝土強度，兩者相結合，效果更好。