淺析混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)在既有建筑中的應(yīng)用

【摘要】既有建筑因使用時(shí)間長受自然氣候、化學(xué)侵蝕以及使用等方面的影響，結(jié)構(gòu)老化，甚至產(chǎn)生質(zhì)量問題，因此通過選擇合理的方法，對工程結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行檢測鑒定，對其可靠性做出科學(xué)評價(jià)，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的維修加固，以增強(qiáng)建筑的質(zhì)量安全性并延長使用壽命。本文結(jié)合工作實(shí)踐，具體探討了混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測的若干問題，從而為工程提供可靠度符合要求的檢測結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】混凝土強(qiáng)度;檢測鑒定;問題思路

1、混凝土強(qiáng)度檢測的方法和分類

混凝土強(qiáng)度檢測的方法很多，根據(jù)對結(jié)構(gòu)的破損程度可以分為：

1.1非破損檢測

非破損法對混凝土強(qiáng)度的檢測，是在不影響混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件任何性能的前提下，對相關(guān)物理量進(jìn)行測試，然后根據(jù)混凝土強(qiáng)度與這些物理量的相互關(guān)系推算被測混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度換算值，并以此推算出強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的推定值。常見的方法有回彈法、超聲回彈綜合法等。

1.2半破損檢測

半破損法以不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力為前提，在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上直接進(jìn)行局部破壞試驗(yàn)，或者直接鉆取芯樣進(jìn)行微破壞性試驗(yàn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)值與混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的相互關(guān)系，換算成標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的特征強(qiáng)度。屬于這類方法的有鉆芯法、撥出法、射擊法等。這類檢測法的特點(diǎn)是以局部破壞性試驗(yàn)來獲得混凝土的實(shí)際抵抗破壞的能力，因而不適合用于大面積的全面檢測。

1.3破損檢測

破損檢測就是在力的作用下，按照有關(guān)規(guī)定，觀測所檢對象受力全過程的試驗(yàn)。對于一些建筑用產(chǎn)品或半成品，在使用之前必須要了解其真實(shí)的受力性能，例如混凝土空心樓板，混凝土水管等。為了確保建筑工程質(zhì)量，按照一定比例要求對其進(jìn)行抽樣做破損性檢測是很有必要的。

1.4綜合法

所謂綜合法就是采用兩種或兩種以上的檢測方法，獲取多種物理參量，并建立所檢對象的相關(guān)性能與多項(xiàng)物理量的綜合相互關(guān)系，以便從不同的角度反映所檢對象的相關(guān)性能。對于混凝土強(qiáng)度而言，由于綜合法采用多項(xiàng)物理參數(shù)，能較全面地反映構(gòu)成混凝土強(qiáng)度的各種因素，并且還能抵消部分影響強(qiáng)度與物理量相互關(guān)系的因素，因而比單一物理量的檢測方法具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性。

2、混凝土強(qiáng)度檢測方法中遇到的問題及解決思路

2.1使用鉆芯法在工程檢測中遇到的問題及解決思路

2.1.1外界影響

在鉆芯前，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)圖并借助儀器查明鋼筋、預(yù)埋件和管線的位置，以確定鉆芯位置?，F(xiàn)在常用的是電磁感應(yīng)法檢測，比較適用于配筋稀疏和混凝土保護(hù)層不太厚的鋼筋檢測。鋼筋位置在同一平面或在不同平面內(nèi)距離較大時(shí)，測得的結(jié)果比較滿意;但在上下雙層鋼筋間距較小、鋼筋之間間距較密、保護(hù)層過厚或因施工質(zhì)量不良導(dǎo)致鋼筋粘結(jié)在一起時(shí)，電磁感應(yīng)法檢測時(shí)電磁場干擾嚴(yán)重，必須多次進(jìn)行往返探測確定位置。多次往返探測結(jié)果仍有較大偏差（或靠近發(fā)射塔的房屋由于電磁波干擾，磁感儀無法正常工作）時(shí)，應(yīng)在構(gòu)件表面開槽，直接找到鋼筋確定鉆芯位置。

2.1.2對混凝土結(jié)構(gòu)受力鋼筋的損傷

現(xiàn)代工程的設(shè)計(jì)越來越多的采用小截面、高強(qiáng)度混凝土、高承載力的鋼筋密集型結(jié)構(gòu)，需要鉆取小直徑芯樣才能完成檢測。但按規(guī)定，鉆芯樣直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍，且在任何條件下，不得小于骨料最大粒徑的2倍。根據(jù)筆者的工作經(jīng)歷來看，需用鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度的建筑物或構(gòu)筑物多為老舊建筑，其結(jié)構(gòu)本身就存在這樣那樣的問題，因此甲方一般是不會(huì)同意將主筋鉆斷，這種情況下鉆芯法也就不適用了。

現(xiàn)場檢測時(shí)一定要根據(jù)粗骨料粒徑和結(jié)構(gòu)配筋率選鉆芯樣尺寸，盲目選取大直徑的芯樣，即使采用鋼筋定位儀，傷到主筋、鉆斷主筋的現(xiàn)象也會(huì)時(shí)有發(fā)生。特別是高層建筑，結(jié)構(gòu)配筋率比較高，混凝土中鋼筋的間距多在100mm～150mm之間，間距小于l00mm的情況也較為常見。加上鋼筋直徑以及位置偏差帶來的影響，鉆芯樣時(shí)很難避開主筋，不僅損傷鉆頭，也給修復(fù)帶來困難。為了避免鉆芯給結(jié)構(gòu)帶來影響，可以采用75mm內(nèi)徑鉆頭鉆芯樣作抗壓試驗(yàn)。我國目前對小芯樣檢測混凝土強(qiáng)度還有較多的爭議，如離散性高、鉆芯、切割時(shí)損傷程度相對較大、混凝土內(nèi)部的缺陷影響程度較高等缺點(diǎn)。但結(jié)合當(dāng)?shù)氐拇止橇鲜褂们闆r，增加小芯樣的鉆芯數(shù)量、采用合適的高徑比等措施，用75mm內(nèi)徑鉆芯樣的方法檢測混凝土還是能做到較高的測試精度。

2.2使用回彈法在工程檢測中遇到的問題及解決思路

2.2.1 施工中采用不同的模板對回彈值是有一定影響的，會(huì)引入較大誤差。例如一般使用鋼?；蚴褂媚０鍍?nèi)加鋪防水膜成型的構(gòu)件混凝土回彈值普遍偏高，鋼模的保水性較好，對表面10mm內(nèi)厚度的表面強(qiáng)度和表面密度都很有提高，但實(shí)際內(nèi)部混凝土強(qiáng)度并未提高。而木模由于木料本身的吸水性，表面的強(qiáng)度發(fā)展就遠(yuǎn)不如鋼模。

2.2.2 構(gòu)件表面平整度對回彈值是有較大影響的。由于模板漏漿或振搗在混凝土構(gòu)件表面形成蜂窩孔洞、微小的氣泡，表面不平整將大幅降低其回彈值。

2.2.3 商品混凝土中粉煤灰等摻合料以及高效減水劑的普遍應(yīng)用，大大提高了混凝土的工作性能、泵送性能、降低了水化熱。但是這些摻合料、外加劑會(huì)造成混凝土表面硬度降低，對混凝土的回彈值均有一定影響。對于使用外加劑等造成的強(qiáng)度偏低，建議先不要出報(bào)告，隔一段時(shí)間（最好超過30天）采用鉆芯法再做一次檢測。

2.2.4 夏季的日照時(shí)間長，在實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)夏季施工的強(qiáng)度等級設(shè)計(jì)在C30以下混凝土構(gòu)件，若早期養(yǎng)護(hù)不好，則混凝土碳化深度增長會(huì)很快，對于這種短齡期大碳化的混凝土構(gòu)件，僅用回彈法評定其強(qiáng)度，檢測結(jié)果偏差較大，無法真實(shí)反映混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。在檢測某商品樓時(shí)曾遇到這種情況，檢測時(shí)五層柱、梁的齡期為164d，碳化深度卻普遍達(dá)到6mm以上，發(fā)現(xiàn)碳化過深后馬上采用鉆芯法進(jìn)行修正，所得到的修正系數(shù)為：1.32和1.25。也就是說，單獨(dú)使用回彈法檢測，檢測誤差達(dá)到32%和25%。統(tǒng)計(jì)分析指出，當(dāng)碳化深度為1mm時(shí)，強(qiáng)度降低5%～8%;當(dāng)碳化深度為6mm時(shí)，強(qiáng)度降低32%～40%。可見對混凝土碳化深度的測量需引起足夠的重視。

2.2.5 當(dāng)采用回彈法對既有建筑物進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測時(shí)，混凝土齡期都已達(dá)到10年甚至20年，最佳的解決方法就是采用鉆芯法進(jìn)行修正。但現(xiàn)場條件不具備鉆芯的條件時(shí)，需按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2013）對齡期進(jìn)行修正。但《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于齡期修正的規(guī)定僅允許用于結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)，且屬于暫行規(guī)定的性質(zhì)，在很大程度上限制了混凝土齡期修正的范圍。

2.3使用超聲回彈綜合法在工程檢測中遇到的問題及解決思路

2.3.1 碳化深度的影響

在回彈法測強(qiáng)中，碳化對回彈值有顯著影響，因而必須把碳化深度作為一個(gè)重要參量。但試驗(yàn)證明，在綜合法中碳化深度每增加1mm，用回彈值、聲速關(guān)系推算出來的混凝土推定強(qiáng)度僅比實(shí)際強(qiáng)度高0.6%左右。為了簡化修正項(xiàng)，綜合法混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)在實(shí)際檢測中基本上可不予考慮碳化因素。

2.3.2 測試面的位置及表面平整度的影響

當(dāng)采用鋼模或木模施工時(shí)，混凝土的表面平整度明顯不同。采用木模澆筑的混凝土表面不平整，往往影響超聲波發(fā)射頭的耦合，因而使聲速偏低，回彈值也偏低。但這一影響與木模的平整程度有關(guān)，很難用一個(gè)統(tǒng)一的系數(shù)來修正，因此一般應(yīng)對不平整表面必須進(jìn)行磨光處理。

當(dāng)在混凝土澆筑上表面或在底面進(jìn)行測試時(shí)，由于石子離析下沉及表面泌水、浮漿等因素的影響，其聲速與回彈值均與側(cè)面測量時(shí)不同。若以側(cè)面測量為準(zhǔn)，上表面或底面測量時(shí)對聲速及回彈值均應(yīng)進(jìn)行修正。既有房屋中限制條件多，根據(jù)規(guī)范每個(gè)構(gòu)件必須鏟除10個(gè)測區(qū)，現(xiàn)場操作反而難度較大，特別已經(jīng)裝修的房屋幾乎業(yè)主均不同意選擇一定數(shù)量的構(gòu)件鏟除如此多的測區(qū)面。

2.3.3 超聲回彈綜合法對遭受凍傷、化學(xué)腐蝕、火災(zāi)、高溫?fù)p傷的混凝土，及環(huán)境溫度低于-4℃或高于60℃不宜使用，若必須使用時(shí)，應(yīng)作為特殊問題研究解決。總之，凡是不宜進(jìn)行回彈法或超聲單一參數(shù)檢測的工程，綜合法也不宜使用。

2.3.4 現(xiàn)場操作時(shí)，超聲的測試點(diǎn)應(yīng)布置在同一個(gè)測區(qū)的回彈值測試面上，但探頭安放位置不宜與彈擊點(diǎn)重疊。每個(gè)測區(qū)內(nèi)應(yīng)在相對測試面上對應(yīng)地布置3個(gè)測點(diǎn)，相對面上的收、發(fā)探頭應(yīng)在同一軸線上。只有在同一個(gè)測區(qū)內(nèi)所測得的回彈值和聲速值才能作為推算強(qiáng)度的綜合參數(shù)，不同測區(qū)的測值不可混淆。

結(jié)語：

綜合法、超聲法、回彈法等是用物理量間接推算強(qiáng)度的方法，所推算的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差包含兩個(gè)部分：一部分來自混凝土本身因質(zhì)量變異所帶來的標(biāo)準(zhǔn)差，另一部分來自用物理量間接推算強(qiáng)度時(shí)，基準(zhǔn)曲線所固有的誤差。因此，標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)比預(yù)留試塊所計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)差偏大，也就是說推定強(qiáng)度偏低但是偏于安全的。只有概念明確，深刻把握規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，才能靈活運(yùn)用各種無損檢測手段，得到正確的結(jié)論與判斷。工程檢測中一定要嚴(yán)格執(zhí)行各種技術(shù)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)，提供可靠度符合要求的檢測結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[M].北京.中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[M].北京.中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京.中國建筑工業(yè)出版社，2014.

作者簡介：

胡順波（1966.08-），江蘇省連云港市，本科，高級工程師。