回彈-取芯法在結構實體混凝土強度檢驗中的應用

周長標

深圳市建筑工程質量安全監(jiān)督總站 廣東 深圳 518030

回彈-取芯法作為結構實體混凝土強度檢驗的一項主要方法，被寫進新版GB 50204—2015《混凝土結構施工質量驗收規(guī)范》（以下稱“規(guī)范”）與同條件試件法并行使用[1]。但在工程實踐中，回彈-取芯法已為必檢項目，而同條件試件法卻淪為雞肋。規(guī)范中僅給出回彈-取芯法的合格性判定標準，并沒有明確達不到合格判定標準時的進一步處理程序，各地各企業(yè)的后續(xù)處理方法并不統(tǒng)一，有時還會出現(xiàn)混亂，有必要做出進一步的闡述。

1 混凝土抗壓強度指標之間的關系

混凝土原材料組合的復雜性，試驗試件形狀尺寸的多樣性，導致強度指標的多樣性，再加上施工評定用指標與結構計算用指標的不統(tǒng)一，造成了在混凝土強度問題上施工與設計之間理解的障礙。

混凝土工程中常用的幾種抗壓強度指標分別為：

1）混凝土抗壓強度標準值，即設計強度等級值，是所有混凝土抗壓強度表達中的“母值”。

2）混凝土軸心抗壓強度標準值、設計值，是結構計算所采用的值。

3）標準養(yǎng)護試塊強度、同條件養(yǎng)護試塊強度，是施工過程中對混凝土材料強度質量評定的重要指標。

4）回彈值、換算回彈值、芯樣強度值，是結構實體混凝土強度檢驗的重要指標。

經驗證明，雖然結構計算時采用的軸心抗壓強度設計值只有混凝土材料標準值的0.45～0.48，但如果將實體檢驗時的高徑比1∶1的芯樣換算成標準棱柱體強度，就與軸心抗壓強度標準值比較接近了，如果檢驗不合格，就可能出現(xiàn)結構實體強度低于結構計算時的混凝土強度，從而威脅結構安全。試塊強度為正態(tài)分布，但從檢驗情況來看，結構實體強度正態(tài)分布的特征并不明顯，也許是回彈值偏差較大，而芯樣數(shù)量相對較少的原因，也可能是澆筑過程和養(yǎng)護條件的隨機性沖淡了其正態(tài)分布的特征。

2 回彈-取芯法的理論基礎及優(yōu)缺點

2.1理論基礎

回彈-取芯法利用回彈法簡潔、快速、覆蓋面廣的優(yōu)點，快速確定結構相對低強度區(qū)，再用鉆芯法直接、準確的優(yōu)勢復核相對低強度區(qū)的芯樣強度，合理利用了回彈法與鉆芯法2種方法的優(yōu)點，兼具科學性、適用性和良好的可操作性[2]。其理論基礎為以下幾點：

1）回彈值與混凝土強度值之間偏差較大，回彈法不宜單獨作為結構實體混凝土強度的檢測方法。

2）回彈法固有的不確定性所造成的偏差不是嚴格意義上的系統(tǒng)誤差，且在不同的工程中表現(xiàn)為隨機性，回彈值與芯樣強度值之間未發(fā)現(xiàn)回歸關系，通過回歸方法得到芯樣強度與對應測區(qū)回彈換算強度之間的換算曲線是行不通的。

3）回彈值與混凝土強度值之間具有正相關關系，可通過回彈確定結構相對低強度區(qū)，如相對低強度區(qū)的芯樣強度滿足要求，則可“大概率”判定該批實體混凝土強度滿足要求。

4）該“大概率”是否≥95%，即是否具有95%及以上的保證率，并無法確定，這就是回彈-取芯法不可作為“評定混凝土強度最終依據(jù)”的主要原因。

2.2固有缺點

1）不具有評定功能。因回彈-取芯法不確定具有95%及以上保證率的理論基礎，所以該方法不具有評定功能，即“只抽檢，不評定”，只有檢驗區(qū)的檢驗值，而沒有批推定值，不可作為評定結構實體混凝土強度的最終依據(jù)。

2）“相對低強度區(qū)”容易被刻意避開。因回彈方法的簡便快捷，預拌混凝土企業(yè)可快速普查，基本掌握實體混凝土強度高低區(qū)域的大致分布，當施工單位和檢測機構達成默契，并在建設單位和現(xiàn)場監(jiān)理的默許下，檢驗時完全可以刻意避開“相對低強度區(qū)”，從而導致回彈-取芯法實際意義上的失效。數(shù)年來，社會檢測機構無一例報告結構實體混凝土強度檢驗不合格，而主管部門的檢測機構卻經常發(fā)現(xiàn)不合格，足以說明這一情況是真實存在的。

3 回彈-取芯法在結構實體混凝土強度檢驗中的地位

混凝土強度驗收分為混凝土材料強度檢驗批驗收和結構實體混凝土強度驗收這2個階段?，F(xiàn)行規(guī)范將同條件試件強度檢驗評定劃歸結構實體混凝土強度檢驗，但在實際工程中，所有工地都能提供同條件試件符合要求的合格報告，但所有工程也必須采用回彈-取芯法進行檢驗。也就是，同條件養(yǎng)護試件方法已淪為“雞肋”，必須合格，但即使合格也不足以直接進行結構驗收[3-7]。

同條件試件法是沿用2002年版規(guī)范，因其簡便易行，被保留下來。實際上，同條件試件與標準養(yǎng)護試件僅在養(yǎng)護條件上有所不同，只是在實際施工環(huán)境下對混凝土材料強度及配合比的一種“復驗”，更接近于材料檢驗批環(huán)節(jié)的把控，并不能反映實體構件在澆筑過程中因形狀尺寸、成形工藝、配筋密度、振搗情況等對實體強度的影響，這是同條件試件法的最大局限性，也是新規(guī)范引入回彈-取芯法進行結構實體混凝土強度檢驗的迫切原因。但因同條件試件法執(zhí)行十多年來，整體執(zhí)行狀況良好，大多數(shù)情況下能夠保證工程實體質量驗收的可靠性，而回彈-取芯法剛剛進入規(guī)范，仍然需要積累經驗，所以規(guī)范并沒有過于冒進，直接摒棄同條件試件法。同條件試件法“整體執(zhí)行狀況良好”是預拌混凝土整體性能提高的重要表現(xiàn)。

在混凝土強度驗收流程中，回彈-取芯法處于核心位置，是結構實體混凝土強度驗收最為重要的環(huán)節(jié)，遠高于“規(guī)范”賦予的地位。同時由于固有的2大缺點，回彈-取芯法在結構實體混凝土強度檢驗中“只抽檢，不評定”，在結構實體驗收中發(fā)揮的作用需要進一步認真評估?；炷翉姸仍跁r間上、空間上和數(shù)值上的不均勻性是這種材料本身的固有特性，我們做過“一孔雙芯”和“一孔三芯”的試驗，有的同一孔內的芯樣強度值都有較大的不同。所以，在采用回彈-取芯法對結構實體強度進行檢驗時，出現(xiàn)芯樣值偏差較大，甚至個別芯樣值低于合格判定標準的情況并不少見。但進一步對所在構件和所在檢驗批進行檢測評定時，93%以上的推定值都能滿足混凝土的設計強度等級的要求。因此，回彈-取芯法的真正作用不在于直接判定實體混凝土強度的合格與否，而是篩選大面積、系統(tǒng)性強度偏低的過程。

深圳地區(qū)主管部門采用回彈-取芯法監(jiān)督抽檢混凝土實體強度的初檢不合格率在5%左右，最終評定不合格率為0.3%左右，不合格率雖不高，但是真實存在的。社會檢測機構檢測數(shù)量批次數(shù)十倍、百倍于監(jiān)督抽檢，卻一單不合格的情況都沒有。由此可見，回彈-取芯法在社會檢測機構中使用的效果和真實性的確存在很大問題。

同條件試件法守住混凝土拌和物的質量關，避免出現(xiàn)系統(tǒng)性的原材料和配合比問題；回彈-取芯法復驗結構實體強度，評估施工條件對混凝土強度的影響，這是規(guī)范對混凝土施工質量管控的制度設計。如盲目抬高回彈-取芯法在實體檢驗中的地位，而將同條件試件法淪為雞肋，回彈-取芯法在執(zhí)行過程中又刻意回避相對低強度區(qū)，勢必造成兩項把關措施效果的同時打折甚至失效，發(fā)生混凝土質量事故而茫然不知。

2019年“長沙問題混凝土”事件中，涉事項目C10棟12—27層混凝土強度存在問題，按5～6 d/層的施工速度，該問題持續(xù)時間達3個月之久，因發(fā)現(xiàn)構件開裂才組織現(xiàn)場檢測，同條件試件法顯然處于失效狀態(tài)。2020年深汕合作區(qū)某住宅項目，多棟塔樓的15—32層混凝土強度達不到設計要求，也是同條件試件法形同虛設，沒有起到前期把關作用。而回彈-取芯法又因為齡期和批次等因素，滯后數(shù)月，造成了混凝土強度問題的堆積，最終導致大范圍的質量事故。

4 回彈-取芯法應用技術要點

4.1回彈構件的數(shù)量應滿足要求

回彈-取芯法是結合回彈法的普查與鉆芯法的準確于一體，首先是通過回彈普查找出相對低強度區(qū)，再通過鉆芯驗證。如果回彈構件數(shù)量不夠，則普查面太窄，找出的3個最低回彈區(qū)也許并不能代表“相對低強度區(qū)”，芯樣強度值即使合格，但此次回彈-取芯法檢測的可靠度仍相對較低。建議各責任主體在規(guī)范附錄D的基礎上，根據(jù)各自質量水平的高低合理確定回彈構件數(shù)量，不得全部按規(guī)范的最小值選取。

4.2 回彈構件及構件上的測區(qū)位置應隨機選取均勻分布

回彈構件及構件上的測區(qū)位置的隨機選取、均勻分布，也是“相對低強度區(qū)”是否具有代表性的前提條件。如果檢測前，責任主體已通過快速回彈普查，基本掌握了實體混凝土強度高低區(qū)域的大致分布，檢驗時刻意避開“相對低強度區(qū)”，從而導致回彈-取芯法實際意義上的失效。在工程實踐中，該現(xiàn)象比較普遍，主管部門應引起重視。

4.3同一構件上出現(xiàn)多個相對低回彈區(qū)的也應鉆芯

工程檢測過程中，同一構件上的5個回彈測區(qū)，按照規(guī)范最多只能有一個最小平均回彈值測區(qū)有資格最終排序進入鉆芯行列。也經常遇到這樣一種情況：即同一構件上出現(xiàn)2個及以上平均回彈值測區(qū)從數(shù)值上可排進最小的3個測區(qū)，而并沒有機會進行抽芯驗證，如果該構件上的那個測區(qū)芯樣值不滿足要求，則該構件的強度就非常值得懷疑，建議也要對此種情況下的該構件的其他較低測區(qū)進行鉆芯驗證。

5 回彈-取芯法失敗后的處理程序

回彈-取芯法失敗，指的是芯樣強度達不到規(guī)范附錄D中的合格性標準，無法按照規(guī)范對該批次結構實體混凝土強度判為合格。同時，由于回彈-取芯法的固有缺陷，無法給出批推定值，從而也無法直接判為不合格。此時，回彈-取芯法失敗，不可再次采用該方法繼續(xù)進行檢驗，需采用其他方法進行評定。

根據(jù)規(guī)范10.1.5條，應委托具有資質的檢測機構按國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定進行檢測，應用較多的檢測方法是鉆芯修正回彈法。鉆芯修正回彈法雖然不能通過鉆芯修正來保證每個回彈測區(qū)換算強度的準確性，但可以做到修正后的回彈檢測結果與鉆芯法檢測結果在統(tǒng)計意義上一致。更具體地說，該方法修正過的單個檢測值不一定準確，但批推定值基本準確，可以采信。

采用鉆芯修正回彈法對回彈-取芯法失敗的檢驗批進行檢測評定時，需分別給出整個檢驗批的強度推定值，以及達不到回彈-取芯法合格判定標準的芯樣所在構件的強度推定值，且在該芯樣鉆孔附近需有重新鉆芯。重新取樣后，檢測鉆芯修正回彈法批推定值是否不小于強度等級值、達不到回彈-取芯法合格判定標準的芯樣所在構件的強度推定值是否不小于強度等級值、重新鉆芯取樣的芯樣強度值是否大于0.88倍的強度等級值。如果同時滿足3個條件，則可進行驗收。

如果鉆芯修正回彈法批推定值或達不到回彈-取芯法合格判定標準的芯樣所在構件的強度推定值不滿足判定標準，則要求設計按推定值能夠達到的混凝土最高強度等級值所對應的性能參數(shù)的強度降低等級進行計算復核；如果重新鉆芯取樣的芯樣強度值不滿足判定標準，則應對構件強度局部不均勻性進行設計復核。只有當相關復核結果滿足要求時，方可驗收，如果復核不通過，則分別加固處理。

標養(yǎng)試塊強度、同條件試塊強度和芯樣強度都是立方體抗壓強度，只能與混凝土材料標準值進行比較和判定，而結構計算使用的是軸心受壓強度，來源于棱柱體試件強度。棱柱體試件強度無論是在施工過程中的材料強度檢驗還是在結構實體強度檢驗中均未被采用，規(guī)范中結構計算使用的軸心受壓強度從混凝土強度等級給出。因此設計無法對檢驗強度值直接進行復核，應按照推定值能夠達到的混凝土最高強度等級所對應的性能參數(shù)進行計算復核。在工程實踐中，在沒有評定推定值的情況下，設計院僅對單個或者多個鉆芯芯樣強度直接進行復核，進而判斷整個結構安全性能的現(xiàn)象非常普遍，這種做法是錯誤的。

6 結語

回彈-取芯法相較于原來的回彈法更加準確，比抽芯法抽樣更加有針對性，是結構實體混凝土強度檢驗方法的一次明顯進步，但“只能抽檢，不予評定”的缺點，注定該方法仍然是結構實體強度檢驗的過程手段而不是最終判決。規(guī)范在該方法檢驗不通過時的后續(xù)處理程序又沒有給出具體規(guī)定，所以在執(zhí)行過程中，不少部門和企業(yè)誤將此方法作為結構實體強度檢驗的“金標準”，盲目夸大該方法的作用和地位，想方設法規(guī)避出現(xiàn)不合格的檢測結果，導致結構實體檢驗環(huán)節(jié)的失真，喪失了篩選和發(fā)現(xiàn)大面積、系統(tǒng)性強度偏低等重大質量問題的機會。再加上同條件試件法逐漸失去檢驗地位，前期材料把關失手，造成了混凝土強度問題的堆積，最終導致大范圍的質量事故不斷發(fā)生。本文對回彈-取芯法進行介紹，就是希望能在工程中避免大范圍質量事故的發(fā)生，以切實確保建筑工程的質量。