摘 要：針對回彈法檢測混凝土強度的局限性，本文提出鉆芯修正回彈法強度檢測方法，對控制混凝土質(zhì)量具有現(xiàn)實意義。以某高層建筑為例，簡要闡述鉆芯修正回彈法在混凝土強度檢測的流程，從現(xiàn)場檢測、強度偏差分析、修正法分析、修正測強曲線、離群值檢驗5個方面出發(fā)，提出鉆芯修正法檢測技術(shù)應(yīng)用措施，并開展混凝土修正強度曲線驗證，以期為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：混凝土；強度檢測；鉆芯修正回彈法

中圖分類號：TU 502 文獻標(biāo)志碼：A

混凝土作為重要建筑材料，廣泛用于構(gòu)筑物、建筑物工程中，實現(xiàn)建筑工程產(chǎn)品化。但是，混凝土施工中受到材料質(zhì)量、離心、張拉、養(yǎng)護等工藝影響，出現(xiàn)混凝土破碎、斷裂等情況，影響施工質(zhì)量。以往混凝土強度檢測多采用回彈法，利用回彈儀測定其表面硬度，推算混凝土強度，具有方法簡單、成本低廉、無損的優(yōu)點。但是，回彈法存在局限，部分混凝土假性碳化、表面粗糙，內(nèi)外質(zhì)量不一，數(shù)據(jù)容易產(chǎn)生偏差。因此，混凝土強度檢測中，可采用鉆芯法修正回彈法結(jié)果，獲得準(zhǔn)確強度數(shù)據(jù)。

1 鉆芯修正回彈法在混凝土強度檢測項目中的概況

以某高層建筑為例，由地下1層和地上26層構(gòu)成，主體高度96m，裙房高4層，總建筑面積6.4萬m2，結(jié)構(gòu)為框架—剪力墻，澆筑構(gòu)件使用混凝土，設(shè)計50a使用年限。為掌握項目實體混凝土強度，按照《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程（CECS 03—2007）》與《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程（JGJ/T 23—2011）》對混凝土構(gòu)件進行抽樣檢測[1]。當(dāng)采用回彈法檢測混凝固體時，為避免結(jié)果不準(zhǔn)確，根據(jù)混凝土設(shè)計強度與生產(chǎn)工藝等級，將養(yǎng)護條件、原料、配合比基本一致、齡期接近分為一批檢測批，對混凝土構(gòu)件進行合理分類，隨機抽樣編號。每批檢測構(gòu)建嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合抽中構(gòu)件表面確定回彈區(qū)，現(xiàn)場完成回彈檢測，測得構(gòu)件回彈值、碳化深度比。并結(jié)合回彈數(shù)據(jù)開展鉆芯取樣，鉆芯要求具備代表性，選取測區(qū)內(nèi)進行鉆芯，每個鉆芯僅加工為1個試件，打磨芯樣并進行抗壓試驗。鉆芯構(gòu)件抗壓試驗后，采用對比回彈法測試強度數(shù)值，選擇修正方法，確定修正系數(shù)，推定混凝土強度。

2 鉆芯修正回彈法在混凝土強度檢測中的應(yīng)用

2.1 現(xiàn)場檢測技術(shù)

回彈檢測中，根據(jù)砼強度與表面硬度存在表面硬度大、砼強度高、回彈值高的關(guān)系，利用回彈儀彈擊砼表面，構(gòu)建抗壓強度與回彈值校準(zhǔn)關(guān)系，以回彈值推算抗壓強度。根據(jù)JGJ/T 23—2011規(guī)定，抽樣待檢構(gòu)件需要滿足相同混凝土強度最小抽樣數(shù)量，且分布均勻，柱邊長≥300mm，梁高度≥300mm，板以板底為回彈面。抽中待檢構(gòu)件后，測區(qū)處于澆筑混凝土側(cè)面，每個構(gòu)件選擇2個對稱側(cè)面，設(shè)置5個測區(qū)，面積均是0.2m×0.2m，布置16個測點開展回彈檢測，以梁構(gòu)件為例，測點布置如圖1所示。

板構(gòu)件底部回彈，僅選擇1個側(cè)面，測區(qū)、測點及相應(yīng)面積按梁構(gòu)件布置；PTC管樁測量混凝土表面，利用大量回彈數(shù)據(jù)，保證結(jié)果可靠[2]。而在檢測中，保證混凝土表面是原漿面，平整清潔，禁止有浮漿、疏松層、油垢、蜂窩麻面及涂層等，將回彈儀軸線垂直于檢測面，緩慢施壓、讀數(shù)，迅速復(fù)位，精準(zhǔn)讀數(shù)至1，測點間距＜20mm。而鉆芯檢測中，同等級混凝土強度修正，芯樣數(shù)量≥6個，按照CECS 03—2007規(guī)定，芯樣鉆取直徑70mm，尺寸是3倍混凝土骨料粒徑，試件高度、直徑比值為0.95～1.05，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)加工，切割打磨。再用鼓風(fēng)機清除碎屑、粉末，利用1.5%酚酞酒精滴入孔洞內(nèi)壁，以游標(biāo)卡尺（精度0.02mm）測量顏色變化舉例，取平均值確定混凝土碳化值，獲得最終芯樣[3]。該檢測中，芯樣編號與回彈編號對應(yīng)，便于數(shù)據(jù)回歸與建立模型，開展抗壓強度試驗。

2.2 測強曲線適應(yīng)性

在混凝土施工中，多數(shù)采取泵送混凝土方法，利用壓力泵、管帶直接澆筑混凝土，具有改善施工性能、施工速度快的特點。該項目回彈法檢測中，結(jié)合非泵送與泵送強度換算值，如圖2所示。

相同碳化深度值與回彈值下，泵送混凝土強度推定高于非泵送，主要是泵送混凝土質(zhì)量及穩(wěn)定性高，性能保持良好。回彈法測強中，符合條件混凝土可采取全國規(guī)程（f=0.034488Rm1.940010-0.0173dm）測強曲線計算，要求控制強度誤差在±15%以內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)差＜18.0%。該工程測強中，針對預(yù)留試塊開展鉆芯法、回彈法抗壓強度檢測，對比全國測強曲線強度值換算，見表1。

根據(jù)表1可知，統(tǒng)一測強曲線換算中，對比實測數(shù)據(jù)相對標(biāo)準(zhǔn)差＞18%，平均相對誤差＞±15%，強度誤差值較大，反應(yīng)全國測強曲線在項目所在地適用存在局限性，特別是高強混凝土測強缺乏可行性，無法真實反映混凝土情況，即使經(jīng)過檢測也不能直接得出結(jié)論，需要多方面判斷員工操作、材質(zhì)特殊性等因素?？梢姡炷翉姸葯z測需要采取鉆芯回彈法進行修正，得到準(zhǔn)確強度檢測結(jié)果。

2.3 修正檢測方法

在混凝土強度檢測中，鉆芯修正有修正量法與修正系數(shù)法[4]。修正量法是利用芯樣樣本與回彈樣本強度差對強度進行修正，將回彈樣本強度與修正強度相加，確定混凝土強度。該方法多用于測量場景，不限于坐標(biāo)增量、角度、高差測量等，需要綜合考慮實測值、儀器誤差、測量方法等方面的影響，校正誤差，提高數(shù)據(jù)可靠性。而修正系數(shù)法則利用芯樣樣本與回彈樣本強度比值來獲得修正系數(shù)，與回彈樣本強度相乘獲得混凝土強度，通過修正標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度獲得準(zhǔn)確強度指標(biāo)。以數(shù)學(xué)為例，修正量法是修正回彈法測強曲線截距，未改變曲線斜率；修正系數(shù)法則修正截距與測強曲線斜率，精準(zhǔn)度更高。該工程在混凝土強度檢測中采取修正系數(shù)法。

2.4 修正測強曲線

修正測強曲線通過常規(guī)材料試驗與標(biāo)準(zhǔn)方法得出，能夠反映混凝土試塊與強度讀數(shù)之間的關(guān)系，利用修正趨勢線，編制混凝土強度推定值?；炷翗?gòu)件強度檢測中，考慮鉆芯與回彈值差異，根據(jù)試驗結(jié)果統(tǒng)計測強曲線，對回彈檢測進行修正，對有疑慮的混凝土強度均采取鉆芯修正系數(shù)。該項目中，采取一元二次函數(shù)回歸方程，以構(gòu)件強度數(shù)據(jù)即最小二乘法，獲得回歸方程如下：y=-0.055x2+8.2928x-206.92，對其進行顯著性檢驗，P＜0.05（P為方程整體顯著性），線形關(guān)系顯著。將鉆芯取樣結(jié)果代入回歸測強曲線，得出取樣強度比值，見表2。

取50個構(gòu)件強度參數(shù)，比值相對平均值為1.072，相對標(biāo)準(zhǔn)差為0.1696，平均相對誤差為0.11904。而相對平均值是鉆芯混凝土強度與回歸強度比值的平均值。由此可知，以一元二次回歸曲線，對混凝土強度推定相比鉆芯法強度低7.2%，根據(jù)比值相對平均值1.072確定修正系數(shù)為1.072，則修正測強曲線可將其與回歸方程相關(guān)聯(lián)，如公式（1）所示。

y=1.072（-0.055x2+8.2928x-206.92）

=-0.0616x2+8.8898x-221.82 （1）

將回彈檢測值代入修正測強曲線，獲得強度換算值，比較芯樣數(shù)值見表3。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，相對平均值為1，兩者強度平均相等；相對標(biāo)準(zhǔn)差為14.3%，平均相對誤差為10.6%?；炷翉姸刃拚?，相對標(biāo)準(zhǔn)差、平均相對誤差減小，相對平均值接近1，均在規(guī)定測強曲線指標(biāo)相對標(biāo)準(zhǔn)差≤17%、平均相對誤差≤±14%內(nèi)，符合混凝土強度檢測要求。

2.5 離群值檢驗技術(shù)

該工程混凝土強度檢測鉆芯修正中，由于鉆芯法與回彈法存在較大差異，因襲修正個別數(shù)據(jù)偏差存疑，需要開展離群值檢驗[5]。工程采取格拉布斯檢驗法，判定混凝土檢測離群值，計算中假定n個芯樣試件，單個芯樣檢測強度與測區(qū)混凝土強度偏差δi排列，即（δ1，δ2，δ3，…，δn-1，δn），計算樣本標(biāo)準(zhǔn)差、平均值及最小/最大可疑值，如公式（2）～公式（5）所示。

（2）

（3）

Gn=（δn-Δ）/ΔS （4）

Gn'=（Δ-δ1）/ΔS （5）

式中：ΔS為標(biāo)準(zhǔn)偏差；Δ為平均值；Gn為最大可疑值；Gn'為最小可疑值。

設(shè)定檢出水平為5%，剔除水平為1%，根據(jù)雙側(cè)檢驗，檢出水平臨界值G0.975，剔除水平臨界值G0.995，結(jié)合格拉布斯臨界值表，確定n個芯樣試驗情況。當(dāng)Gn＞Gn'，GnG0.975，判定離群值為δn，反之，無離群值；當(dāng)Gn'＞Gn，Gn'G0.975，判定離群值為δ1相反，無離群值；當(dāng)Gn＞Gn'，GnG0.995，判定統(tǒng)計離群值是δn，考慮剔除；當(dāng)Gn'＞Gn，Gn'G0.995，判定統(tǒng)計離群值是δ1，考慮剔除，以此保證數(shù)據(jù)科學(xué)性與客觀性。

3 鉆芯修正回彈法在混凝土強度檢測中的應(yīng)用結(jié)果分析

3.1 結(jié)果驗證

該工程以PTC管樁為例，以獲得修正系數(shù)、測強曲線驗證PTC管樁強度，結(jié)果見表4。以此計算，修正前相對平均值為1.175，平均相對誤差為0.183，相對標(biāo)準(zhǔn)差為0.215；修正后相對平均值為1.096，平均相對誤差為0.116，相對標(biāo)準(zhǔn)差為0.151。修正后數(shù)據(jù)相對標(biāo)準(zhǔn)差與相對誤差大幅度減小，修正平均值接近1，修正測強曲線可提高混凝土強度檢測準(zhǔn)確度。

3.2 技術(shù)建議

該工程中，相同混凝土構(gòu)件采取鉆芯法與回彈法檢測混凝土強度，產(chǎn)生離群值，原因在于項目趕工期，澆筑混凝土構(gòu)件拆模較快，未能有效養(yǎng)護，表面散失水分過快，水泥膠等材料反應(yīng)不充分，導(dǎo)致內(nèi)外質(zhì)量較大差異，回彈數(shù)值較低[6]。部分泵送混凝土用水量不均，增大混凝土坍落度，僅依賴自身流淌充滿模板，增加了混凝土表面浮漿，加大碳化深度值，降低回彈值，表面密實度不足。

工程混凝土模板以膠合板為主，周轉(zhuǎn)頻率較高，受到多種損傷，未能及時維護模板表面，降低混凝土澆筑質(zhì)量，回彈值偏低[7]。泵送混凝土礦粉、粉煤灰摻合料添加過多，前期混凝土強度低，回彈值小。而以鉆芯法修正回彈法能夠?qū)⒒炷翉姸日鎸嵎从吵鰜恚瑧?yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況合理應(yīng)用該檢測方法，并提出以下建議。1）在混凝土構(gòu)件強度檢測中，應(yīng)保證構(gòu)件質(zhì)地均勻、表面平整，如果表層存在異物，且硬度較高，需要將其清理干凈后再進行檢測。2）鉆芯修正回彈法前期以回彈法測量，要求每位操作人員掌握操作技巧、儀器使用方法等，具備較強責(zé)任感與嚴(yán)謹態(tài)度。后期結(jié)合回彈值推定混凝土強度，需要嚴(yán)格限制數(shù)據(jù)離散性，保證數(shù)據(jù)可靠、真實、有效。3）碳化深度對混凝土表層硬度存在影響，回彈檢測中，結(jié)合回彈值對混凝固體強度進行推定，應(yīng)當(dāng)綜合考慮混凝土碳化影響，優(yōu)化修正系數(shù)，保證碳化深度測量準(zhǔn)確性。4）鉆芯修正中，保證鉆芯取芯部位是根據(jù)混凝土構(gòu)件回彈測區(qū)確定的，選擇回彈最小平均值測區(qū)，按照規(guī)范處理樣芯，兩端打磨平整，以免減少受壓面積，盲目得出結(jié)論，需要綜合考量判斷強度，確保結(jié)果準(zhǔn)確有效。5）強度檢測修正結(jié)果需要多次驗證，選用工程不同混凝土部件開展檢測，確定修正平均值約為1。

4 結(jié)語

綜上所述，混凝土強度檢測回彈法存在局限性，容易受到施工工藝、原材料等影響，無法保證檢測結(jié)果準(zhǔn)確性，需要以鉆芯法修正，為混凝土施工提供指導(dǎo)。通過分析某高層建筑混凝土強度檢測方法，應(yīng)明確鉆芯修正回彈法需要根據(jù)實際工程情況制定檢測流程，嚴(yán)格按照流程操作，做好現(xiàn)場檢測與離群值檢驗，結(jié)合工程選擇恰當(dāng)修正方法，確定修正測強曲線。以此開展修正強度曲線驗證，表明修正后數(shù)據(jù)相對標(biāo)準(zhǔn)差與相對誤差大幅度減小，修正平均值接近1，修正測強曲線可提高混凝土強度檢測準(zhǔn)確度。

參考文獻

[1]楊仁海.建筑混凝土材料強度檢測的技術(shù)分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2022（9）：128-130.

[2]趙銀栓，楊全兵，張宗盛，等.基于回彈法檢測混凝土多孔磚抗壓強度換算值修正方法的研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2023，53（21）：118-121.

[3]施鵬.超聲回彈綜合法及鉆芯修正在混凝土強度檢測中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（10）：122-125.

[4]文潔.憎水涂層混凝土對冰附著強度測試及性能研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2023（18）：100-102.

[5]賴林峰.關(guān)于回彈法檢測批量構(gòu)件混凝土抗壓強度過程中鉆芯修正方法的討論[J].福建建設(shè)科技，2023（2）：65-66，84.

[6]畢琛琛，丁昕.纖維種類和長度對混凝土力學(xué)強度和耐久性能的影響研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2023（9）：81-83.

[7]宋慧敏，何先治，聶洪遠.回彈法檢測混凝土強度專用測強曲線試驗分析[J].人民黃河，2022，44（增刊1）：218-219.