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1、回弹法检测混凝土抗压强度技术规程相关问题的思考,北京建筑工程学院 宋少民,混凝土结构回弹检测抗压存在的问题与思考,问题的提出 近年来，越来越多的混凝土搅拌站和施工单位抱怨混凝土回弹检测抗压强度存在的问题，具体说有以下两个方面： 1、掺加粉煤灰的泵送混凝土用回弹法测定的强度经常出现不合格，但实际结构中混凝土的强度合格 。 2、有些地区建筑管理与质量监督部门不按照GB/T 50344建筑结构检测技术标准规定 ，明明试块强度合格，抽检组数也够，动不动就回弹测强，一测就不够，然后就钻芯、就走关系。,学者质疑回弹法测强,清华大学廉慧珍教授2007年在混凝土发表学术论文质疑“回弹法检测混凝土抗压强度” 。
2、主要观点有以下几个方面： 1、材料的硬度和强度不是同一个概念。 同一种匀质材料的硬度和强度之间有一定的相关性,而不同材料的硬度和强度之间不能建立相关的关系;同样水胶比的砂浆和混凝土是不同的材料,砂浆的硬度最多只可能与砂浆强度有一定的联系,而相同水胶比的砂浆强度和混凝土强度的关系却依浆骨比和砂率的不同而异。,2、混凝土碳化层和该混凝土更是不同的材料,混凝土碳化层的硬度和内部混凝土的强度没有关系,再基于碳化层的硬度引进“折减系数”来推算混凝土的强度,在概念上是错误的。 这个“碳化层”的硬度及厚度和混凝土的强度并没有关系,对于混凝土的强度来说是没有意义的。,碳化对混凝土的影响主要并不是强度,因为只要
3、在掺用粉煤灰后把混凝土水胶比降低到一定程度,28d抗压强度无疑是会满足设计要求的,而且由于现场浇筑混凝土温度的影响,掺粉煤灰的混凝土实际强度总是会比标准养护的相同掺粉煤灰的混凝土试件强度高,并与碳化无关。碳化本身不会造成混凝土劣化,但是Ca(OH)2碳化后分子体积大约可收缩20%,如果先产生干燥收缩,随后再加上碳化收缩,可能在约束条件下产生开裂;更重要的是,钢筋在碱性环境下的稳定性会因碱度降低而受到破坏,引起锈蚀。,3、混凝土是复杂的多相非均质材料,回弹值和抗压强度之间没有唯一的关系;不只是不同强度等级的混凝土没有相同的硬度-抗压强度关系,而且相同强度等级的混凝土也没有相同的组成和微结构;即使
4、给定的混凝土,也会因骨料和基体之间的硬度不同以及骨料在矿物学上的变化而有不同的回弹值。,合理的方法是对每一种混凝土都标定其强度-硬度关系“,当用回弹值估计现场混凝土的强度时,必须和标定时的试验步骤与环境条件相似”。把定到规范中的回弹值-抗压强度关系表格或公式作为通用标准是欠妥当的。,回弹测强标准编制组成员的回应,混凝土的抗压强度与其测区的回弹值（表面硬度）之间有一定的关系，该关系是以大量的试验数据为依据并考虑其他影响因素，通过回归分析而建立的混凝土回弹值与抗压强度之间的数学表达式。回弹法用于检测混凝土的抗压强度已在我国得到了广泛的应用，实践证明，采用回弹法推定的混凝土抗压强值，对于处理工程质量
5、问题具有十分重要的意义。,尽管碳化会提高混凝土的抗压强度，但碳化对混凝土表面硬度的影响更大。 回弹法是研究混凝土的表面回弹值与混凝土强度之间的关系的，它研究的对象就是混凝土，而不是混凝土中的砂浆。况且回弹规范中规定在每个测区选择有效的16个测点，计算时去掉3个最大的和3个最小值剩余10计算平均值，已经考虑了石子和气孔对回弹值的影响。,当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，还可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。,廉慧珍教授的答复,引用毛泽东的话：时代在变化，过去我们熟悉的东西有些要闲置起来，而有些我们不熟悉的东西要尽快熟悉起来。 引用王宏甲中国新教育风暴的话：对一个理论的反驳即对问题
6、的任何认真的尝试性解决的反驳始终是我们接近真理的前进一步。,“把混凝土当作宏观均质且各向同性的材料”，过去在混凝土组分不是这么多、水灰比比较大、总体强度等级比较低、生产和施工控制也没有现在这样复杂的情况下，还算可以，而现在情况正在起着很大的变化，混凝土的非均质性表现得更加突出。,不管发明者是谁，在混凝土中使用回弹法总是从金属材料移植过来的，尽管工业上的金属材料也并不是理想的绝对均匀体，毕竟混凝土和金属材料的力学性质和匀质性相差得太大。连金属的表面硬度都很难测准，何况混凝土？表面硬度的检测在金属工业中主要也是用来评价材料匀质性、加工性，并不用于检测其强度。,有的工程在剔除表面“碳化层”后再检测回
7、弹值，反而比未剔除时的还要高。更重要的是，“碳化”层确实是与混凝土本体不同的两种材料， “碳化层”的硬度和混凝土强度之间不可能有相关关系。因此用对“碳化层”的回弹值根据“碳化层”厚度修正的强度值的方法是不能用的。,这是科学概念问题：不同材料的硬度与强度之间是没有关系的，材料的表面硬度和材料的厚度也是没有关系的。,由于碳化前沿确定的困难，目前现场量测方法实在不能为准。混凝土比砂浆碳化前沿更加曲折，如图3、图4所示。当碳化深度较大时，打磨除去碳化层也不现实。,需要说明的问题,砼结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002) 和砼强度检验评定标准(GBJ107)的规定 ：判定砼质量是否合格的基
8、础是标养的砼立方体抗压强度或同条件养护试块的立方体抗压强度,而更能反映实体工程砼强度的是同条件养护试块的立方体抗压强度。所以严格按规范要求作好同条件砼试块的制做、养护、试压等工作,是确保砼实体质量的最佳保证。,依据GB50204-2002用回弹法测强可以在砼试件强度评定不合格时采用,其结果是对砼实体质量达不到设计要求时,进行结构强度复核的处理的依据;而在重要结构部位,不管标养试块和同条件养护试块的强度评定合格与否,均应对其进行结构实体砼强度检验,JGJ/T23-2001中用回弹法测得的砼强度换算值、平均值、标准差及强度推定值,均不参加砼抗压强度的评定,只作为处理砼质量问题的依据。既然回弹法测强
9、度不作评定依据,回弹法测强报告也不做评定,那么我们如何评价回弹法测强结果呢?,当回弹法测强报告中有关数据不能满足设计要求时,不要轻易进行处理,应当先请设计人员核算或采用其他方法(比如钻芯取样测砼强度)进行检测,的确达不到设计要求,也不能满足使用功能要求时,再请专业人员做出处理。,现今因水泥强度高、水化热大、混凝土水胶比较低，即使很薄的构件（例如厚度10 cm的楼板）混凝土中的温度都不会是恒定的20，不论是高还是低，实验室检测的指标和现场构件中混凝土的性能差别都会较大。例如，当混凝土内部温度较高时，对不用或少用矿物掺和料的混凝土抗压强度，构件中的要低于实验室标准试件的，用实验室指标验收就会不安全
10、；使用矿物掺和料的，则相反。,粉煤灰掺量对回弹测强误差影响,浙江省建筑科学设计研究院徐国孝, 丁伟军研究得出结论：其它掺量基本不变, 粉煤灰单掺达 35%50%时, 制作混凝土立方体试块( 粗骨料为碎石) 24 组, 用回弹仪测试、试压、碳化深度测试后, 按泵送混凝土测强曲线计算, 发现其平均相对误差和相对标准差都很大。而粉煤灰掺量在 10%15%( 共计155组数据) 以及单掺 25%( 共计 27 组数据) 时, 其平均相对误差和相对标准差在地区测强曲线误差要求范围内。因此粉煤灰单掺超过 30%时, 泵送混凝土测强曲线已不适用。,解决问题的途径,各地针对目前预拌混凝土中矿物细粉掺和料掺加量
11、较大的趋势，制定符合本地区混凝土结构物回弹测强实际情况的测强曲线，克服目前的问题。下面对北京地标与新行业标准泵送混凝土测区强度换算表进行比较。,行业标准：,平均回弹值,测区混凝土强度换算值,平均碳化深度值,北京市地方标准：,行业标准：,北京市地方标准：,行业标准：,北京市地方标准：,行业标准：,北京市地方标准：,行业标准要点：,本规程不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土强度的检测。 2.1.3 测区混凝土强度换算值 由测区的平均回弹值和碳化深度值通过测区强度换算表得到的测区现龄期混凝土强度值。 2.1.4混凝土强度推定值 相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95%的构件中的
12、混凝土强度值。,行业标准要点：,4.1.5 当检测条件与附录A、B、C的适用条件有较大 差异时，可采用同条件试块或钻取混凝土芯样进行修 正，试块或钻取芯样数量不应少于6个。试块边长为 150 mm；芯样公称直径宜为100mm，高径比为1，芯样 应在测区内钻取，每个芯样只能加工一个试件，计算 时，测区混凝土强度换算值应乘以修正系数。 修正系数应按下列公式计算,修正系数，精确到0.01；,行业标准要点：,5. 0.1 计算测区平均回弹值，应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，用余下的10个回弹值按下式计算： 非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，应按下式修正：,回 弹 值 测 量,4.2
13、.1 检测时应注意回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土检测面，并且缓慢施压不能冲击，否则回弹值读数不准确。 4.2.2 本条规定每一测区记取16点回弹值，它不包含弹击隐藏在薄薄一层水泥浆下的气孔或石子上的数值，这两种数值与该测区的正常回弹值偏差很大，很好判断。同一测点只允许弹击一次，若重复弹击则后者回弹值高于前者，这是因为经弹击后该局部位置较密实，再弹击时吸收的能量较小从而使回弹值偏高。,碳化深度值测量,4.3.1 本规程附录A中测区混凝土强度换算值由回弹值及碳化深度值两个因素确定，因此需要具体确定每一个测区的碳化深度值。当出现测区间碳化深度值极差大于2.0mm情况时，可能预示该构件混凝土强度不均匀
14、，因此要求每一测区应分别测量碳化深度值。 4.3.3 高强混凝土强度高，表面硬度大，加之表面比较致密，经过大量实验，碳化对其影响很小，因此不用考虑表面的碳化。,6.1.2有条件的地区和部门，应制定本地区的测强曲线或专用测强曲线，经主管部门组织审定和批准后实施。检测单位应按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的顺序选用测强曲线。 地区测强曲线：平均相对误差（）不应大于14.0 %,相对标准差（er）不应大于17.0 %；其中高强混凝土地区测强曲线：平均相对误差（）不应大于8.0 %,相对标准差（er）不应大于10.0 %；,行业标准要点：,行业标准要点：,7 混凝土强度的计算 7. 1 构件
15、第i个测区混凝土强度换算值，由本规程附录A、附录B、附录C查表得出。 7. 2 构件的测区混凝土强度平均值应根据各测区的混凝土强度换算值计算。当测区数为10个及以上时，应计算强度标准差。平均值及标准差应按下列公式计算：,新行标要点,关于推定值公式的合理性等的不断探索和更正。标准是人定的，和人的认识水平有关；参与制定标准的各个人会因其经历和认识的差异，但是作为标准规范的管理和执行者，却应当有“天变不足畏，祖训不足法，人言不足恤”（温家宝总理谈改革、创新时引用王安石语）的精神。 混凝土注意控制好配合比、工作性、振捣、模板、养护等环节，例如加强早期养护，保证14天养护，控制碳化深度。,症结所在,目前存在问题的根源在于以下几点： 1、混凝土结构非破损测定强度不满足要求责任不能完全由混凝土搅拌站承担，客观的说大部分责任应该有施工单位负责。相关规范对此责任划分不明确、混凝土搅拌站与施工单位不平等的生意关系造成目前一有问题搅拌站只能当替罪羊的局面。 2、施工中肆意加水、不规范振捣、模板缺陷、养护的缺失造成混凝土面层质量差是造成混凝土回弹测强不合格的主要原因。,解决问题的途径,相关混凝土施工与质量验收标准规范必须明确只要混凝土搅拌站预留试件强度合格、混凝土拌合物和易性良好，含气量在正常范围，施工和监理单位应该对混凝土结构回弹测强不合格负主要责任。,