顺德地区C50～C60高强混凝土回弹法与钻芯法比对试验研究

梁韶绵，刘颖波，庄勇杰，伍敬恒

（佛山市顺德区建设工程质量安全监督检测中心有限公司 广东佛山528300）

0 引言

混凝土强度一直都受大众的关注，尤其是高强度混凝土，如高层商住楼的剪力墙和多层综合体的框架柱等，混凝土强度不仅影响工程质量，还关系到人民的财产和生命安全。当前检测混凝土强度的方法有钻芯法、回弹法、超声回弹综合法和拔出法等，其中最常用的是钻芯法和回弹法。本文对广东省佛山市顺德地区从2020年4月～2020年11月在建工程的高强度混凝土进行高强回弹法和钻芯法检测，进行比对试验。本次比对试验共选取15个工程，23个构件，69个芯样，主要比较钻芯法与高强回弹法检测混凝土抗压强度的差异，以便在实际工程检测时采用一种较恰当的方法，获得较为准确的数据效果，为类似工程提供借鉴意义［3-4］。

1 比对试验设计

回弹仪的基本原理是用弹簧驱动重锤，重锤以恒定的动能撞击与混凝土表面垂直接触的弹击杆，使局部混凝土发生变形并吸收一部分能量，另一部分能量转化为重锤的反弹动能，使弹击锤带动指针弹回并指示出回弹硬度值。混凝土表面强度越高回弹硬度值越大，反之亦然。由实验方法建立“混凝土抗压强度——回弹值”的相关测强曲线。测强曲线分为统一测强曲线、地区测强曲线和专用测强曲线。回弹法检测混凝土强度方法仪器轻巧使用方便、检测速度快、费用低、计算简捷，不造成结构或构件的局部损坏等。缺点是对表面与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件不适用［1，5-6］。

钻芯法是用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，从结构或构件中钻取圆柱状试件，再用万能试验机检测混凝土强度。该方法缺点是检测过程复杂、时间长，费用高，强度受局部质量好坏影响，对构件具有一定的破损性，芯样加工质量直接影响强度结果，优点是结果较为直观，能较直接地反映混凝土的强度［7-9］。

比对方法：先采用4.5J型号为HT450-D 高强回弹仪对被测混凝土构件进行回弹检测，再用日本某公司生产的钻芯机在回弹检测的测区进行芯样钻取［10］。试验拟分别用高强回弹法和钻芯法对设计强度为C50～C60 的混凝土构件进行强度检测，并对2 种不同检测方法的结果进行对比分析。对高强回弹法分别采用文献［1］的测强曲线和文献［2］的测强曲线进行强度换算。本次所比对的混凝土构件检测环境一致，龄期相近，温湿度均在允许范围内。

2 比对数据统计分析

2.1 比对试验数据图表

芯样抗压强度值采用高径比（H∕d）在0.95～1.05之间的芯样，混凝土抗压强度试验机测量精度为±1%，试件破坏荷载在压力机全量程20%～80%之间。回弹法测区强度换算值，分别采用行标的测强曲线和地标的测强曲线进行强度换算，具体结果如表1、图1所示。

图1 高强回弹强度结果（文献［1］、文献［2］）、钻芯强度结果与设计强度值对比Fig.1 Comparison of High Strength Rebound Strength Results（Literature［1］and Literature［2］）Core Drilling Strength Results and Design Strength Values

表1 高强回弹-钻芯检测结果比对Tab.1 Comparison of Concrete Rebound Method and Core Drilling Method

续表1

2.2 比对数据统计

本次比对试验，实际共完成检测数据69 组：设计强度C50 共27 组，设计强度C55 共30 组，设计强度C60 共12 组，受本区域工程规模限制，未能对C60 以上混凝土进行比对。根据检测结果，按文献［2］曲线强度换算值69.2～87.9 MPa，按文献［1］曲线强度换算值介于63.4～84.1 MPa，芯样抗压强度值48.1～84.4 MPa。

2.3 比对数据分析

通过将高强回弹测强曲线换算的高强回弹强度换算值，与对应测区钻芯取样的芯样抗压试验数据对比分析，数据导入Mintab并进行Anderson-Darling正态性检验，直方图与统计数据（见图2、图3），得出以下结果：

图2 高强回弹强度结果（文献［1］、文献［2］）、钻芯强度结果统计Fig.2 Rebound Strength Results（Literature［1］and Literature［2］）and Core Drilling Strength Results

图3 文献［2］换算强度/文献［1］换算强度Fig.3 Conversion strength of Literature［2］/Conversion strength of Literature［1］

⑴文献［1］回弹换算强度值与钻芯强度值相关性更强。文献［1］换算强度与钻芯强度比值0.82～1.37，中位数1.09，95%中位数置信区间1.04～1.11；文献［2］回弹换算强度值与钻芯强度比值为0.89～1.49，中位数1.16，95%中位数置信区间1.11～1.20；文献［2］与文献［1］比值为1.04～1.09，中位数1.08，该系列数据不符合正态分布，集中度很高，基本落在1.07～1.08 区间。从统计直方图和统计结果分析，文献［1］回弹强度与钻芯强度的比值更接近正态分布，文献［1］与钻芯的相关性更强。

文献［1］与文献［2］的强度换算值结果与同测区钻芯抗压强度结果之间具有相关趋势。总体比较，文献［2］强度换算值＞文献［1］强度换算值＞芯样抗压强度值，文献［2］强度换算值≈1.07 文献［1］强度换算值，文献［1］强度换算值≈1.09芯样抗压强度值。

⑵不同设计强度钻芯检测结果统计如表2所示。同构件3 个测区回弹强度换算值较为接近，但3 个芯样抗压结果离散较大。从表2 可知，各等级钻芯强度均未呈现明显的正态分布特征，C55更接近平均分布，C60 偏离正态分布。从统计结果看，各设计强度等级实际钻芯强度基本满足要求（仅1 个芯样钻芯略小于设计值），3个等级钻芯强度与设计强度比值的中位数分别为1.22、1.29、1.12，说明钻芯结果离散。C50质量控制水平最好、C55次之、C60最差。

表2 各设计强度等级钻芯结果统计分析Tab.2 Statistical Analysis of Core Drilling Results of Each Design Strength Grade

3 比对结果分析

⑴高强回弹法主要通过混凝土构件表面强度推算其抗压强度，是一种间接检测法，其检测结果受表面质量影响较大。根据工程实际情况分析，高强混凝土构件大多位于低楼层的墙柱，使用的模板较新，养护简便，构件表面较为光滑、平整，无明显蜂窝、麻面等缺陷，表观质量较好，回弹值会偏高。

⑵文献［1］和文献［2］高强回弹法相对普通回弹法均取消碳化修正。在实际工程检测中，高强混凝土存在碳化现象，有的碳化深度1～2 mm，甚至达3 mm。普通回弹曲线对C50～C60 强度区间的混凝土有碳化折减，表明碳化会增加该区间的混凝土表面硬度，从而影响回弹值。

⑶同一构件不同测区回弹换算值较为接近，反映结构表面较为一致，无明显差异。

⑷同一构件的3个芯样抗压强度结果存在差异，部分离散较大，主要原因是芯样抗压强度受芯样质量影响较大。在施工过程及成型后的养护造成等因素的影响，芯样内部难免存在一定程度的不均匀性，从而直接影响强度结果，造成抗压结果的差异。

⑸文献［1］和文献［2］测强曲线的换算值存在一定差异，文献［1］制定的曲线所采用的数据和文献［2］数据来源不同，试件原材、配比、样本容量均有差异，从而导致测强曲线本身的不同。两高强曲线的推定值均高于钻芯强度值，略有利于施工方，文献［1］相对更保守一些。

⑹商品混凝土质量较为稳定，混凝土公司有成熟的配比和生产流程，芯样抗压强度和设计配比强度有一定相关性，不同强度等级的混凝土回弹结果和钻芯结果与配比强度也有一致性，回弹及钻芯检测强度结果基本大于设计强度，表明本地区混凝土质量较为可靠。

4 结语

⑴鉴于回弹法为间接检测法，钻芯法为直接检测法，结果存在差异也是合理的。对于内外质量较为一致的混凝土构件，回弹法也能较好地反映结构混凝土的强度。在对回弹检测结果有争议的情况下，可以通过钻芯检测法进行修正。

⑵从统计直方图和统计结果分析，文献［1］回弹强度与钻芯强度比值更接近正态分布，文献［1］与钻芯相关性更强，对类似工程进行高强回弹检测时，可优先选取文献［1］进行回弹换算。

⑶ 对于设计强度在C50～C60 强度区间的混凝土，回弹换算值均明显高于芯样抗压值，建议对该区间的混凝土，可优先采用钻芯法检测。