结构混凝土强度的综合法检测

结构混凝土强度的综合法检测综合法原理和综合指标选择原则在第二、三章中，讨论了用回弹值或超声速度值等单一指标推定混凝土强度的方法。

在讨论中发现，用单一指标与混凝土强度之间建立相关关系，往往局限性较大。

因此，不得不分别制定一系列与工程条件相适应的专用曲线，或采用众多的修正系数和修正方法以提高其测试精度。

但是，尽管如此，在许多国家的标准中，对这些方法的运用仍持十分慎重的态度。

单一指标法局限性较大的原因主要有以下两点：（1）在第一章中从不同的角度对混凝土强度的影响要素从理论上作了分析。

分析表明混凝土强度是一个多要素的综合指标，它与弹性、塑性、材料结构的非均质性、孔隙的量和孔的结构及试验条件等一毓因素有关。

因此，用单一的物理指标必然难以全面反映这些要素，当然也不能确切地反映强度值。

换而言之，从理论上来说，这些单一指标本身是先天不足的。

（2）混凝土的某些配合比的因素或构造因素对单一指标的影响程度与对强度的影响程度不一致。

例如，混凝土中粗骨料用量及品种的变化，可导致声速的明显变化，其变化率可达10％～20％，但对强度的影响却并不如此显著。

又如，含水率对强度的影响并不显著，但它可使声速上升，使回弹值下降。

这种影响程度的不致，必然导致对单一指标与强度之间相关关系的影响，使其局限性增大。

同时还可看到，某些因素所造成的影响，对不同的单一指标来说是相反的。

因此，人们很自然地会想到用较多的指标综合反映混凝土强度的可能性，这就是综合法的基本设想。

简而言之，所谓综合法就是采用两种或两种以上的非破损检测手段，获取多种物理参数，从不同的角度综合评价混凝土强度的方法。

早在20世纪50年代，苏联杜拉索夫和克雷洛夫就提出了用超声和射线法测定混凝土声速和密度，进而通过弹性模量综合推算混凝土强度的方法。

但是在工程上应用最为成功的还是罗马尼亚弗格瓦洛等所提出的超声－回弹综合法。

该法于20世纪60年代提出，至今已被许多国家采用。

我国陕西省建筑科学研究院等也于60年代开始了超声－回弹综合法的研究，70年代逐步形成了全国性的研究协作网络，至今已形成部级规程草案。

与此同时，我国其它指标综合法的研究也非常活跃。

例如，声速－衰减综合法、声速－回弹－衰减综合法、回弹－砂浆声速综合法等都取得了一定效果。

近年来，南斯拉夫及我国建筑科学研究院等又就非破损法和半破损法的综合运用展开了研究。

由此可见，无论从理论上的逻辑推论来看，还是从已取得的研究成果来看，采用综合法是现场检测结构混凝土强度的必然趋势。

合理选择综合的物理参数，是综合法的关键。

从现有综合法来看，综合参数的选择原则是十分灵活的，但是以下3点是必须考虑的原则：（1）所选的参数应与混凝土的强度有一定的理论联系或相关关系；（2）所选的各项参数在一定程度上能相互抵消或离析采用单一指标测量强度的某些影响因素；（3）所选的参数应便于在现场用非破损或半破损的方法测量。

一般来说，只要能满足上述原则的参数，均能作为综合指标。

因此，综合法的研究途径是十分多的。

超声－回弹综合法一、超声－回弹综合法的基本依据我们知道，超声和回弹法都是以材料的应力应变行为与强度的关系为依据的。

但超声速度主要反映材料的弹性性质，同时，由于它穿过材料，因而也反映材料内部构造的某些信息。

回弹法反映了材料的弹性性质，同时在一定程度上也反映了材料的塑性性质，但它只能确切反映混凝土表层（约3cm）的状态。

因此，超声与回弹值的综合，既能反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的塑性；既能反映表层的状态，又能反映内部的构造，自然能较确切地反映混凝土的强度。

这就是超声－回弹综合法基本依据的一个方面。

基本依据的另一方面是，实践证明将声速C和回弹值N合理综合后，能消除原来影响R－C 与R－N关系的许多因素。

例如，水泥品种的影响，试件含水量的影响及碳化影响等，都不再像原来单一指标所造成的影响那么显著。

这就使综合的R－N－C关系有更广的适应性和更高的精度，而且使不同条件的修正大为简化。

二、影响R－N－C关系的主要因素近年来，我国有关部门对用超声－回弹综合法测定混凝土强度的影响因素进行了全面综合性研究，针对我国施工特点及原材料的具体条件，全面地得出了符合我国实际的分析结论。

（一）水泥品种及水泥用量的影响用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥所配制的C10、C20、C30、C40、C50级的混凝土试件所进行的对比试验证明，上述水泥品种对R－N－C关系无显著影响（见图4－1），可以不予修正。

一般认为，水泥品种对声速C及回弹值N有影响的原因主要有两点：第一，由于各种水泥密度不同，导致混凝土中水泥体积含量存在差异；第二，由于各种水泥的强度发展规律不同，硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥中硅酸三钙（C3S）的含量较高，因此强度发展较快。

而掺混合材水泥则因硅酸三钙（C3S）的相对含量较低，早期强度发展较慢，这样导致配比相同的混凝土，由于水泥品种不同而造成在某一龄期区间内（28d以前）强度不同。

但就检测中的实际情况进行分析可知，水泥密度不同所引起的混凝土中水泥体积含量的变化是很小的，不会引起声速和回弹值的明显波动。

各种水泥强度存在不同的发展规律，但其影响主要在早期，据试验，在早期若以普通水泥混凝土的推算强度为基准，则矿渣水泥混凝土实际强度可能低10％，即推算强度应乘以0.9的修正系数。

但是28d以后这一影响已不明显，两者的强度发展逐渐趋向一致。

而实际工程检测一般都在28d以后，所以在“超声－回弹”综合法中，水泥品种的影响可不予修正是合理的。

试验还证明，当每立方米混凝土中，水泥用量在200、250、300、350、400、450kg范围内变化时，对R－N－C综合关系也没有显著影响。

但当水泥用量超出上述范围时，应另外设计专用曲线。

（二）碳化深度的影响在回弹法测强中，碳化对回弹值有显著影响，因而必须把碳化深度作为一个重要参量。

但是，试验证明，在综合法中碳化深度每增加1mm，用R－N－C关系推算的混凝土强度仅比实际强度高0.6％左右。

为了简化修正项，在实际检测中基本上可不予考虑碳化因素。

在综合法中碳化因素可不予修正的原因，是由于碳化仅对回弹值产生影响，而回弹值N在整个综合关系中的加权比单一采用回弹法的力要小得多。

同时，一般来说，碳化深度较大的混凝土含水量相应降低，导致声速稍有下降，在综合关系中也抵消因回弹值上升所造成的影响。

（三）砂子品种及砂率的影响用山砂、特细砂及中河砂所配制的混凝土进行对比试验，结果证明，砂的品种对R－N－C 综合关系无明显影响，而且当砂率在常用的30％上下波动时，对R－N－C综合关系也无明显。

其主要原因是，在混凝土中常用砂率的波动范围有限，同时砂的粒度远小于超声波长，对超声波在混凝土中的传播状态不会造成很大影响。

但当砂率明显超出混凝土常用砂率范围（例如小于28％或大于44％）时，也不可忽视，而应另外设计专用曲线。

（四）石子品种、用量及石子粒径的影响若以卵石和碎石进行比较，试验证明，石子品种对R－N－C关系有十分明显的影响。

由于碎石和卵石的表面情况完全不同，使混凝土内部界面的粘结情况也不同。

在配合比相同时，碎石因表面粗糙，与砂浆的界面粘结较好，因而混凝土的强度较高，卵石则因表面光滑而影响粘结，混凝土强度较低。

但超声速度和回弹值对混凝土内部的界面粘结状态并不敏感，所以若以碎石混凝土为基础，则卵石混凝土的推算强度平均约偏高25％左右（见图4－2）。

而且许多单位所得出的修正值并不一样，为此，一般来说，当石子品种不同时，应分别建立R －N－C关系。

当石子用量变化时，声速将随含石量的增加而增加，弹值也随含石量的增加而增加。

当石子最大粒径为2～4cm范围内变化时，对R－N－C的影响不明显，但超过4cm后，其影响也不可忽视。

所以，在“超声－回弹”综合法测强中，石子的影响必须予以重视。

（五）测试面的位置及表面平整度的影响当采用钢模或木模施工时，混凝土的表面平整度明显不同，采用木模浇筑的混凝土表面不平整，往往影响头的耦合，因而使声速偏低，回弹值也偏低。

但这一影响与木模的平整程度有关，很难用一个统一的系数来修理，因此一般应对不平整表面进行磨光处理。

当在混凝土浇筑上表面或在底面进行测试时，由于石子离析下沉及表面泌水、浮浆等因素的影响，其声速与回弹值均与侧面测量时不同。

若以侧面测量为准，上表面或底面测量时对声速及回弹值均应乘以修正系数（见表2－4及式3－44、4－1）。

图4－1 “声速－回弹”综合法的影响因素三、“超声－回弹”综合法检测的若干规定（一）应用范围在正常的施工情况下，结构混凝土的强度应按《钢筋混凝土工程施工及验收规范》（GBJ204－92）所规定预留试块进行验收。

只有在下列情况下才能应用“超声－回弹”综合法：（1）对原有预留试块的抗压强度有怀疑，或没有预留试块时；（2）因原材料、配合比以及成型与养护不良而发生质量问题时；（3）已使用多年的老结构，为了维修作加固处理，需取得混凝土实际强度值，而且有将结构上钻取的芯样进行校核的情况。

“超声－回弹”综合法对遭受冻伤、化学腐蚀、火灾、高温损伤的混凝土，及环境温度低于－4℃或高于60℃的情况下，一般不宜使用，若必须使用时，应作为特殊问题研究解决。

总之，凡是不宜进行回弹法或超声单一参数检测的工程，综合法也不宜使用。

（二）检测前的现场准备（1）在检测前应详细了解待测结构的施工情况，以及混凝土原材料条件、配合比及混凝土质量可能存在的问题和原因，了解现场测试的条件、测试范围及电源情况等等。

（2）综合法所使用的仪器应完全满足回弹及超声单一参数检测时对仪器的各项要求。

（3）测区的布置和抽样方法：“声速－回弹”综合法所推算的强度，相当于结构或构件混凝土制成边长为150mm 的立方体试块的强度。

因此，一个测区仍然相当于一个试块。

在构件上测区应均匀分布，测试面宜布置在浇筑的对侧面，避开钢筋密集区及预埋铁件处，测面应清洁、平整、干燥、无蜂窝、麻面和饰面层，必要时可用砂轮片清除浮浆、油污等杂物，或磨去不平整的模板印痕。

测区的构件检测分为按单个检测或按批检测两种情况：按单个构件检测时，测区数应不少于10个。

若构件长度不足2m ，测区数可适当减少，但最少不得少于3个；按批检测时，可将构件种类和施工状态相同，强度等级相同，原材料、配合比、施工工艺及龄期相同的构件或施工流程中同一施工段的构件作为一批。

同一批的构件抽样数量应不少于同批构件总数的30％，而且不少于4个，每个构件上测区数不少于10个。

按批抽检的构件，当全部测区推算的强度值标准差S 出现下列情况时：混凝土强度等级≤C20，S ＞4.5Nmm 2，混凝土强度等级≥C25，S ＞5.5Nmm 2，则该批构件应全部按单个构件的规定逐个检测。

测区的尺寸为200mm ×200mm ，每个构件上相邻测区的间距不大于2m 。