混凝土力学性能检测(6)

4.6 混凝土表面硬度检测

4.6.1～4.6.5 提出了结构混凝土表面硬度的测试方法。

结构性能评定时有时需要了解混凝土表面的硬度，如确定抗磨能力的参数、评估表面受影响程度等。混凝土的硬度可以采用里式硬度、洛式硬度等方法测定，由于检测机构对于混凝土回弹仪比较熟悉，因此建议使用普通混凝土回弹仪。

4.7 缺陷与性能劣化区混凝土的力学性能

本节提出缺陷与性能劣化区混凝土力学性能的测试方法，主要目的是为了定量评价缺陷与性能劣化对混凝土结构性能的影响，为混凝土结构性能鉴定提供数据。

一、混凝土强度现场检测中常见问题

结构实体中混凝土强度检测过程、检测结果采信以及诉讼质证过程中，常常涉及到如下问题：

1.实体混凝土强度是否能够准确检测

一种意见认为实体混凝土强度能够且必须准确检测，理由是各种无损检测技术日臻完善，试验验证结果良好。考虑到传统的采用试块强度进行实体混凝土强度评定很难反应实体混凝土强度的真实情况，也必须进行实体混凝土强度的现场检测。另一种意见认为实体混凝土不能准确检测，原因是现场检测都是基于抽样原理，根据统计理论，抽样检测得不到总体的真值，只能得到总体分布参数的估计值。同时各种无损检测方法都是建立在混凝土应力应变与强度的相关关系上的，通过某种物理量间接换算混凝土强度。

2.各种无损检测方法在检测精度方面是否存在优劣

不同的无损检测方法采用不同的原理，都是通过某种物理量间接换算混凝土强度，如回弹法采用回弹值和碳化深度值参数，超声－回弹综合法采用回弹值和声速值参数。虽然从理论上来讲，采用多参数的换算曲线应更准确，但由于影响

实体混凝土强度的因素众多，就具体工程而言，各种无损检测方法在检测精度方面是否存在优劣尚无定论。

3.地方曲线在精度方面是否一定优于统一曲线

根据各地原材料制定的地方曲线从理论上来讲，精度应高于全国统一曲线。但影响实体混凝土强度的因素远不止原材料这一方面，因此，就具体工程而言，地方曲线在精度方面未必一定优于统一曲线。

4.严格按照相关检测技术标准进行检测，检测结果是否一定准确一致 检测技术标准只是规定了检测的基本原则和一般要求，不能涵盖实际工程的所有具体情况，另外检测技术标准本身也存在不断完善的过程。从理论上分析，抽样检测结果是样本的统计特征值的函数，不同的样本会得到不同的结果。因此，同一个工程，即使都严格按照相关检测技术标准进行检测，不同单位检测结果不一定一致，但其中必有一个更接近真值。

5.仲裁检测采信究竟依据什么原则

仲裁检测采信究原则习惯做法是优先采信更高检测单位的检测结果，这种做法依赖于级别高的检测单位质量管理体系更加完善、检测设备精度及检测人员素质更有保证这一假定。随着检测市场的开放和检测实验室认证、许可、管理机制的变革，这种习惯做法往往受到质疑。 二、混凝土强度检测结果产生差异的原因

混凝土强度检测结果产生差异的原因对于一项具体的工程，不同的检测单位得到的检测结果往往不尽相同，混凝土强度检测结果产生差异的原因可以归结为如下几个方面：

1.混凝土强度现场检测均基于抽样原理，通过数理统计分析，给出正态分布条件下具有95％保证率的抗压强度推定值（或一定置信度条件下的推定区间）。由于统计量是样本的函数，与样本存在确定的关系，样本一旦确定，统计量也就确定；而随着样本的变化，其值是变化的。因此，在混凝土强度现场检测中，采用不同的样本，得到的检测强度推定值是不可能完全相同的。

2.回弹法和超声回弹综合法等无损检测方法都是建立在混凝土应力应变与强度的相关关系上的，通过某种物理量间接换算混凝土强度。由于影响混凝土强度的相关的因素很多，测强曲线不是理论公式，而是在试验基础上回归得到的。因此，就某一具体工程而言，与测强曲线必然存在偏离。

3.不同的检测方法采用不同的原理，如回弹法主要依赖混凝土的塑性性能，超声法主要依赖混凝土的弹性性能；同一种检测方法依据各地原材料等具体情况制定的地方测强曲线也不同。因此，不同的检测方法、同一种检测方法采用不同测强曲线得到的混凝土强度检测结果必然存在差异。

4.为了提高无损检测的精度，相应检测技术规程都提出芯样修正的概念，但不同数量的芯样修正结果及不同芯样修正方法的修正结果之间存在差异。

5.钻芯法通过芯样抗压强度直接推定结构构件强度，无需通过立方体试块或其他参数等环节，具有直观、准确等优点，但钻芯法属于半破损试验法，对结构有一定的损伤，受配筋限制，因此，不可能进行大量的取样，无法全面反映受检单元混凝土强度的分布情况。同时，芯样的钻取、尺寸效应、切割和补平方法对检测结果影响大，钻芯法强度检测结果离散性大。

6.混凝土强度除与原材料性能和配合比有关外，还与施工环节的振捣、养护等密切相关，甚至与构件类型及部位有关，检测时选定的样本可能不是来自同一个总体，工程中的混凝土实际强度不一定满足正态分布条件。

7.关于混凝土强度的合格评定，不同的标准提出的验评方法不同，评定方法不同导致检测结果存在差异。

8.检测人员技术素质不高与仪器设备状态不良导致检测结果偏离。 9.受种种外部因素影响，检测人员主观修改或修正检测数据造成的偏离。 综上所述，混凝土强度现场检测不可能得到实际混凝土强度的准确值，只能得到混凝土实际强度推定值。对于同一个工程，不同的检测单位严格遵守相应检测标准得到的检测结果不尽相同，是一件正常的事情，但各种检测结果之间应具有可比性，也是一个基本的要求。 三、常用混凝土强度检测方法回顾 （一）、回弹仪的构造与工作原理

1948年，瑞士科学家施密特(E，Schmidt)发明了回弹仪，为混凝土结构强度的检测提供了一种操作方便、价格低廉的方法，在土木工程中得到了广泛的应用。为了适应各种工程结构的需要，人们在多年的实践中研究和发展了很多种回弹仪，满足了包括普通混凝土结构、水下混凝土结构、大型混凝土结构、机场路面结构等的检测需要。按冲击能量回弹仪可以分为小型(包括L型P型)、中型(N型)和大型(M型)。回弹值的指示方式，有指针式、摆式和数显式等。虽然不同的回弹仪的具体构造有些不同，但主体结构和原理是相似的。

利用回弹仪检测混凝土结构构件抗压强度的方法简称回弹法，回弹仪是一种

弹簧驱动直射锤击式仪器，通过弹击杆，弹击混凝土表面，并测出被反弹回来的距离。回弹值大小反映了与冲击能量有关的回弹能量，回弹值R是重锤冲击过程中能量损失的反映。

回弹仪在弹击过程中的能量损失主要有以下三个方面：

1E0?k21E1?k2 L20i2 L1i?E?E?E?E(1?R2)

010i

①、混凝土受冲击后产生塑性变形所吸收的能量； ②、混凝土受冲击后产生振动所消耗的能量； ③、回弹仪各机构之间产生的摩擦所消耗的能量。

其中混凝土受冲击后产生振动所消耗的能量和回弹仪各机构之间产生的摩擦所消耗的能量可以通过限制条件以保持统一，例如受检构件应有足够的厚度，或对较薄的受检构件予以支撑或加固，以减少振动；回弹仪应进行统一的能量率定，使冲击能量、仪器内摩擦损耗保持不变等。因此，回弹值大小主要反映混凝土受冲击后产生塑性变形所吸收的能量，也就是说，通过混凝土塑性变形所吸收的能量与混凝土抗压强度的关系，建立回弹值与混凝土抗压强度之间的函数关系，反过来说，混凝土强度是以回弹值R为变量的函数。

回弹仪的率定实验是检查其状态、保障正常使用的重要手段。在室温环境下，将洛氏硬度HRC为60± 2的钢砧固定好，回弹仪向钢砧弹击。每次率定要测量四组回弹值，依次在回弹仪中转动90o。，在每个位置测量3~5个回弹值，

每组取平均值。四个平均值都不能超出80± 2。否劂应拆解检查或送专门机构维护。

影响回弹法测试强度的主要因素：

1）、碳化层的影响回弹法通过弹击杆弹击混凝土来摊测混凝土构件强度，因此回弹法受表面的硬度影响的程度较大。混凝土的水泥水化后产生氢氧化钙，使得混凝土变硬。暴露在空气中的混凝土表面在二氧化碳的作用下，产生碳酸钙。一段时间后，混凝土构件的表面就“裹”上一层碳酸钙，这就称为碳化层。 碳酸钙比较坚硬，在弹击力的作用下不易变形，使得回弹值偏高。碳酸钙层的出现并没有提高混凝土构件的整体强度，因此回弹值的增高是“虚高”，使得按回弹值估算的强度要高于混凝土构件实际强度，产生误差。而且碳化层的深度对误差的大小也有影响，在碳化层不太深(一般小于6mm)的情况下，碳化层越深，所产生的回弹值的“虚高”也越大，在碳化层深度大于6mm的情况下，碳化层深度变化的影响不明显。混凝土的碳化层深度与其龄期有关。混凝土构件暴露在空气中时间越长，碳化层深度就越深。但是碳化层的深度对回弹法测试强度的影响并不能根据龄期进行修正。混凝土构件所处的环境条件，如湿度、温度、大气环境等都会影响混凝土的碳化速度，各种情况相差很多，无法建立碳化层深度与龄期的明确关系。

2）、弹击方向的影响

使用回弹仪时应将回弹仪与混凝土构件面成垂直放置。因为不同结构中混凝土构件的位置的影响，使得回弹仪不一定能够水平放置，应加以修正。回弹仪水平放置时，在弹击过程中，弹击锤的重力势能不改变，发生的只是动能与拉簧弹性势能的转化。回弹仪不水平时，弹击锤的重力势能在弹击过程要改变。

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