商品混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,使用范围十分广泛,在目前和今后的一段时间内,在应用的广泛性和经济性上尚无新的材料能够与商品混凝土相比。
商品混凝土的强度是决定商品混凝土其他性能的基础,是商品混凝土最主要的性能之一。因此检测商品混凝土的强度对控制工程质量是相当重要的。目前,商品混凝土的检测方法有:回弹法、超声回弹综合法、拔出法、钻芯法、后锚固法、剪压法等。现就以上几种检测方法进行分析比较。
1 检测方法介绍
1.1 回弹法[1]
回弹法是通过回弹仪测定商品混凝土表面硬度,继而推断其抗压强度的方法。回弹仪的构造及工作原理是:一个标准质量的重锤,在标准弹簧弹力的带动下冲击一个与商品混凝土表面接触的弹击杆,由于弹力的作用,重锤又回跳一定距离,并带动滑动指针,在刻度上指出回弹值N,此N值等于重锤回弹距离与起跳点原始位置距离的百分比值。此回弹值表示的是商品混凝土表面的硬度,而材料的表面硬度又和材料强度有关,从而建立冲击回弹值与商品混凝土强度的相关曲线,根据回弹值来推定商品混凝土强度。
1.2 超声回弹综合法[2]
超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪,在结构商品混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值,然后利用已建立起来的测强公式推算该测区商品混凝土强度的一种方法。回弹法只能测得商品混凝土表层的强度,内部情况却无法得知,当商品混凝土的强度较低时,其塑性变形较大,此时回弹值与商品混凝土表层强度之间的变化关系不太明显;超声波在商品混凝土中的传播速度可以反映商品混凝土内部的强度变化,但对强度较高的商品混凝土,波速随强度的变化不太明显。如将以上两种方法结合,互相取长补短,通过实验建立超声波波速―回弹值―商品混凝土强度之间的相关关系,用双参数来评定商品混凝土的强度,即为超声回弹综合法。
1.3钻芯法[3]
钻芯法是利用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头,在结构商品混凝土上钻取芯样以检测商品混凝土强度和缺陷的一种检测方法。它可用于检测商品混凝土的强度,结构商品混凝土受冻、火灾损伤的深度,商品混凝土接缝及分层处的质量状况,商品混凝土裂缝的深度、离析、孔洞等缺陷。
1.4拔出法[4]
拔出法用于检测商品混凝土的强度,它是将安装在商品混凝土体内的锚固件拔出,测定其极限抗拔力,然后根据预先建立的商品混凝土极限拔出力与其抗压强度之间的相关关系来测定商品混凝土强度的一种半破损(局部破损)检测方法。拔出法可分为预埋拔出法及后装拔出法两种,预埋拔出法是指预先将锚固件埋入商品混凝土内的拔出法,后装拔出法是指在已硬化的商品混凝土上钻孔,然后在其上安装锚固件的拔出法。前者主要适用于成批、连续生产的商品混凝土结构构件的强度检测,后者可用于新、旧商品混凝土各种构件的强度检测。
1.5 后锚固法[5]
在已硬化的商品混凝土中钻孔,并利用高强胶粘剂植入锚固件,待胶粘剂固化后进行拔出实验,根据拔出力来推定商品混凝土强度的方法。
1.6剪压法[6]
利用剪压仪对商品混凝土构件或试块边缘施加压力,使构件边缘产生局部剪切破坏,根据其局部承压力与商品混凝土抗压强度成线性相关关系来推定构件或试块商品混凝土强度。
2 比较分析
2.1优点与缺点
方法 测试内容 优点 缺点
回弹法 测定商品混凝土表面硬度 测试方法简单、快速,测试费用低,对结构无损伤,对构件尺寸无要求。 要求商品混凝土内部无缺陷,同一测点不能重复测试,相对与其它方法,测试精确度偏低。(1000天以内的商品混凝土)
超声回弹综合法 测定商品混凝土表面硬度及超声波在商品混凝土中的传播速度 测试方法也较为简单,对结构无损伤,测试精度较单一法精。 试件尺寸受超声波穿透距离的限制。
钻芯法 测定芯样的抗压强度 精确度最高。 仪器笨重,操作复杂,对结构的损伤程度较大,检测后需进行修补。
拔出法 测定商品混凝土中锚固件的拔出力 精确度较高,操作方法和过程较钻芯法简单。 对结构有一定的损伤,检测后需进行修补。
后锚固法 测定植入锚固件的拔出力 微破损,精度高,操作简便 要求商品混凝土表层与内部质量一致
剪压法 测定构件边缘局部承压力 微破损,操作简便 只能检测直角边构件,要求商品混凝土表层与内部质量一致
2.2检测条件
方法 龄期/d 骨料种类及粒径/mm 检测强度范围/MPa
回弹法 14-1000(1100),蒸汽养护出池7d 种类无要求;非泵送≤ 60,泵送≤31.5 10.0-60.0
超声回弹综合法 7-2000 种类无要求;无要求 10-70
拔出法 无要求 种类无要求; ≤40(圆环式),≤60(三点式) 10-(50~70)不同拔出仪
钻芯法 无要求 无要求,但选用芯样直径时,3(2)倍骨料粒径 ≤80
后锚固法 自然养护14d,或蒸汽养护出池7d 碎石,≤40 10-80
剪压法 ≥14 无要求 10-60
2.3检测抽样
方法 单个构件试件或测区数 成批检测构件数、抽样数及每个构件测区(试件)间数 是否需其他方法修正/修正芯样(试块)个数
回弹法 测区,10, ≥5 30%(可适当降低)且不少于10件,受检构件数大于30时,每个构件测区可减少, ≥5 需要/ ≥6
超声回弹综合法 测区,10, ≥5 30%(可适当降低)且不少于10件, ≥5 需要/ ≥4
拔出法 测点,3(5) 30%且不少于10件, ≥3 需要/ ≥3
钻芯法 有效试件,3, ≥2 ≥15(试件)
后锚固法 测点,3(5) 总数不少于9个,查表选用(最低数) 需要/ ≥6(9)
剪压法 测点,3(5) 10%,15%(外观质量差,或强度差异大) 需要/ ≥4
2.4不适用范围
方法 不适用情况
回弹法 1.骨料,非泵送>60,泵送>31.5;2.特种成型工艺;3.曲率半径<250
4.潮湿或浸水砼;5.内外差异明显
超声回弹综合法 内外差异明显,其他未说明但应与回弹法相同
拔出法 内外差异明显,否则清除可用
钻芯法 无要求
后锚固法 内外差异明显,否则清除可用
剪压法 厚度<80mm
3结论
本文分析比较了几种商品混凝土强度检测方法的各自特点,为检测商品混凝土强度时选择何种方法提供参考。在检测商品混凝土强度时,应根据被检测商品混凝土结构的具体情况及检测条件综合确定。当需要判定商品混凝土结构内部质量及要求精度较高时,优先选用钻心法,该方法直观、准确、可靠,是其他无损检测方法不可取代的一种有效方法;当要求无损检测时,应应优先选用超声波-回弹综合法;回弹法是一种简便快捷、经济的无破损检测方法,但检测精度偏低;拔出法对龄期无要求,能够方便获得商品混凝土早期强度,对构件有一定的损伤;剪压法与后锚固法是近年新出现的检测方法,应用不是太广泛。需要注意的是以上检测方法均要求商品混凝土为普通成型工艺且原材料应符合相关规范标准要求。