回弹仪率定值对回弹法检测C25~C50混凝强度的影响分析

文摘 2024-12-30 07:03 河南

0　引言

随着我国城镇化率不断提高以及土地资源不断减少，为了满足人民日益增长的居住需求，住宅建筑由多层向高层发展，铝合金模板作为高效、绿色环保、循环使用的建筑模板，也越来越受到建筑行业青睐。随着铝合金模板使用的普及，铝膜体系下的混凝土（混凝土龄期满足回弹要求）早期强度不足的问题也在慢慢体现。通过施工现场成型同条件试块的回弹值、抗压值以及铝模试模墩的回弹值、芯样抗压值的检测结果分析比对相同回弹仪不同率定值、不同回弹仪不同率定值对C25～C50混凝土强度的影响及建议，希望可以对现场的回弹检测工作起到一定的指导作用。

1　相同回弹仪不同率定值检测实体构件回弹强度数据分析

福建省某地区某高层房建工程，8＃楼三层剪力墙和梁柱节点的混凝土强度设计等级为C45，四层梁和板的混凝土强度设计等级为C35。

在建设单位组织的内部质量检查中，甲方随机选取了混凝土龄期在50d左右的三层剪力墙(8-9/D)、四层梁柱节点(8-9/D)、四层梁板(11/E-F)，共3个构件委托第三方检测公司采用回弹法进行混凝土强度检验，具体回弹检测结果，如表1所示。

该剪力墙、节点、梁板的混凝土现龄期回弹强度推定值分别为42.9MPa、41.0MPa、33.2MPa，低于其强度设计等级C45、C35。

施工单位立即组织商品混凝土公司进行现场回弹排查，商混公司采用自有的回弹仪(该回弹仪率定值在80MPa，且在检定有效期内)对该构件进行重新回弹，回弹结果均符合强度设计等级要求；又通过观察节点构件混凝土颜色发现无色差，且施工单位在混凝土浇筑过程中，在交接区域梁柱节点位置采用铁丝网分隔，不存在混料问题。施工单位立即向建设单位提出疑义，建设单位也考虑到梁柱节点位置有限，而且是钢筋加密区，取芯难度比较大，且取芯对结构也会造成损害。在建设、监理、施工等单位的旁站下，检测单位重新对该回弹仪进行率定，率定值在78MPa(该回弹仪经第三方有资质的计量机构检定合格，且在检定有效期内)。这虽然符合标准规范80±2的要求，但却是在率定的下限值。

检测单位立即对该把回弹仪清洁机芯各零部件，重点清洗中心导杆、弹击锤和弹击杆。清洗后，在中心导杆上涂抹一层薄薄的钟表油，确保率定值率定在中间值80MPa。重新对该三个构件进行回弹(避开原回弹痕迹)，具体回弹检测结果，如表2所示。

此案例表明，重复性试验条件下，回弹法检测混凝土强度，随着回弹率定值的调高而升高。

2　不同回弹仪不同率定值检测铝模混凝土强度数据分析

漳州某房建高层住宅项目，铝合金模板体系，双随机抽测的5＃楼四层剪力墙和柱的混凝土强度设计等级为C45，五层梁和板的混凝土强度设计等级为C40。试验前在图纸上盲取了五层二堵墙轴线：剪力墙(6/D-E)、剪力墙(1/B-C)以及1条梁轴线为：梁板(7-8/D)，采用回弹法检测混凝土强度，其中二堵剪力墙回弹推定值不满足设计强度要求。具体回弹测测结果如表3所示。

该剪力墙的回弹推定值=36.9(MPa)，剪力墙的回弹推定值=38.3(MPa)，均低于其强度设计等级C45。依据《福建省建设工程质量安全动态监管办法》、闽建〔2018〕5号和《关于规范混凝土结构抗压强度检测检验有关问题的通知》闽建建〔2018〕40号规定，对该两堵剪力墙进行取芯验证。剪力墙取芯部位选择在回弹法强度换算最低的测区4，剪力墙取芯部位选择在回弹法强度换算最低的测区5。经取芯抗压验证，混凝土强度满足设计等级要求，其中剪力墙芯样抗压值为53.2MPa，剪力墙的芯样抗压值为54.4MPa。施工单位介绍，在混凝土浇筑过程，都按规范进行施工，且监理均有旁站，杜绝了工人无私自加水现象。该项目采用铝膜体系，混凝土的浇筑龄期在50d左右，考虑到铝膜为快拆体系，且保温保水的效果较差，混凝土早期强度比较低，对混凝土回弹仪重新率定，率定值在79。虽然定率值在标准范围内，但是在下限值。重新对该回弹仪保养上油，并把率定值调整到81后，将取芯部位在同一测区内避开原回弹点位重新弹，结果剪力墙回弹推定值为45.3MPa，剪力墙回弹推定值为46.2MPa，满足混凝土回弹设计等级。后又采用高强回弹仪(刚砧率定值83)对该部位同一测区进行回弹验证，结果剪力墙回弹推定值为54.8MPa，剪力墙回弹推定值为55.3MPa。此案例表明，采用铝膜体系的混凝土(混凝土龄期在50d内)，用普通回弹仪进行检测时，回弹值普遍偏低；采用高强回弹仪的回弹推定值，更接近取芯抗压值，高强回弹仪的穿透力比普通回弹仪强，而且不用进行碳化测量，可以避免铝模假性碳化对混凝土强度换算值的影响。

3　采用相同回弹仪不同率定值对同条件试块进行回弹并与抗压值进行对比验证

3.1　同条件试块试验步骤

3.1.1　试块的制做过程

在施工现场浇筑混凝土过程中(图1)，每种强度等级，由施工班组在板面上成型4组12个150mm×150mm×150mm同条件混凝土立方体试块，成型完的试块在表面覆盖薄膜；与混凝土构件同时拆模，并放置混凝土构件旁边同时养护。试验范围从混凝土强度等级(C25～C50)(其中混凝土强度等级：C40～C50的混凝土模板为铝膜体系)，试验龄期按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术标准》(DBJ/T13-71-2021)规定，等效养护龄期累计达到600℃·d以上进行。

3.1.2　仪器规格型号

本试验选择两把同一规格型号(规格型号：HT225-B，出厂编号：21120545、21120530)的数字式回弹仪，符合国家标准(GB/T9138)规定要求。经有资质的计量公司检定，检定结果符合标准规范要求。

3.1.3　回弹仪的率定

重新调整率定值，率定试验过程室温符合5～35℃，确保普通和高强刚砧的表面干燥且整洁稳固，并放置在刚度大的物体上。将普通回弹仪率定值一把率定为80、另外一把率定为82。

3.1.4　试块的测试前准备工作

试块达到等效龄期累计达到600℃·d时，将试块分批提前1d运回试验室进行。试验前，将试块表面擦净，以浇筑侧面的两个向对面置于电液式压力试验机(TYA-3000S)的上下压力承压板之间，分别取试块的两个侧面进行进行试验部位，手动加压至(60～100)kN(低强度试件取低值)，暂停加压进行回弹试验，如图2所示。

3.1.5　试块试验过程

在确保抗压力值下，由同一个人分别用普通两把不同率定值对混凝土试块两侧进行回弹。每一侧面回弹16个值，再从中剔除3个最大值和3个最小值，剩下的10个回弹值再算平均值，作为该试块的平均值回弹值Rm。

3.1.6　试块的抗压强度值

试块回弹完毕，混凝土试块抗压试验过程中连续均匀地加荷。混凝土强度等级≤C30时，加荷速度取每秒钟0.3～0.5MPa，混凝土强度等级≥C30且≤C60时，取每秒钟0.5～0.8MPa，将试块加荷直至破坏，计算试块的抗压强度值(MPa)，精确至0.1MPa；试验数据如表4所示。

3.2　试块抗压强度与普通回弹推定值分析

试验过程中，将80与82率定值回弹的推定值偏差值比对大小，采用格拉布斯准则法剔除异常值。首先对混凝土强度C25的试块回弹数据进行分析，剔除异常值后，采用统计法进行判别。

(1)先计算出偏差量平均值χ＝2.841；

(2)计算出试验标准差ｓ＝3.348；

(3)在强度等级C25的偏差值中，相对于其他平均值的残值的绝对值的最大者为可疑值：χd＝13.1；

(4)查格拉布斯准则的临界值G(ɑ，ｎ)表，可得G(0.975，12)即G(2.412，12)；

(5)若｜χd-χ｜/ｓ≥G(ɑ，ｎ)，可判定χd为异常值，｜13.1-2.841｜/3.348＝3.064大于G(0.975，12)＝2.412；故13.1此偏差值为异常值；

(6)剔除异常值后，采用统计法，求出C25的偏差量平均值为1.8MPa。

3.3　利用相同的方法计算出剩余的平均值

(1)混凝土强度等级C30，相同回弹仪不同率定值强度推定值平均偏差量为1.9MPa；

(2)混凝土强度等级C35，相同回弹仪不同率定值强度推定值平均偏差量为3.0MPa；

(3)混凝土强度等级C40，相同回弹仪不同率定值强度推定值平均偏差量为2.9MPa；

(4)混凝土强度等级C45，相同回弹仪不同率定值强度推定值平均偏差量为4.8MPa；

(5)混凝土强度等级C50，相同回弹仪不同率定值强度推定值平均偏差量为4.9MPa。

对试块回弹数据的整理分析发现，强度等级在C25～C30时，相同回弹仪不同率定值(率定值偏差在2)内，回弹推定值的偏差量约在1～2MPa；强度等级为C35～C40时，回弹推定值的偏差量约在2～3MPa；强度等级在C45～C50时，回弹推定值的偏差量约在4～5MPa。

4　采用不同回弹仪对试模墩(铝模体系)进行回弹、取芯试验对比验证

4.1　试模墩铝模模型

为了试验数据准确性，同时考虑到现场实体构件取芯破坏结构，取芯抗压存在难度，所以委托铝模厂家加工制作6个铝模试模墩模型，该试模墩尺寸：400×400×200(mm)。

4.2　试模墩制作过程

选取3个在建高层住宅项目(该项目模板均为铝模体系)，按同配比(混凝土强度等级C40～C50)分别在施工现场浇筑混凝土过程中(图3)，每种强度等级由施工班组在板面上成型6个400mm×400mm×200mm同条件混凝土试模墩，与混凝土构件同时拆模，并放置混凝土构件旁边同时养护。

4.3　仪器规格型号

本试验选择一把普通回弹仪(规格型号：HT225-B，出厂编号：21120530，率定值：80MPa)和一把高强回弹仪(规格型号：HT550-D，出厂编号：19050386，率定值：83MPa)、一部混凝土钻孔取芯机(型号Hz-20，出厂编号27772)，符合国家标准GB/T9138规定要求。经有资质的计量公司检定，检定结果符合标准规范要求。

4.4　试模墩试验过程

达到等效龄期累计达到600℃·d时且龄期不大于45d，将试块分批提前1d运回试验室进行，以混凝土同条件试块回弹的模式，将试模墩固定在电液式万能材料试验机(WA-1000B)上下压力承压板之间(图4)，分别取试块的侧面进行回弹试验。在确保抗压力值下，由同一个人分别用一把普通不同率定值和一把高强的回弹仪对试模墩进行回弹。每一侧面回弹16个值，再从中剔除3个最大值和3个最小值，剩下的10个回弹值再算平均值，作为该试块的平均值回弹值Rm。回弹结束后，立即对该批试模墩进行取芯抗压，如图4所示。

4.5　试模墩回弹值、芯样抗压值数据整理收集

通过以下表格对C40～C50的试模墩回弹值、芯样抗压值进行整理分析，具体回弹、芯样抗压检测结果如表5所示。

4.6　试模墩回弹值与芯样抗压值对比分析

采用统计法分别对试模墩强度等级C40～C50的回弹值与芯样抗压平均值进行对比分析

(1)强度等级C40的高强回弹推定值与芯样抗压值的平均值偏差为2.0MPa；

(2)强度等级C45的高强回弹推定值与芯样抗压值的平均值偏差为1.4MPa；

(3)强度等级C50的高强回弹推定值与芯样抗压值的平均值偏差为1.6MPa。

通过对普通回弹仪推定值与高强回弹推定值以及芯样抗压值的数据进行整理分析发现，混凝土强度等级在C45～C50时，当铝膜等效龄期累计达到600℃·d且混凝土龄期在45d左右时，采用普通回弹仪进行回弹时，混凝土强度普遍强度偏低，且碳化偏高。当采用高强回弹仪进行回弹时，混凝土回弹强度值更接近设计值及芯样抗压值。因为高强回弹仪的穿透力比普通回弹仪强，而且不用进行碳化测量，可以避免铝模假性碳化对混凝土强度换算值的影响。

5　结语

通过案例一以及试块回弹推定值偏差量试验数据分析，从相同回弹仪不同率定值对不同等级的混凝土强度偏差值对比发现，随着混凝土强度等级的提高，不同率定值(率定值相差在2MPa)对混凝土强度也逐级提高。

通过案例二以及试模墩的高强回弹推定值及普通回弹推定值、芯样抗压值的数据分析，采用普通回弹仪对铝膜体系成型的混凝土早期强度检测，回弹值普遍偏低。采用高强回弹仪的回弹推定值与试模墩芯样抗压值试验数据对比发现，在强度等级C40、C45、C50时，高强回弹仪的回弹推定值更接近试模墩芯样抗压值。

(1)混凝土回弹推定值与设计强度等级偏差在一个等级(5MPa)左右时，把回弹仪率定值调整在上限，有可能减少取芯情况，避免取芯对结构的不必要破坏。(2)混凝土强度C40、C45、C50等级时，改用高强回弹仪检测，回弹推定值相对比较接近取样抗压值。

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