泵送预拌混凝土回弹强度的探讨

文摘 2025-01-10 07:04 河南

泵送混凝土与常规混凝土相比有较大的优势，它的流动性是衡量其可泵性的一个重要指标。其回弹强度受原材料、配合比、施工技术等因素的影响，与一般混凝土存在较大差异。

在混凝土结构的现场测试中，采用回弹法进行检测，其方法简单、造价低廉，且不会对结构产生局部破坏。该方法在混凝土结构无损检测中得到了广泛的应用。但是，由于我国幅员辽阔，各地自然条件和气候变化较大，而且各地乃至同一区域内的混凝土企业所用的混凝土原材料也存在着一定的差别，因此，在不同的工地，使用《回弹法测试混凝土结构抗压强度施工技术法规》JGJ/T23中“统一曲线”所规定的测强曲线，其强度偏差值往往会比实际测量结果更大。

本文采用“统一曲线”计算的回弹强度和实测回弹，并结合国家、省、市建筑工程质量检验中心2020年上半年对一家混凝土公司的预拌混凝土进行了实测，采用“统一曲线”计算出的回弹强度和同测区的试样强度，得出了C30-C55强度等级的区间，同工况下的回弹强度、同测区的钻芯强度比回弹强度高14%-48%。

1混凝土结构回弹强度与同条件养护600℃·d强度比较实例

某项目框架结构的混凝土强度等级：C30梁板、C55-3层、C40、4层的C40，均为冬季施工，均为预混砼，混凝土使用的水泥：PO42.5、混合料：粉煤灰（I）、外加剂CON-2（含气量3.8%）、最大颗粒直径25毫米。混凝土的配比如表1所示。

采用标准养护试块，冬季施工期间，每28天换一次标准养护，而构件实体检验则采用600℃·d的温度，以确保水泥产品质量符合国家《水泥硬度检验评定规范》GBJ107的规范。2021年4月，质监所采用回弹仪对水泥实施了取样，结果显示，在相同条件下，当温度达到600℃·d时，水泥试块的硬度与实际检验结果存在显著差异，“统一曲线”计算的回弹值和泵送水泥校正系数的硬度差别在14%-48%之间，而且随着强度等级的提高，这种差别也会越来越明显（见表2）。

2混凝土结构回弹强度与同测区钻芯强度比较实例

以相同养护温度600℃·d的预混料C30-C55试验块的强度和回弹强度进行对比，结果表明，C30-C55的抗压强度明显高于预混料。由北京市建筑工程质量检验中心对C55型混凝土柱的钻孔取样进行了研究。结果：钻头的采样强度平均达到了1.36%。

在2020年上半年，一家水泥企业提供的预拌混凝土项目中，使用回弹法对5%的构件实施了测试，结果显示，这类房屋的构件程度存有较大差异，影响了房屋的寿命和安全。经过严格的检测，混凝土的龄期在60-135天之间，碳含量偏高，回弹强度较低，但是钻芯强度比同区域提高了28%-48%，这表明混凝土的性能得到了显著改善，使其具有更优越的使用性能。表3、4、5汇总了由国家、省级和市级三级法定检测机构对混凝土和同一测试区域钻心强度的精确测量结果，以及其他相关数据。大多数同测区的混凝土钻心强度和回弹强度之比均在1.15以上，具有一定的规律性。

经三个检验单位检验，大多数炭化深度在1.5-2.5毫米。混凝土公司对其生产的C30和C40两种不同强度等级的混凝土，在30-35天的时间内进行了现场钻孔，并与同测区进行了对比。

3检测结果分析

根据表1和表2的检测数据，在相同的养护温度下，600℃的试验块的强度显著高于回弹强度，而且由于强度级别的提升，砂浆的掺入量也会相应提高，同时外加剂和掺用料的掺量也会有所增加。根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》6.2.1条的规定，只有满足以下条件的混凝土结构，才能按照附录A的标准进行测试：无添加剂或者仅有无引气性。由于本项目中加入CON-2外加剂，其质量分数为3.8%，因此，对混凝土结构进行实体检测时，不宜采用“统一曲线”进行混凝土强度估计，这一点还需要不断的对其进行分析，然后进行改进。

经过国家、省、市三家法定检验机构的现场检验，某公司预拌混凝土的C30、C35、C40、C55四种不同强度等级的混凝土，其强度均显著高于同测区，表明该公司的预拌混凝土质量良好，具有较高的可靠性和耐久性。经过126次钻孔，我们获得了一系列具有代表性的芯样。通过对C30-C55的分析，发现在C30-C55的区域，同测区的回弹力平均比最小为1.30，并且随着强度等级的增加，其变化幅度逐渐增加。

经过回弹法测定的预压强度值显著高于精确的钻芯试样，而且在相同的养护条件下，其强度值也有了显著的提升600℃·d强度值要低得多。虽然采用回弹法进行同种或钻心校正可以显著提高精度，但也存在一些不可忽视的缺陷。

（1）JGJ/T23标准中，钻心校正仅适用于在碳化深度超过2.0mm的情况下。所以，在碳化深度小于2.0mm的情况下，用回弹法进行钻心校正是不合适的，其精度很难保证。

（2）钻心法是一种局部损伤法，具有一定的局限性，例如，在局部损伤时，会对结构的受力造成一定的损害，会对混凝土的最终质量造成一定的影响。所以在结构构件中，通常不宜采用钻孔取样的方法来进行混凝土强度的检测，而采用回弹方法进行试验，其原因在于其是一种完全无损伤的检验方法。回弹方法若要频繁地采用钻心进行校正，则有悖于原有的回弹方法。

随着预拌混凝土中掺合料和外加剂的比例越来越大，“统一曲线”提出了一种新的校正因子，它可以根据不同掺量、含气量等因素，对水泥进行准确的检测，从而大大提高了水泥的产品质量。当水泥碳化深度超过2.0mm时，即使不进行钻孔，也可以获得更加准确的计算结果，从而有效地防止混凝土构件受到局部损伤。

4泵送砼回弹强度、标准试件抗压强度及钻芯抗压强度的比较

4.1与标准抗压强度比较

在相同的混凝土中，与标准的抗压强度相比，两者的抗拉强度都有显著的提高。在施工现场，混凝土构件的强度受形状、体积、气候、养护条件等因素的影响。而在试验过程中，标准试件的维护是在一个稳定的养护环境中进行的，所以，标准的抗压强度和现场的回弹强度存在着一定的差别。

4.2与同测区钻芯强度的比较

通过对三明段A2标混凝土试件的强度和同测区的回弹强度进行了测试，发现C30、C40、C50三种不同强度等级的混凝土试件在同测区中的强度较低。此次测试的27处采样点均有一定的代表性。

通过对比，得出了钻芯和标准立方体的压缩强度要比同测区的高。在相同的试验范围内，不同级别的钻芯硬度与回弹能力之比均显著高于1.15，而且伴随混凝土级别的提升，这个比例也会有所增加。然而，实际测试结果表明，水泥的回弹强度与理论值存在一定差异，而且伴随混凝土等级的提高，这些差异也会越来越明显。

5泵送预拌混凝土回弹强度值偏低的原因分析

水泥回弹强度的影响有很多，包括建筑材料的选用、水泥的质量、物料的用量、拌合期限、施工期限、振捣保护、模板表面光洁度、外表坚硬和保水性等。除了这些传统因素，另外一系列其他因素会对建筑物的回弹强度影响。

（1）在材料组成、配合比设计、施工和成型工艺上，泵送预混砼与常规砼不同。与常规混凝土比较，由于其流动性大、混合料过多、石料颗粒尺寸小、砂率高、混凝土砂浆包层厚度大等原因，使得其表面硬度降低。目前规范JGJ/T23的试验资料以常规塑性混凝土为依据，其表面硬度比泵送混凝土高。所以，用“统一曲线”计算的泵送砼强度估计值比实测值偏低，尽管规范中有相应的调整，但根据现场实测数据，该公式仍有很大的负差。

（2）现有的混凝土都是掺入一定数量的粉煤灰、矿渣等外加剂。在高流动性的泵送混凝土中，其表观密度和堆积密度比一般的水泥要低，因此，在高流动性的泵送混凝土中，其“浓度”比混凝土中的含量要高，因此，混凝土的表层和内部的成分存在着很大的差别，从而使得混凝土的表面硬度下降，使得回弹值偏低。

（3）JGJ/T23标准忽略了混合材料对混凝土的影响，因为掺入水泥后，水化产物的组成、岩相结构和形貌都发生了显著变化，尤其是掺入20%以上的水泥，会导致胶凝材料的组成和最终水化产物发生重大变化，从而使得混凝土的强度与实际强度存在较大差异。

（4）在现有的预混料中，通常会添加一些种类的外加剂加入，这些外加剂加入的含空气率在3%-4%之间，它们会在水泥中形成细微、单独、闭合的气泡，这些气泡会在振捣过程中形成，进而减低水泥表层的硬度。

（5）施工工艺的影响

在混凝土浇筑过程中，混凝土必须进行一定的振动，以保证其致密。混凝土泵送量大，振动频率的控制是工程技术中的一个关键问题。振捣时若发生过振，将造成模板渗漏，从而影响混凝土的自身性能。如果没有足够的振捣，会导致混凝土表面出现麻面、蜂窝、空洞等现象。振捣不够好或振动太大，会引起混凝土与混凝土表面密实度的不协调，使混凝土的内部强度高于表面的强度。此外，在实际工程中，由于混凝土泵送砼的特殊性，很容易发生堵塞等情况，因此，在现场使用的方法，通常是在混凝土中加入减水剂，甚至是用水冲淡，导致混凝土回弹强度偏低。

（6）养护环境的影响

养护管理对混凝土的质量管理具有十分重要的作用，是施工质量管理中不容忽视的一个重要环节。在混凝土浇筑完成后，由于受多种因素的制约，不能及时进行养护，同时由于温度等因素的影响，混凝土的混凝土在混凝土早期水化过程中无法及时或充分地得到足够的水份，从而造成混凝土的强度降低。

6回弹法精度提高的方法

以上三种测试方法的混凝土强度并不一致，而规范则采用了更为精确的标准，即28天后的混凝土试样，其抗压强度应更准确，更可靠。在确保测试人员的测试能力和使用合格的回弹器的同时，应注意下列问题。

6.1提高检测碳化深度的精确性

当混凝土结构固化后，其表面的氢氧化钙与大气环境中的二氧化碳进行化学反映，形成了一类新的产物，即碳酸钙和水。由于碳化反应速度较慢，所以28天后应及早进行回弹测试，以减少碳化对强度估计值的影响。如果测区的碳化深度差异超过2毫米，这表明混凝土的强度分布不均匀，因此应该分别进行测量。

6.2合理选择测区位置

在回弹时，要严格按规范规定确定测点位置，确定测点数目。不能人为地选择高强度的区域。回弹部位要避免暴露在外的碎石、钢筋、裂缝、孔洞等部位，如零件表面不光滑或有浆液等，则需用砂轮将其清理至平整。对含钢筋的构件，要特别留意其防护层的厚度，如果其厚度很低，可以通过保护层计测量钢筋的位置，使其在回弹时避开。

6.3对回弹值进行修正

如果在检验时不能完全实现横向回弹，则必须进行校正。在规范中，对混凝土的非横向检验和不同浇注表面的回弹强度进行了计算。在校正过程中，首先要对不横向的角度进行调整，然后对浇注面进行调整，不能将初始的回弹强度与校正后的强度进行算术上的相加或减，否则会对估计的回弹强度产生一定的影响。

7结束语

混凝土强度高、高性能发展，掺入绿色环保掺合料和高效减水剂是节约水泥、提高混凝土质量和各项性能的必要手段。为了使混凝土的测试精度得到进一步的改善，规范JG/T23中“统一曲线”的修改和补充，以满足混凝土技术发展的要求。

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