水利水电工程混凝土抗压强度回弹法检测技术应用

张宏量

(桓仁世元工程质量检测有限公司，辽宁 本溪 117200)

0 引 言

长期以来，水利水电工程作为基础性民生工程，随着社会的进步和科技的发展被赋予越来越多的功能，然而相对滞后的质量检测手段难免会导致一系列工程质量问题，这对于水利工程功能效益的发挥产生明显的制约，必须采取科学的检测方法和管控水平消除质量安全隐患[1]。超声回弹综合法、回弹法、超声法等为水利水电工程混凝土抗压强度检测的常用方法，针对需要验证或复检以上方法测定的混凝土抗压强度或无法使用以上方法的情况，工程实践中常采用钻芯法。同时，若对检测结果存在质疑，则比较适用回弹法。国外对混凝土质量状况采用回弹法检测时往往只能给出定性判断，且检测精度较低，无法准确获取强度检测数据。回弹法现已广泛应用于我国水利、桥梁、建筑、道路等工程领域的混凝土强度检测，截止目前已有近60a的应用历史。该项检测技术得以广泛应用的原因与其便捷性强、操作灵活、效率高等性能相关，在工程实践中有效解决了许多问题并保证了质量检测的精准度。当前，回弹法检测混凝土抗压强度仍存在数据处理不当、操作不规范、随意性强等问题，从而使得检测结果往往具有较大误差。为充分发挥回弹法在混凝土质量检测、水利工程监督检验等行业的功能作用，如何采取有效的措施保证其检测精度为当前工程技术人员亟需解决的问题[2-7]。文章结合从事混凝土抗压强度检测工作经验和水利工程质量检测相关规范，考虑不同自然条件下的水利工程质量检测环境，从多个不同方面给出了提高混凝土抗压强度检测精度的措施，以期为提升水利工程质量管理和控制水平提供科学依据。

1 工程质量检测中存在的问题

近年来，病险水库质量安全鉴定工作在全国范围内相继开展，针对混凝土结构的检查核查病险水库工程安全鉴定工作细则给出了明确规定，具体包括：判断检测依据、检测方法的准确规范性，检测保护层厚度、强度、尺寸等参数，对于以上参数的判别工作细则均提出了相应的量化指标[8]。企业资质、计量认证体系和质量管理体系为水利工程质量检测单位应具备的基本内容，企业所承担的任务应与作业人员、仪器设备的配备相适应。检测机构在实际的工程质量检测过程中，普遍存在的问题可概括为如下几方面。

1.1 人员问题

工程质量检测的主体为作业人员，检测成果的客观准确性与检测人员的技术水平、理论知识、职业道德等因素密切相关。所以，高水平的检测技术和良好的素质为检测人员的基本要求。应由两名及以上持有相应资格证书的专业人员完成每项工作的检测。当前，大多数检测机构普遍存在跨专业检测、检测人员不足及无法满足资质认定评审准则要求等现象。鉴于此，检测机构应加强人才队伍建设，坚持以人为本的工作思路培养一批素质高、技术精湛的水利检测事业人才。高水平的检测人才为保障检测质量的重要基础，通过加强职业道德和检测技术培养，切实提升队伍素质和专业技术水平[9]。

1.2 仪器问题

当前，为应付政府部门的监督或计量认证，由于资金成本、市场环境等条件限制多数检测机构只鉴定部分设备；另外，到期后许多设备无法及时的送检，从而导致超鉴定周期的现象普遍存在。针对部分仪器的鉴定，存在超出当地部门鉴定能力的情况，而自检规程和相关要求又比较缺乏，甚至存在为应付相关部门的监督检查而编造鉴定证书的现象，由于仪器设备而使得检测结果偏离实际情况的问题依然存在。

1.3 技术标准问题

1)无法渗透的理解标准。2011版修订的混凝土强度检测规程，对泵送混凝土强度检测和数字式回弹仪的操作方法做了详细描述，采用修正量法替代修正系数法对测区强度值调整。目前，对于该标准的理解许多检测人员还不够透彻，在强度计算过程中存在计算有误、回弹值修正不符合规范、测强曲线应用错误等问题，少数检测人员甚至存在直接按照回弹仪操作规程完成强度检测，而未按照技术规程操作的现象。

2)针对以上技术规程的适用条件还不够清楚，同时检测过程中存在较大的随意性，操作过程中未按照技术规程开展。

3)采用HT3000型回弹仪时通常标定一条曲线，因此检测可靠性和精确度较低。

当前，水利行业的快速发展和质量检测市场的完善使得校准方法、操作流程等不断完善。所有检测机构检测活动时，必须按照有关标准、规范选取合适的方法和程序。其中，地方、行业和国家标准为检测机构的实施水利工程检测的根本依据，若发生变化则应重新给予认证。水利工程质量检测技术规范应有专人管理，且为现行有效版本并处于可控状态。检测机构必须按照相应的技术规范从事所有的检测项目，对于不存在的检测依据不得出具检测报告和开展检测业务，水利工程质量检测的重要标准和指南为检测技术规程。

2 回弹法检测混凝土质量

混凝土相对于其他建筑材料具有抗压强度高、施工方便、价格便宜和便于就地取材等优点，在水利、桥梁、道路以及房屋建筑等工程领域得到广泛的应用。为保证其强度等级和质量水平，采用回弹法和以下流程对混凝土抗压强度检测，其详细步骤为：根据实际情况合理确定回弹测区，充分应用抽芯机取样，此时要利用检测抽芯机测定试样的抗压强度，由此实现高精度的回弹值计算，并可为混凝土强度修复提供可靠的数据支撑。然而，实际工程中该方法仍存在一些不足，例如在一定程度上破坏原有结构，检测数据可能与实际情况存在较大偏差，因此方法存在其不适用范围。

2.1 回弹法的不适用范围

对于既不允许现场取芯样又对预留混凝土试块质量存在质疑的情况，可采取无损检测法判断混凝土强度状况。回弹仪检测混凝土质量的工作原理是利用弹击杆、弹簧及弹击锤带动指示针，利用产生的变形带动指针的变动读取相应的数据。混凝土抗压强度的评判重要依据为检测的回弹值大小，在混凝土构件或无损检测结构中的应用最为常见。根据从事混凝土抗压强度检测工作经验和水利工程质量检测相关规范，提出回弹法检测混凝土强度的不适用范围如下：

1)回弹仪检测混凝土抗压强度时不适用于其它特殊混凝土，而仅仅适用于组分比较复杂的普通混凝土，其组成材料一般包括外加剂、砂、石及水泥等多种材料，其容重值约为2800kg/m3。

2)回弹法一般不作为高强或水泥安定性不良的混凝土检测方法。ZCI型高强混凝土回弹仪的率定值为83±2，标准能量为5.5J，混凝土结构或构件的强度检测范围为60-80MPa。

3)针对表面、内部质量差异性明显或存在缺陷的构建不宜选用回弹法，例如受化学物质侵蚀、冻融破坏以及火灾等不利因素作用。

4)对于骨料粒径超过60mm和检测面曲率半径低于250mm的部位，不宜选取回弹法检测其强度等级。另外，混凝土构件采取特种工艺成型时一般也不适用于回弹法检测。

2.2 回弹法检测精度提升措施

回弹法检测强度过程中时仍具有一些不足，例如具体使用过程中数据处理不合理、操作流程不规范、检测随意性强等问题，从而使得检测值偏离强度实际情况。鉴于此，文章结合辽宁省某水库工程除险加固质量检测工作经验，为进一步提升回弹法检测混凝土抗压强度精度提出如下措施[10]。

2.2.1 做好仪器状态标识

为防止仪器误用和准确表明每台设备所处的状态实行标识管理，这也是进一步提升混凝土抗压检测精度的重要条件。

1)标识合格。通过合格验证或校准鉴定确定设备符合要求的程度，对于存在如下的情况应认定为合格同时黏贴绿色的设备合格证：①自检和计量鉴定合格的仪器设备；②针对无需鉴定的设备，检验或校验能够满足使用要求；③针对无法鉴定的设备，经鉴定或对比满足适用性要求。

2)标识准用。设备功能正常且校验、鉴定合格设备，若使用受限且具有缺陷则黏贴黄色的准用证。

3)标识停用。经过维修或校准后能够正常应用的设备，目前无法正常应用应黏贴红色停用标贴，主要包括如下几种情况：①设备性能不能确定、损坏或鉴定不满足要求；②设备不满足技术规程要求及超过鉴定周期。

2.2.2 规范仪器操作方法

为了从根本上提升回弹法混凝土抗压强度检测精度，在应用仪器检测时应按照同一的正确的操作方法，结合实践经验和技术规程确定正确的操作方法如下：

1)混凝土原浆面为仪器检测作业的基本条件，且在检测过程中始终保持检测面与回弹仪轴线垂直。

2)被测区域表面与弹击顶杆应保持紧密接触，通过轻压确保松开按钮，放松后保持弹击锤与挂钩相连。

3)保持混凝土表面与仪器机芯紧密相顶，读取数据并纪录。若数据的读取不变或条件较差，可锁住机芯移动至其它位置读取。为了方便下次使用和确保仪器状态良好，对仪器减压并伸出弹击杆。

2.2.3 回弹法检测精度提升措施

在实际操作过程中可采取如下技术措施进一步提升回弹法检测混凝土抗压强度精度，主要包括：注意碳化深度的测试取值以及回弹法检测的使用范围；测试动作要规范且应合理选取被检测区域；混凝土抗压强度检测前应率定回弹仪，对于存在异常的现象可配合钻芯法综合应用；根据技术规程修正混凝土回弹值，消除测试面因素的影响作用并建立本地区专用的测强曲线。

3 结 论

为了降低安全事故的发生概率，人们将无损检测技术最早应用于工矿行业的开采活动，随着科技的发展、技术的进步相继出现了超声法、回弹法及超声回弹综合法等，并且形成了相应的技术规范。我国工程领域中回弹法测量混凝土强度技术得到了广泛的应用和深入的研究，针对该项技术的应用研究处于世界前列，这不仅与经济的发展为回弹法提供了强大的支持相关，而且与科研人员、工程技术人员的长期努力等密切相关。采用回弹值能够精准的获取水利工程混凝土强度值，在应用过程中回弹法存在较低的技术难度，使用时操作人员通过简单的几步即可完成检测。然而，实际工程中该方法仍存在一些不足，为进一步提升其检测精度还要做好仪器状态标识、规范操作仪器设备等。