建筑混凝土强度检测方法研究

周晶

【摘 要】：混凝土是一种重要的工程材料，由于其突出的优越性，在被广泛使用的同时，人们对它的安全性、强度提出了更高的要求，随之发展了多种混凝土的强度监测方法。文章概述了混凝土强度无损检测基础理论研究现状，介绍了几种常见的建筑混凝土强度检测方法，及其各自的特点，以供参考。

【关键词】：混凝土；建筑；检测方法

【 abstract 】 : concrete is a kind of important engineering materials, due to its many advantages, is widely used in at the same time, people to its safety, strength put forward higher request, developed a variety of concrete strength monitoring method. This paper summarizes the strength of concrete nondestructive testing basic theory research present situation, this paper introduces several common building the strength of concrete test method, and their characteristics for reference.

【 key words 】 : concrete; Architecture; Detection method

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

引言

混凝土强度无损检测根据其原理可分为半破损法、非破损法、综合法。常见的主要有回弹法、超声法、拔出法、钻芯法、超声回弹综合法等。与其他方法相比，在综合法的研究方面取得了很大进展，这表明综合法将是以后检测方法的主要研究方向。而在数据处理及评定技术方面最新的研究主要有：利用逆回归模型引入区间估计，引入了在非线性数据分析领域比较成熟的人工神经网络（ANN）技术等。

1混凝土强度无损检测基础理论研究现状

混凝土强度无损检测方法必须建立在混凝土的强度与适当物理量之间的相互关系的基础上。为了寻找与混凝土强度密切相关，而又能在结构或构件上用无损方法直接测量的物理量，往往采用回归法和演绎法。与回归法相比，演绎法具有更好的普适性，但由于以往对强度与物理量的关系研究较少，目前用的较多的仍然是前一种方法。近年来，基础科学的发展，为混凝土性能与物理量之间理论关系的研究奠定了基础。

目前，常用的无损检测强度方法多是通过混凝土应力应变性质或密实度和空隙率来推算混凝土强度。因此，必须建立混凝土应力应变性质及空隙率与强度的理论关系。到目前为止，从已经取得的理论方面的研究成果我们可以了解到，混凝土强度不但是弹性性质的函数，而且还是塑性性质和实验条件的函数，要提高无损检测精度，必须同时反映这两个因素。同时研究结果还表明，要用材料密度或空隙率指标测定混凝土强度时，虽然空隙率是强度的主要影响因素，但仅仅反映空隙率是不够的，还必须把材料潜在强度和孔结构作为重要参考因素，才能提高检测精度，从而为某些以空隙率为推算强度依据的无损检测方法，如射线法、渗透法等，指明了方向。虽然基础理论的研究难度大、见效慢，近年来对其研究较少，但它是无损检测技术总体研究中不可缺少的组成部分，应给予足够的重视。

2常见的建筑混凝土强度检测方法

2.1回弹法检测法

混凝土的抗压强度和它的表面硬度存在数值关系，利用这个原理建立起的检测混凝土强度的方法称为回弹法。由于回弹法的检测仪器存在精度高，灵活轻便、抽取子样的代表性强和检测方法统一等优点，被广泛应用于混凝土强度检测和其他工程检测上。

（1）回弹法的检测原理

回弹法测量时，利用具有一定初动能的重锤弹击混凝土表面，当重锤被弹回到最高点后，它具有的初始动能被重新分配：一部分被混凝土吸收，剩下的被重锤重新吸收，而被重锤重吸收能量的多少取决于混凝土的强度。如果混凝土的强度高，则它的表面硬度大，当被重锤弹击的时候，混凝土表面的塑性变形小，混凝土吸收的能量少，由于能力守恒定理，被重锤重新吸收的能力就多；反之，如果混凝土的强度低，则它的表面硬度小，当被重锤弹击的时候，混凝土表面的塑性变形大，混凝土吸收的能量多，同时被重锤重新吸收的能力就少。混凝土回弹仪就是根据上述原理制造的混凝土强度检测仪器。重锤的回弹值就是混凝土回弹仪测得的读数，回弹值的大小由重锤重新吸收能量的多少决定的，并由回弹仪上控制回弹的弹簧指示，指示的数值通过指针显示在刻度盘上，根据读到的数值就可以测得混凝土的表面硬度，也就知道了混凝土的强度。

（2）影响回弹法检测混凝土的强度因素

其实很多因素都可以影响到回弹法检测混凝土强度，其中影响最显著的是混凝土的碳化，尤其是对旧建筑物进行检测时，混凝土碳化的影响是必须考虑的，如果不加修正的从回弹仪上读取的数值推算混凝土强度，所得值可能是实际值的2-3倍。除此以外，影响回弹法检测混凝土强度的因素还包括：水泥的品种及用量、测量构建的表面温度和混凝土的含水量等。

2.2超声回弹综合法

超声回弹综合法是根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土强度的检测方法。使用超声回弹综合法测定混凝土强度，既能反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的塑性；既能反映表面状态，又能反映内部构造，内外结合，故能较全面反映结构混凝土的质量。

（1）碳化深度的影响

在回弹法测强中，碳化对回弹值有显著影响，因而必须把碳化深度作为一个重要参量。但是，试验证明，在综合法中碳化深度每增加1mm，用回弹值、声速关系推算出来的混凝土推定强度仅比实际强度高0.6%左右。为了简化修正项，在实际检测中基本上可不予考虑碳化因素。

（2）测试面的位置及表面平整度的影响

采用钢模或木模施工时，混凝土的表面平整度明显不同，采用木模浇筑的混凝土表面不平整，往往影响超声波发射头的耦合，因而使声速偏低，回弹值也偏低。但这一影响与木模的平整程度有关，很难用一个统一的系数来修理，因此应对不平整表面必须进行磨光处理。

（3）超声回弹综合法对遭受冻伤、化学腐蚀、火灾、高温损伤的混凝土，及环境温度低于-4℃或高于60℃的情况下，不宜使用，若必须使用时，应作为特殊问题研究解决。总之，凡是不宜进行回弹法或超声单一参数检测的工程，综合法也不宜使用。

（4）现场操作时，超声的测试点应布置在同一个测区的回弹值测试面上，但探头安放位置不宜与弹击点重叠。每个测区内应在相对测试面上对应地布置3个测点，相对面上的收、发探头应在同一轴线上。只有在同一个测区内所测得的回弹值和声速值才能作为推算强度的综合参数，不同测区的测值不可混淆。

2.3钻芯法

混凝土强度的检测方法可分为非破损法和半破损法，回弹法、超声法以及超声回弹法都是非破损法，半破损法有钻芯法、拔出法等。相对于非破损法和其他半破损法而言，钻芯法由于具有不受混凝土龄期限值、测试结果误差范围小、直观、能真实地反映混凝土强度等诸多优点，因而在实际工程中得到广泛的应用。钻芯法检测、评定混凝土强度的核心思想是使用直接从结构或构件上钻取的芯样试件强度评定结构或构件混凝土的实际强度。

目前我国现有的钻芯取样检测技术规程或相关规范标准，除《港口工程混凝土非破损检测技术规程》（JTJ/T272-99）、《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03：88）外，其他技术规程或标准并未提供详尽的检测、评定方法，在具体应用过程中检测人员发现仍然存在诸多“不便”之处。

2.4拔出法

拔出法是一种新型的检测技术，是在混凝土中预埋或后装特制螺栓，用专门装置将螺栓拔出，以测得拔出力，通过测定拔出力的大小来确定混凝土的强度。它的基本原理是建立在拔出力与混凝土抗压强度的关系上，在拔出力的作用下，混凝土由压应力和剪应力组合而成的拉应力造成破坏，这种破坏和立方体试件在试验机承压面上有约束条件下的破坏相一致。

拔出法又分为两种：预埋拔出法与后装拔出法。前者在国外应用较多，国内则以后装拔出法为主，特别适用于已建混凝土结构的检测试验。后装拔出法检测混凝上强度，是在硬化混凝土上钻孔、磨槽、安装锚固件后用拔出仪做拔出试验。根据测定的抗拔力检测混凝土抗压强度的微破损方法，它具有测试结果可靠、适用范围广、操作简便、成本低等特点。该技术1994年被中国工程建设标准化协会批准为协会标准：《后装拔出检测混凝土强度技术规程》（CECS69：94）。除了上面的几种检测混凝土强度的方法外，还有回弹-钻芯综合法，超声拔出综合法等方法，在实际工程中也得到了很好的应用。

3数据处理研究现状

301数据融合思想及以逆回归模型为基础的区间估计

为了进一步提高检测结果的精度，使回弹法的推定结果成为工程验收标准，最新的研究不仅引入了数据融合思想及逆回归模型，还利用置信检验理论给出了在一定置信度下的建筑结构混凝土强度的置信区间，并给出了混凝土强度的合格和不合格的判定标准，形成了逆回归回弹法检测建筑结构混凝土强度的新体系。与传统的回归模型和点估计方法相比，新的方法不仅能提高检测结果的精度且更符合工程实际，并能对混凝土强度作出定量化的判断。

3.2人工神经网络（ANN）技术

鉴于回归法在分析混凝土强度无损检测数据时存在局限性，最新的研究在处理数据时引入了在非线性数据分析领域比较成熟的人工神经网络（ANN）技术。结果表明ANN适合处理这类数据，并在一些方面补充了回归法的不足。此外，回归法中难以处理的高维数据，反可以成为ANN改善误差的一种途径。因此，ANN的引入将使混凝土强度无损检测数据分析中可以增加新的相关变量，以便更深入或更广泛地考察混凝土强度无损检测及其数据处理的有关问题。但是，目前ANN在混凝土强度无损检测数据处理方面的应用较少，还存在一些问题，需进一步完善。其处理结果可为回归法处理结果提供参考和补充。

结束语

本文通过介绍几种混凝土强度检测方法,得出了各自的特点。在检测混凝土的强度时应该根据混凝土的结构和实际条件，选择合适的检测方法，尽可能的避免不必要的误差，提高检测精度，更好的达到检测效果。

参考文献：

[1]JGJT23-2001，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S]

[2]CECS02-2005，超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S]

[3]CECS03：2007，钻芯法检测混凝土抗压强度技术规程[S]

[4]CECS69：94，后装拔出法检测混凝土强度[S]

[5]JGJT208-2010，后锚固法检测混凝土抗压强度技术规程[S]

[6]CECS278-2010，剪压法检测混凝土抗压强度技术规程[S]