关于回弹法检测与结构实体混凝土强度验收的探讨

一克拉的幸福6 2016-11-15

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0 引言

回弹法有一定的局限性，精度不高，因此未能成为世界各国公认合理的方法。目前，公认最接近结构实体混凝土强度的是同条件养护试件强度。而有些地区质监站在进行混凝土结构验收时，不以此强度为验收依据，却采用可信度较低的回弹法推定强度来验收，这种做法不符合国家规范要求。在已有立方体试件强度的条件下，再采用回弹法检验没有什么意义。相反，回弹法所得到的“推定强度”，倒应该由立方体强度加以校准、修正。

最近几年来，采用统一测强曲线推定的强度引发的问题和纠纷越来越多，矛盾十分突出，回弹法已成为我国建筑行业的热点问题。发生回弹法检测问题突出的主要原因，一是有地区质监站规定必须采用回弹法检测结构实体混凝土强度，并以此结果作为主要的强度验收依据；二是检测机构不顾条件地以原规程的对应关系推定混凝土抗压强度，由于预拌混凝土的广泛应用和泵送施工工艺的普及，混凝土组成成分发生了很大的变化，原规程并不适用于这些结构强度的检测；三是回弹法测定的只是混凝土表面砂浆层硬度，用硬度来推定强度，而硬度是与强度没有直接的、统一的、固定的关系，因此离散性大，存在较大的误差；四是碳化层的硬度和混凝土强度之间没有相关关系，如混凝土表面经打磨后，其推定强度基本都会提高，特别是低强度等级的混凝土较明显，往往打磨后能把“不合格”变为“合格”，也就是说，内部硬度往往比表面硬度大，说明它们之间没有相关关系。这些不合理的方法导致了回弹法问题的增多，许多施工人员每次回弹都悬着心，因为一旦回弹有“问题”，麻烦事就多了。有些检测机构根本不认可施工技术人员的解释，只能通过潜规则才能解决问题。

清华大学廉慧珍教授知识渊博，经验丰富，敢于与规程挑战；还有刘晓及戴治柱高工等，都发表了有理有据的文章，笔者很受启发，同时对他们从内心深处产生敬意，并觉得这项工作应该继续讨论、交流。现就笔者所历，对回弹法检测与结构实体混凝土强度验收，谈谈个人看法。

1 关于回弹仪精度问题

目前，我国常用于检测结构或构件混凝土强度的回弹仪，系标准能量为2.207J，示值系统为指针直读式的中型回弹仪。按规程要求，回弹仪在工程检测前后，应在钢砧上做率定试验，率定时平均值80±2为符合要求。懂检测的技术人员都知道，率定值高检测回弹值就高，反之则低。按规程附录A表，当回弹值在30~48时，每增加2个回弹值推定强度则可提高3.2~5.0MPa，每增加4个回弹值推定强度则可提高4.9~7.3MPa。也就是说，如果回弹仪率定值在78和82的两种情况下，其推定强度应相差4.9~7.3MPa。所以，回弹仪的精度对推定强度有明显的影响，存在较大的误差。另外，率定回弹仪的钢砧（洛氏硬度HRC为60±2），如果硬度也处于最大上限值或最小下限值，那误差就更大了。笔者曾经用三台钢砧率定同一回弹仪，结果平均率定值最大的相差3.6。仅回弹仪精度问题，就可造成所谓的“合格”与“不合格”生死之别。

2 检测条件应符合原规程要求

当混凝土组成成分变化时，硬度与强度的推定关系已发生变化。但许多检测机构在进行混凝土结构强度检测时，只要胶凝材料是以水泥为主混凝土，一律按统一测强曲线的对应关系推定抗压强度。这种做法相当于套用规范，是造成错判或漏判的主要原因之一。但话又说回来，如果质监站不强制要求采用回弹检测实体强度，也没有那么多纠纷发生。

2.1 混凝土组成成分方面

JGJ/T23—2001规程第1页明确说明：“本规程适用于工程结构普通混凝土抗压强度的检测”。并在第34页特别作出了明确说明：“普通混凝土系指：由水泥、普通碎（卵）石、砂和水配制的质量密度为1950~2 500 kg/m³的普通混凝土”。据此推敲，该规程建立统一测强曲线时，混凝土中并没有掺入掺合料和外加剂，但当前的预拌混凝土和泵送混凝土基本都掺有掺合料和外加剂。其特点是坍落度大；粗骨料用量减少；骨料粒径减小；砂率加大；大量掺入掺合料；普遍应用外加剂等。这些巨大的变化造成了按原规程推定的混凝土强度不准确，难以真正反映实体结构的混凝土强度。

2.2 硬度方面

回弹法是通过弹击混凝土表面砂浆层硬度来推定混凝土的抗压强度。根据JGJ/T23—2001第10页可知，该规程在建立统一测强曲线时，混凝土中没有掺引气型外加剂。但是，目前预拌混凝土和泵送混凝土使用的减水剂或泵送剂中基本都复合有引气剂，混凝土中有许多微小气泡的存在。因此，表面硬度肯定与原规程建立统一测强曲线时的混凝土有差别，用原规程推定强度必然存在一定的误差。

2.3 碳化方面

如前所述，原规程建立统一测强曲线时的混凝土是不掺掺合料和外加剂的，这种普通混凝土（四组分）的碳化与现在的预拌混凝土和泵送混凝土（一般六七组分）的碳化肯定有差别，且没有规律。

水泥是一种碱性物质，酚酞酒精溶液在碱性下呈紫红色，而粉煤灰是中性的，遇酚酞溶液并不变色。因此，对于粉煤灰混凝土，碳化深度将受到粉煤灰掺量和湿养龄期以及搅拌均匀程度的影响，不可能一致或有规律（测定值往往出现几毫米之差），用变不变色来判定粉煤灰混凝土的碳化深度，再用碳化深度来“修正”混凝土的推定强度，这种方法不可靠。正如廉慧珍教授所讲：“掺入粉煤灰后，Ca（OH）₂ 减少，酚酞无色之处并不都是CaCO³，还包含未水化的水泥和粉煤灰，还可能会有受大气中其他酸性介质作用形成的其他盐；还可能有未碳化的Ca（OH）₂核心；当然还有砂子和石子。因此，这个‘碳化层’的硬度及厚度和混凝土的强度并没有关系，对于混凝土的强度来说是没有意义的。”作为回弹法规程编制组成员之一的文恒武高工也说：“在实际的工程项目中，由于酸性脱模剂的使用、气候环境的影响、养护不当以及外加剂和掺合料的大量加入等原因都可能会使混凝土表面‘碱度’降低而出现‘假性碳化’和‘异常碳化’的现象，这正是回弹法要研究和解决的技术难点。”笔者根据实践，感到这些理论和论述是正确的。

3 施工养护方面对回弹准确性的影响

混凝土结构的养护一直以来存在严重的问题，许多施工单位只重视工期，不重视混凝土结构的养护，对于应用预拌混凝土的结构，当混凝土结构出现问题时（裂缝或回弹不合格），往往把责任推到搅拌站，这对搅拌站来说是不公平的。

除了粉煤灰物质影响着混凝土碳化深度测定的不准确外，湿度对混凝土表面层碳化的影响也不容忽视。如果混凝土表面相对湿度大于70%，混凝土就不会碳化，当湿度下降到70%以下时，碳化就会开始。湿度对水泥水化反应有显著的影响，湿度适当能使水泥水化顺利进行，混凝土强度得到充分发展，因为水是水泥水化反应的必要成分。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，混凝土结构表面疏松，形成干缩裂缝，影响混凝土结构的强度和耐久性。特别是粉煤灰混凝土，粉煤灰本身无胶凝性，它的胶凝性能需要与水泥熟料水化时释放出的Ca（OH）₂发生反应，才能生成具有胶凝性的水化产物。因此，如果湿养不足，将减少水泥Ca（OH）₂的释放量，粉煤灰难以充分发挥胶凝作用，加快了混凝土的碳化，明显降低混凝土实体强度和回弹推定强度。

例：某工程为框架混凝土结构，一层柱子采用同一批预拌混凝土泵送施工。施工单位在混凝土凝结后，有一部分柱子模板拆除过早（混凝土表面泛白，明显严重缺水，局部有被模板粘坏的痕迹），而另一部分柱子的模板拆除要晚1~2 d，但均未对柱子采用浇水或用塑料薄膜包裹养护。在进行回弹检测时，拆模过早的柱子回弹值明显低于晚拆模的柱子，碳化也要深3.0mm，其推定强度低10余MPa。

另外，笔者成型了C30泵送混凝土试件（150mm立方体），在室外同气温下对试件进行浇水和不浇水作对比检验，检验结果见表1。

从表1 中可以看出：①经14d浇水养护的试件比不浇水的试件28 d 碳化厚度少1.5~2.0mm；②经14d浇水养护的试件比不浇水的试件28d回弹推定强度平均高8.6MPa，抗压强度平均高4.4MPa；③经14d浇水养护的试件28d抗压强度比回弹推定强度平均高5.6MPa，而不浇水的试件28d抗压强度比回弹推定强度平均高9.8MPa。通过这一检验，充分说明环境湿度对混凝土强度的影响是明显的，尤其回弹推定强度更明显。因此，对于应用预拌混凝土和泵送施工工艺浇筑的结构来说，采用统一测强曲线推定的强度比设计低一两个等级，混凝土是没有问题的。

4 采用统一测强曲线试验验证

笔者使用郑州地区常用的混凝土材料拌制大流动性混凝土（掺有粉煤灰、矿粉和高效减水剂），分别制作强度等级为C20、C30、C40、C50的150mm立方体试件，进行了14、28、60、90、180d和360d的抗压强度与回弹推定强度检验，根据试验结果总结如下：

4.1 标准养护的试件

采用JGJ/T23—2001统一回弹测强曲线推定的14、28、60d强度与试件抗压强度误差较小，一般在±10%以内，大部分试件误差不超过±6%；90d回弹推定强度普遍偏低，低于15%的占8%；而180d回弹推定强度均低，低于15%的占76%；360d回弹推定强度误差更大。从回弹推定强度的数据来看，60~360d基本处于“稳定状态”（增长不明显）。但是，试件的抗压强度数据则不同，能够明显看出混凝土强度是随龄期的延长而不断增长的，这就是推定强度与抗压强度误差越来越大的原因。

4.2 自然条件下养护的试件

在自然条件下养护的试件（未进行浇水养护，试验主要考虑许多工程不对浇筑后的混凝土结构采取浇水养护，另外寒冷地区冬期施工的工程也不会进行浇水养护），无论是不同强度等级或不同龄期的试件，用统一测强曲线推定的强度都比抗压强度低，且误差较大。推定强度普遍低于抗压强度的15%以上，低于20%以上的试件组数占相当大的比例，甚至有一部分试件回弹测强比抗压强度低30%以上。

根据试验结果，使笔者更加深信“硬度是与强度完全不同的物理量，没有直接的、统一的、固定的关系”的理论；碳化层厚度和混凝土的强度也没有关系，取消碳化层厚度对回弹值换算的强度修正，对于大流动性混凝土来说，反而能降低推定强度与抗压强度之间的误差。

5 关于混凝土结构实体强度的验收

GB50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》第10.1.3条规定：对混凝土强度检验，应以在混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护试件强度为依据。规范第10.1.6条还规定：当未能取得同条件养护试件强度、同条件养护试件强度被判为不合格时，应委托具有相应资质等级的检测机构按国家有关标准的规定进行检测。

上述规定很明确地表达了结构实体强度应以同条件养护试件的立方体抗压强度为检验的依据，而不是以回弹法检验为依据。只有当试件缺失或检验结果不满足合格条件而无法验收时，才采用非破损、半破损检测方法进行检测。由于非破损、半破损检测方法受到各种条件的影响，测定的并不是混凝土强度本身，其推定的强度与标准养护或同条件养护试件强度存在差异。因此，作为非破损检测方法的回弹法不能作为实体强度检测的强制方法，而只能作为在一定条件下采用的补充手段。当立方体强度合格时，应以立方体强度为准。以回弹法的结果否定立方体强度试验的结果，这完全是本末倒置了。

6 建议与结语

（1）预拌混凝土是半产品，按GB/T14902—2003规范规定，其强度的验收以标准养护试件为依据。而混凝土结构实体的质量，还要依靠施工单位在浇筑振捣和维护保养过程中获得，因此，施工单位应对结构实体强度负责，严格按照有关规范要求施工，采取有效的养护措施，无论是确保工程质量方面，还是结构非正常验收方面，无疑都具有重要的意义。建设工程质监部门、监理公司，应在工程施工过程中加强这方面的监督与管理，这比事故形成后再检测要重要得多。

（2）建议施工单位或搅拌站，除了按有关规范制作试件供正常检验外，还应对各单位工程不同的混凝土标记，另外制作（见证取样）专门用于结构强度回弹检测有争议时修正使用的试件（150mm立方体，每次不少于6个并进行同条件养护）。采用试件修正要比钻取混凝土芯样修正更准确，因为在钻芯过程中会对芯样造成干扰和伤害，这种伤害的积累将降低芯样的实际强度。此外，钻取的芯样要经过加工处理（磨平端面或进行座浆）才能进行强度检验，故操作人员的水平或责任心对试验结果有较大的影响。在正常情况下，据中国建筑科学研究院结构所对试验用墙板的取芯试验证明，龄期28d的芯样试件强度换算值也仅为标准强度的86%，为同条件养护试块的88%。如美国和德国，只要芯样抗压强度值大于或等于0.85fcu，k（fcu，k为混凝土立方体抗压强度标准值），就认为结构工程中实体混凝土强度满足设计强度等级和结构安全性能要求，并将其编入相应的规范。

（3）希望检测、建设、工程监理及施工等单位，应慎用钻芯法。笔者曾经在某工程看到了令人疼心的一幕：有一根柱子竟然钻了两个洞，一个混凝土芯样未取出，估计钻到主筋停了；而旁边取出芯样的洞，能够明显看到一根主筋钻断了。笔者想问，这是结构强度检测，还是结构性能破坏？发生这种情况，应该是回弹法检测发现了“问题”，这个问题值得我们探讨和有关人员深思。结构实体混凝土强度检测与验收工作应能充分体现公正

性、科学性和先进性。非破损、半破损检测方法不应机械性地教条执行，否则将影响混凝土结构的正常验收，并对建设和谐社会产生不良影响。

参考文献：

[1] JGJ/T 23—2001，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[2] GB 50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[3] CECS 03：88，钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].

[4] 廉慧珍.质疑“回弹法检测混凝土抗压强度”[J].混凝土，2007（9）： 1-3.