混凝土强度现场施工检测技术思考

2022-04-26 15:26:51 来源:写作指导

[摘要]混凝土在各大项目工程当中,其应用极为广泛,是一种基础性的建筑材料。在大量实践当中,混凝土结构质量缺陷问题时常出现,导致混凝土结构失效频频,甚至造成了严重的损失。抗压强度是检验混凝土结构质量的主要技术指标,做好现场检测十分关键。本文在全面了解现场检测技术必要性的前提下,分析了几种常用的检测方法,并以综合性能较强的超声回弹法为例进行了试验研究,以期提高混凝土强度质量。

[关键词]混凝土强度;现场检测;回弹法;超声回弹法

长期以来,混凝土质量问题一直是工程行业关注的焦点。对于施工等相关单位来说,如何有效进行混凝土强度现场检测至关重要。目前,在混凝土强度检测当中,普遍采取预留立方体试块法,但在混凝土浇筑成型过程当中,才进行立方体试块制作,随后还要进行一定周期的养护,在整个过程中不仅程序多,同时还存在试块损坏等问题。为此,亟需一种经济、可靠、精确、科学的检测方法进行混凝土强度测定。经过几十年的不懈努力,当前混凝土现场检测技术得到了极大的发展,尤其是回弹法、超声回弹综合法等检测技术的应用,得到了业内一致好评。为了满足发展需求,必须不断提高现场混凝土检测技术水平,做好混凝土强度测定工作,确保工程质量与安全。

1现场检测技术的必要性

目前,在工程质量检测当中,现场检测技术的应用很广泛,其必要性主要体现在以下几点:(1)有利于准确评估施工质量。在很多大型、重要的工程项目施工中,需要采取可靠、经济、科学、合理的评估方法对工程施工质量进行检测,并按照检测结果确定工程的实际情况,判定是否需要进行修补、加固处理。比如说,一些桥梁工程出现桥面裂缝时,需通过现场检测技术评估施工现场的质量,检查开裂的成因及影响范围,并按照检测结果确定加固处理方法,以此确保主体结构安全。(2)有利于诊断混凝土结构是否达到设计年限。目前,我国早期修建的一些工程项目已经步入了大中修期间,为了保证这些工程还能持续使用,必须对其结构耐久性、强度及安全性进行详细的检测,此时现场检测技术就显得尤为关键了。因此,通过现场检测技术,可以诊断混凝土结构是否能够达到设计年限。

2混凝土强度现场检测常用方法

2.1回弹法

回弹法是指通过回弹仪直接捶打混凝土表面,从而获取回弹值,并通过计算,最终取得混凝土抗压强度。在抗压强度检测当中,选择回弹法具有一定优点,即操作简单、快捷,且基本上不会受构件形状、部位等影响。相比国外来说,我国在回弹法研究当中起步较晚,直到20世纪80年代中期才制定了第一部与回弹法相关的技术标准,随后进行了多次修订。伴随大跨度桥梁结构及抗震结构数量及规模等方面的日益增多,为了进一步了解混凝土强度,一般在检测时都会采用回弹法。

2.2超声法

超声法是指利用检测混凝土内超声波的传播速度来计算其强度,在工程检测当中,超声法多用于混凝土结构内部裂缝等缺陷检测及评估。1949年加拿大人莱斯利等人首次提出了超声法,并用于检测混凝土强度。而该项检测技术在我国的应用较晚,最早可追溯到20世纪60年代,由当时成立的相关组织机构开始进行研究,同济大学于1964年研发出了第一台CTS-10非金属低频超声检测仪。伴随着该项技术的不断发展,技术水平越来越高,在交通、建筑等领域得到了广泛应用。在实际应用中发现,横向尺寸效应、现场环境等因素都会影响超声法的应用,进而影响混凝土性能。在具体应用当中,超声法主要用于混凝土内部缺陷检测,但单一采用该技术测定混凝土强度,应用效果不太理想,因此,超声法需要与其他检测技术结合使用。

2.3超声回弹综合法

从字面上不难看出,超声回弹综合法是两种检测技术的结合,即通过超声仪、回弹仪两种设备,在混凝土相同测区内进行声时值、回弹值的测定,随后通过相关公式计算分析,获取混凝土强度。相比其他检测技术,超声回弹综合法优势更明显,操作方便、测试迅速、检测费用少、重复性好等。此外,相比单一的检测技术,超声回弹综合法当中,含水率、混凝土工龄等因素影响更小,能够更直接、更真实地将混凝土塑性反映出来,这样不仅可以充分了解混凝土的表面状态,同时还能测定混凝土内部结构性能,这对于准确获取混凝土强度值意义重大。

2.4拔出法

拔出法是指通过计算拉拔在混凝土内埋置的锚固件所需的拔出力,进而推算出混凝土材料的强度。按照锚固件埋置时间前后顺序,可以将拔出法分为2类,即先、后装拔出法。其中,第一,先装拔出法是指锚固件在浇筑混凝土结构前进行安装,当混凝土硬化之后,再拔出锚固件。先装拔出法的操作流程如下:预埋件安装—混凝土浇筑—连接件拆除—拉拔试验。第二,后装拔出法。当混凝土硬化后,在其表面钻孔,随后进行锚固件安装,最后进行拉拔试验。

2.5钻芯法

作为一种直观、高精度的试验检测技术,钻芯法应用较多,相比上述几种检测法,钻芯法有所不同,其并非通过物理量换算的方法来进行强度测定。钻芯法是指在混凝土结构指定部位钻芯取样,通过压力机进行芯样极限破坏强度测定,可以认为钻芯法是直接在混凝土结构实体直接测定其强度的一种检测技术。与上述检测法相比,钻芯法必定会破坏结构实体的完整性,且所钻取的芯样数量不多,磨平加工难度较大,整体而言,钻芯法操作复杂、花费时间较长。因此,当前已经很少单独采用钻芯法进行混凝土强度检测,其多用于其他检测方法修正,这样无需大量芯样,同时,还可以达到提高检测结果准确率的目的。

3超声回弹法检测案例

目前,混凝土强度检测当中,检测方法很多,超声回弹综合法是一种高效、可靠的无损检测技术,在各类工程建设领域得到了广泛应用。该项技术在现场取样和测试设备等方面具有一定优势,尤其是在混凝土强度测定当中,可以准确获取试验数据,了解其数据变化规律,最终确定混凝土强度。下文以超声回弹综合法为例,对超声回弹综合法在混凝土强度检测中的应用进行分析与探讨。

3.1仪器设备配置

根据检测任务,某高速公路两片T梁需进行强度认定。根据专家会议,推荐采用超声回弹综合法进行强度测定。根据本项目试验检测工作的需要,现场检测配备主要仪器设备如表1,仪器设备均处于检定、校准或标定有效期限内。详见表1:本次T梁强度试验检测主要采用以下标准、规范规程等开展各项检测工作:(1)《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005);(2)本项目设计文件等。

3.2检测方案

超声-回弹综合法测试方法可分为:对测、角测及平测3种,规范要求条件允许时优先选用对测法。本项目采用对测法进行测试,测区布置在T梁混凝土浇筑方向的侧面,每片T梁共布置10-12个测区(20cm*20cm),测区布置图如图2:其中,回弹测试在构件测区内超声波的发射和接收面各弹击8点,声速值测试在发射面和接受面各对应布置3点,每组测区共测试3组声速值。各测区回弹及声速测定布置示意图如下所示,其中黑色标记表示换能器布置位置。其它测试要点及未尽注意事项参照《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005)执行。

3.3计算方法

依次测试各测区回弹值、声速值,计算方法如下:

3.3.1回弹值计算

测区回弹代表值应从该测区的16个回弹值中剔除3个较大值和3个较小值,根据其余10个有效回弹值按下列公式计算:式中:R——测区回弹代表值,取有效测试数据的平均值,精确至0.1;Ri——第i个测点的有效回弹值。由于本次测试测区布置在混凝土浇筑面侧面,且回弹测试方向水平,故无需进行浇筑面和角度修正。

3.3.2声速值计算

测区混凝土中声速代表值取3个测点声速平均值,且由于测区布置于浇筑面侧面,故无需进行浇筑面修正。3.3.3混凝土强度推定值计算根据规范,本次推定强度直接采用《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程(CECS02:2005)》推荐通用公式进行计算,计算公式如下:式中:——第i个测区混凝土抗压强度换算值(MPa),精确至0.1MPa。vai——第i个测区修正后的测区混凝土中声速代表值(km/s)

3.4检验结果

本次对中A、B两片T梁检测结果如表2:分析可知,两片T梁强度值均符合设计要求,可用于架梁施工。但两片T梁强度均只是略大于设计强度,后续应加强梁体浇筑、养护等工序环节,以保证T梁承载性能。

4试验过程注意事项

(1)一般来讲,超声回弹综合法检测对混凝土有一定要求,需保证混凝土的龄期及抗压强度均符合规定,若混凝土内部存在缺陷,或者表层和内部质量相差过大,则不易采用超声回弹综合法。(2)一般来讲,超声回弹综合法检测对混凝土有一定要求,需保证混凝土的龄期及抗压强度均符合规定,若混凝土内部存在缺陷,或者表层和内部质量相差过大,则不易采用超声回弹综合法。(3)现场进行试验检测的过程中,为了避免出现意外,影响检测效率,可以提前准备一台回弹仪作为备用设备,在检测时若发现其他回弹仪检测的回弹值出现异常情况,需要及时通过备选的设备进行再次检测,从而最大限度降低误差。(4)回弹仪操作看似不复杂,操作较为简单、便捷,但是在具体检测当中,很容易出现操作不规范的情况,尤其是在混凝土梁板板底面检测当中,由于一些因素的影响,甚至会出现回弹仪轴线无法垂直于混凝土检测面,这种情况下,极易出现较大误差。或者说,在混凝土侧面、表面等部位检测时,回弹仪有时会快速冲到检测面,由于外力冲击极易损坏回弹仪内部结构,进而影响回弹仪的检测准确性。在实际操作当中,应把回弹仪的弹击杆与检测面紧贴后,随后慢慢施加压力,待出现读数之后,便可迅速复位。(5)混凝土制备过程中,会受到空气中的二氧化碳影响造成混凝土表面产生硬度非常高的二氧化钙,这样也就会造成混凝土表面的回弹值增大,导致抗压强度测试不准确。在回弹法检测的过程中,如果碳化程度深则必须要进行修正,这样才能够提高检测的精准度,由于我国主要根据混凝土碳化的深度来判断混凝土检测的曲线,为此碳化深度值的获取也能够直接影响混凝土强度的判断,在碳化深度测试开始之前,最主要的就是对粉饰装修面进行全面分析,如果在测试过程中碳化深度出现一片红的情况,则表明碳化深度为零,而在受到装修成碱性的影响,必须要加强对于测试孔的观察。

5结语

综上所述,随着社会经济的迅速发展,我国工程行业取得了令人瞩目的成绩。混凝土作为工程建设施工的重要材料,混凝土质量直接关系到工程的整体质量。混凝土强度检测是衡量混凝土质量的重要指标之一,为了保证工程质量,需要根据工程实际情况,采取合理、可行的检测技术,比如超声回弹综合法,该方法综合了两种检测技术的优势,将其用于混凝土强度检测,可有效提升检测准确性。

作者:陈玉环 单位:中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司