基于回弹法检测混凝土结构强度的分析与研究

回弹仪是回弹法检测混凝土强度的重要仪器，使用回弹仪要正确选择回弹仪的型号，使用前按照规范要求做好检验测定以及保养管理工作。实践过程中存在高强、普通回弹仪选择不当，设计强度标准值为 C50及以：上的混凝土应采用高强回弹仪 ( 指标称能量为 5.5J 或 4.5J  的回弹仪 ) 检测，设计强度标准值为 C50 及以下的混凝土应采用普通回弹仪 ( 指标称能量为 2.207J 的回弹仪 ) 检测。在回弹法检验测试前以及检测完成后，均要在配套钢钻上率定，在混凝土率定过程中应保证回弹仪指针位于零点位置起跳，其值要符合规程标准。应用数显设备需要进行常规性校验，确保采集数值的精准性，完成检测之后应将弹击杆压回至仪器之中并至于盒内。同时，应尽可能预防快速施压操作，以免发生猛烈撞击。

使用回弹法检测混凝土强度的构件，其表面应平整干净，避免出现疏松层，存在浮浆、麻面蜂窝及气泡或是表面油垢等现象。对于构件表面出现的麻面、浮浆，在回弹前应进行打磨出来，确保该环节不出现粉末残留以及碎屑以免影响回弹强度。在实践过程中，很多检测人员为了方面直接进行回弹，往往忽视表面粉化的影响，造成回弹值偏低。实际上，只要认真观察表面是否粉化，用随身携带一块砂轮试磨构件，观察其掉屑情况是否严重，判断是否对其进行打磨处理，再进行弹击。当然，混凝土检测面也不宜打磨过度，因为其表面的浮浆和疏松层往往是很薄的一层。一般来说，混凝土构件回弹强度随着表面含水率增加而降低，同等条件下试件含水量越多，其回弹法推定混凝土强度越低；同试件，含水量越多，回弹法推定强度值与抗压强度值差值越大。因此，回弹检测过程中遇到浸水或是外表潮湿的混凝土，应等到其变得干燥后才能做检验检测。

每一结构或构件的测区应符合下列规定：

（1）每一结构或构件测区数不少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m；且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个；

（2）相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件端部在2m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m；

（3）测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面，当不能满足这一要求时，可使用回弹仪处于非水平方向检测混凝土浇筑侧面、表面或底面；

（4）测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布，在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件；

（5）测区的面积不宜大于 0.04m ² ，回弹16次并记录；

一般认为，混凝土表面碳化是其表面硬度增加，回弹值变大，但混凝土真实强度影响不大，因此回弹规范根据碳化值的大小对回弹值进行修正。用锤子和錾子在回弹测试面凿一个直径 15mm左右、深度大于碳化深度的孔洞，用清洁气吹和小刷子清除粉末和碎屑， 用浓度为 1% ～ 2% 的酚酞酒精溶液进行碳化深度的测定。目前随着混凝土中普遍使用矿物掺合料，在二次水化作用下混凝土表面氢氧化钙含量减小，测试碳化时造成酚酞不变色的 “假性碳化”。混凝土构件拆模后养护不足甚至不养护造成混凝土表面失水，表面水化停止，也造成测试时碳化深度过大影响混凝土回弹值。钢模及涂了隔离剂的刨光木模一般对混凝土吸水较少，混凝土表面不太严重，若是模板吸收了混凝土中的部分水分，降低混凝土构件水化，影响强度的发展，对回弹法测强有影响。虽然技术规程对模板的使用没有强制规定，但在工程使用中应注意。

混凝土的碳化作用是指大气中的CO2在有水分存在的条件下与混凝土中的水化产物Ca(HO)2发生化学中和反应生成CaCO3等产物，碳化作用引起的体积变小称为碳化收缩。

碳化速度取决于混凝土的含水量、混凝土孔溶液的pH值、环境相对湿度以及空气中CO2的浓度。混凝土内部的碳化作用只在合适的相对湿度（约50%）下才会比较快地进行。这是因为相对湿度过高（例如相对湿度100%时），混凝土孔隙中被水分充满，CO2很难通过孔隙扩散至水泥反应产物中去，而且水泥石中的Ca2-会通过水分扩散到混凝土表面，并且快速碳化生成CaCO3把空隙堵塞，使得碳化作用难以进行，故碳化收缩较小；相反，相对湿度过低时（例如25%时），由于碳化作用需要水分，而此时孔隙中没有足够的水分，碳化作用也不易进行，碳化收缩相应也较小。

当前使用的混凝土材料与十年前制作统一测强曲线的代表材料有很大的不同，进一步说，当前全国各地的原材料相互之间差别都很大与当年制作统一测强曲线的代表材料更有着天壤之别，致使统一测强曲线中的数据已与工程结构实际相差太远，降低了参考价值。回弹法测强曲线应按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的顺序选用，但遗憾的是目前建设各方基本未建立专用测强曲线、地区测强曲线，选用统一测强曲线导致回弹强度推定结果误差太大，进而导致了回弹强度不准确。检测人员不顾客观实际，机械套用让被检测者头疼。

在检测过程中存在部分检测人员利用回弹检测作为 “生财有道”，从中做手脚使回弹结果失真。具体做法常采用各种手段降低回弹值，如刻意增加碳化深度。对这种现象混凝土公司十分无奈，只能花钱消灾，敢怒不敢言。 这种现象，也许仅仅是个别现象，不能说没有。

 

混凝土试块的抗压强度与无损检测的参数（ 超声 声速 值、回弹值、 拔出力 等）之间建立起来的关系曲线称为测强曲线，它是无损检测推定混凝土强度的基础。测强曲线根据材料来源，分为统一测强曲线、地区测强曲线和专用（ 率定）测强曲线三类。

利用回弹仪（ 一种直射锤击式仪器）检测 普通混凝土 结构构件 抗压强度的方法简称回弹法。由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某种 相关关系 ，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度（ 通过回弹仪读得回弹值）与混凝土表面硬度成一定的比例关系。因此以回弹值反映混凝土表面硬度，根据表面硬度则可推求混凝土的抗压强度。

回弹仪法就是根据 弹性物质 回弹值的大小与 表面硬度 有关的原理而设计的。回弹值是弹簧加载锤撞击混凝土表面回弹的 刻盘 读数。回弹仪应该在光滑表面上使用，最好是模制面。对于非模制面和不同的弹射角度，回弹值是不相同的，应该加以修正。此法实际上是测定混凝土表面的硬度。虽然混凝土的硬度和强度之间并无确切的关系，但对相同的混凝土来说，通过试验可以确定该硬度和强度的经验关系。根据混凝土表面硬度确定强度的方法，还有钢球 撞痕 法和圆盘仪撞痕法。

回弹仪法就是根据 弹性物质 回弹值的大小与 表面硬度 有关的原理而设计的。回弹值是弹簧加载锤撞击混凝土表面回弹的 刻盘 读数。回弹仪应该在光滑表面上使用，最好是模制面。对于非模制面和不同的弹射角度，回弹值是不相同的，应该加以修正。此法实际上是测定混凝土表面的硬度。虽然混凝土的硬度和强度之间并无确切的关系，但对相同的混凝土来说，通过试验可以确定该硬度和强度的经验关系。根据混凝土表面硬度确定强度的方法，还有钢球 撞痕 法和圆盘仪撞痕法。

测量回弹值使用的仪器为 回弹仪 。回弹仪的质量及其稳定性是保证回弹法检测精度的技术关键。

国内 回弹 仪的构造及零部件和装配质量必须符合《混凝土回弹仪》（  JJG  817-93）的要求。回弹仪按回弹 冲击能量 大小分为重型、中型和轻型。 普通混凝土 抗压强度 不大于 C50  时，通常采用中型回弹仪；混凝土抗压强度不小于 C60  时，宜采用 重型回弹仪 。

传统的回弹仪是通过直接读取回弹仪指针所在位置读数来测取数据的，为一直读式。已有的新产品有自记式、带微型工控机的自动记录及 处理数据 等功能的回弹仪。

回弹值计算

1、从测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，余下的10个回弹值取算数平均值；

2、非水平状态检测混凝土浇筑侧面时，测区的平均回弹值应进行角度修正；

3、水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面时，测区的平均回弹值应进行检测面修正；

4、当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土的浇筑侧面时，应先对回弹值进行角度修正，然后再对修正后的值进行浇筑面修正。

强度换算及推定

由测区的平均回弹值和碳化深度值通过测强曲线或测区强度换算表得到的测区现龄期混凝土强度值。

计算流程

关于钻芯取样修正

1、 需修正的情况， 与下述适用条件 有较大差异 时：

（1）普通混凝土采用的水泥、砂石、外加剂、掺和料、拌和用水符合现行国家有关标准；

（2）采用普通成型工艺；

（3）采用符合现行国家标准的模板；

（4）蒸气养护出池后经自然养护7d以上，且混凝土表层为干燥状态；

（5）自然养护龄期为14～1000d；

（6）抗压强度为（10～60）MPa。

2、修正方法

在构件上钻取混凝土芯样：6个，100mm，高径比1。芯样应在测区内钻取，每个芯样应只加工一个芯样。同条件试块修正时：试块数量6个，150mm。

抽检构件数量

按批进行检测的构件，抽检数量不宜少于同批构件总数的30%且构件数量不宜少于10件。当检验批构件数量大于30个时，抽样构件数量可适当调整，但不得少于国家现行有关标准规定的最少抽样数量

测区布置要求

1、对于一般构件，测区数不宜少于10个。

可适当减少测区数，但不得少于5个的情况：

受检构件数量大于30个且不需提供单个构件推定强度；受剪构件某一方向尺寸小于4.5m 且另一方向尺寸小于 0.3m 的构件；

2、相邻两测区的间距不应大于2m，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m ，且不宜小于0.2m；

3、测区应选在使回弹仪处于水平方向的混凝土浇筑侧面。当不能满足这一要求时，也可使回弹仪处于非水平方向的混凝土浇筑表面或底面；

4、测区宜选在构件的两个对称可测面上，当不能布置在对称的可测面上时，也可布置在同一可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件；

5、测区的面积不宜大于0.04平方米；

6、测区表面应为混凝土原浆面,并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面；

7、对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定；

8、测区应标有清晰的编号，并宜在记录纸上绘制测区布置示意图和描述外观质量情况。

回弹值及碳化深度测量

1、测量回弹值时，回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土检测面，并缓慢施压，准确读数，快速复位。

2、每一测区应记取16个回弹值，每一测点的回弹值读数精确至1。测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm；测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次。

3、回弹值测量完毕后,应在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点表不应少于构件测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。

回弹具体方法

（1）掌握正确的姿势

一只手托住回弹仪前端，同时另一只手掌心贴在仪器底部，手指轻轻托住仪器尾部，保持仪器与测试面垂直不歪斜。

（2）测试要点

必须要有两个人配合，一个操作仪器，一个负责在旁边做记录。一个测区完成后，记录者要负责提醒操作者换下一个测区继续操作。

操作时，应缓慢施压，准确读数，快速复位。

操作时注意：回弹仪轴线应永远垂直于构件检测面。

测区内测点均匀分布，点与点净距≥20mm，离预埋件、预埋筋≥30mm， 同一测点不能重复，测记16个点。

注意：如果混凝土构件表面不平整，比较毛糙或者有浮浆、气孔明显情况下，可以适当打磨处理表面后再回弹.

（3）如何读数

读取上面的刻度，每小格代表强度值为2MPa，读数精度到个位数即可。图中红色刻度线指针位置到哪，就可以直接读数。 注意：读数按双数读，如读数是41Mpa可以四舍五入到读42，因为附录B中没有对应单数，此时直接回弹出的数值是默认碳化深度为0的情况下，碳化深度修正系数表仅供参考，具体参照JGJ/T23-2011回弹法技术规程中附录表格对应数值执行。

测碳化深度

（1）每个构件选取不少于测区总数30%、且总数不少于3个的测区进行碳化深度值测试，即10个测区选3个，5个测区也选3个。碳化深度值极差＞2mm时，该构件测区全部检测碳化深度。或者跟随回弹测区测量，弹哪测哪，不少于3处。

（2）每个测点打凿深度约为15mm的孔洞，其深度应大于混凝土碳化的深度，并吹去粉末，且不得用水擦洗。

（3）用浓度1%-2%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处。

（4）当碳化界线清楚时，用碳化深度测量仪测量已碳化与未碳化交界面到混凝土表面的垂直距离，测量3次，每次读数精确至0.25mm，然后再测取3次的平均值作为检测结果，

并应精确至0.5mm。（也就是说用专用工具测量边界面的垂直距离）

注：构件的混凝土强度推定值是指相应与强度换算值总体分布中保证率不低于95%的构件中混凝土抗压强度值。 也就是说，经查表换算后的组数有95%以上是满足设计要求强度的即为合格，因为统计数据可能存在分布不均有偏差，间接反映出混凝土质量波动趋势情况，也是允许在一个合理范围之内。

总结说明

回弹法只是一种间接测试手段，检测结果只能作为处理混凝土质量问题的一个依据，仅供参考，最后还是要以第三方检测报告或抽芯试压结果作为混凝土质量评定的最终依据。较多事实证明，对于大于C50以上的高强混凝土，因为普遍使用的是硅酸盐或普通硅酸盐水泥，掺合料有粉煤灰，还有其他外加剂，虽然浇筑后时间已到28天，后期强度还会缓慢增长，但也有可能存在部分测区强度微少不足现象，这时可以用高强混凝土数字显示回弹仪测试并进行比对。同时在后期施工中提前回弹掌握强度增长情况进行预控，并加强混凝土浇筑后14天的过程养护，最终以抽芯结果为准，因为这是最接近实际强度的局部破损检测方法。