浅析非破损法检验混凝土强度

常用的几种混凝土强度非破损检验方法，从工作原理，优缺点和应用注意事项等方面进行阐述，力求为广大工程技术人员提供参考。

关键词：非破损；混凝土强度；检验

混凝土是现代建筑材料中主要的结构材料之一，其使用量大，应用范围广，生产技术为完全的工业化，因而质量管理和控制就显得十分的重要。混凝土原组成材料的偏差，配合比、拌和捣制以及养护的生产工艺不当，也可能导致混凝土的质量、强度和耐久性的下降，直接危及整个结构的安全。因此，加强对混凝土质量控制已经成为建筑工程技术人员所面临的重要课题之一。

混凝土非破损检测技术是应用电子学、物理学为基础的测试仪器，直接在材料试件或结构物上，无破损的测量材料的力学性能以及与结构质量有关的物理量，以此来确定或评价材料的非弹性性质、均匀性与密度、强度以及性能变化过程的一种新型的测试方法。根据测试目的和测试方法的不同，非破损检验的方法有钻芯法、拔出法、压痕法、射击法、针贯入法、回弹法、透气法、电测法、射线法等多种。

1 回弹法

1948年瑞士施密特（E.Schmidt）发明了回弹仪，由于仪器构造简单、方法简便，在一定条件下测试值与混凝土强度有较好的相关性，并能较好地反映混凝土的均匀性，半个多世纪以来，该方法在国外得到了广泛的推广使用，各国或相关的协会先后制订了技术标准。

回弹法是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆，弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值（反弹距离与初始长度之比）作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。由于测量在混凝土表面进行，所以属于表面硬度法的一种。

回弹法其优点在于：（1）仪器构造简单，方法易于掌握；（2）测试工作有较好的灵活性，可以在结构物的任何部位迅速进行；（3）适用于施工现场对混凝土工程强度进行随机的、大量的检测。但是回弹法也有致命的缺点：它反映的是混凝土表面层10～15mm厚度范围内的质量情况，测试时要求表层与内部质量必须一致，否则，用回弹法检测混凝土工程的强度不能代表整体强度。

2 超声-回弹综合法

用单一指标与混凝土强度之间所建立的相关关系，往往局限性较大。超声回弹综合法检测混凝土强度，是1966年罗马尼亚建筑及建筑经济科学研究院首次提出的，数十年来完成了多项科研成果，使该方法在结构混凝土工程的质量检测中已获得了广泛的推广应用。在国内多项工程混凝土强度的检测中均采用这一方法，为工程质量事故的处理提供了重要的依据。

超声波检测的基本原理是：超声波在不同的介质中传播时，将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象，使我们由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化，测定这些变化就可以判定建筑材料的某些方面的性质和结构内部构造的情况达到测试的目的。

采用超声—回弹综合法测定混凝土抗压强度，不但涉及混凝土表面硬度，而且还涉及到混凝土内部密实度和匀质性，而影响这两方面的因素很多，应根据其影响程度分别进行修正。

结构混凝土强度的超声检测是以强度与超声波在混凝土中的传播参数（声速、衰减系数等）之间的相关关系为基础的。超声波实质上是高频机械振动在介质中的传播，当它穿过混凝土时，混凝土的每一个微区都产生拉伸压缩（纵波）或剪切（横波）等应力应变过程。而混凝土的强度与应力应变参数有明确的理论关系。因此，从理论上来说，超声传播特性应是描述混凝土强度的理想参数。但是，由于混凝土强度是一项十分复杂的指标，他受许多因素的影响，要建立强度和超声传播特性之间的简单关系是困难的。

超声—回弹综合法检测混凝土强度与常规试验方法比较，有如下优点：

2.1 无损于材料、结构的组织及使用性能，可以直接对混凝土结构、构件进行检测运用预先建立的率定关系值，推算混凝土的强度值，能比较真实地反映混凝土结构、构件各部位的实际强度。

2.2 可直接在构件或结构物上对材料的质量和强度进行重复、全面的检测，不仅减少了试件的制作量，同时有效的弥补了材料试件不真实反映工程质量的难以避免的缺点。

2.3 可以在同一材料上进行连续的测试，即根据不同的龄期、温湿度变化、冻融腐蚀、固化、硬化等全过程的试验研究，避免因试件的变异带来的误差，使试验的结果数据有良好的可比性。

2.4 超声法兼有检查混凝土结构内部空洞、疏松、不均匀性及在物理、化学作用下受损等造成的缺陷的功能，所以混凝土“测强”和“测缺”往往是相辅相成的。

2.5 既可以对小试件又可以对大体积的结构表层、内部质量作全面的检测，试验简单迅速。检测所用的仪器简单、操作方便，经济迅速和测试精度较高。

2.6 超声法和回弹法都是以材料的应力应变行为与强度的关系为依据的。回弹法只能反映混凝土表层2～3cm深度的质量情况，超声法通过声速值V来换算混凝土强度R，它可以较好的反映混凝土的弹性以及内部结构状况。当采用超声—回弹综合法测强时，可以提高测试精度。

3 拔出法

拔出法是在混凝土中预埋或钻孔装入一个钢质锚固件，然后用拉拔装置拉拔，拉下一锥台形混凝土块。以抗拉拔力或拉拔强度作为混凝土质量的量度，利用拉拔强度与混凝土标准抗压强度的经验关系，来推算混凝土的抗压强度。它是一种介于纯非破损检测方法和钻芯法之间的检测方法。

根据锚固件是在混凝土浇灌前埋入或混凝土硬化后埋入，可以把拔出法分为两种：一种是在混凝土浇筑时预埋拉拔元件的方法，称为预埋拔出法（又称为LOKtest）；另一种是在混凝土上钻孔安装拉拔元件的方法，称为后装拔出法（又称为CAPO test）。

一般来说，采用预埋法时，锚固件与混凝土的粘结较好，拉拔时着力点较稳定，试验结果也较好，但预埋法必须预先有进行拔出法测定的打算。但在施工现场为了检测混凝土的强度，往往是由于试块强度不足或对质量有怀疑，这时只能采用后装法埋入锚固件。采用后装拔出法，这样对工程上应用拔出法检测混凝土强度就更有意义。

后装拔出法的试验步骤是首先在已硬化的混凝土上钻孔，然后在一定孔深处用特制的带金刚石磨头的扩孔装置磨出一环形沟槽；将一金属胀环或膨胀螺栓锚件送入孔中沟槽，并使其胀开嵌入沟槽内。将液压千斤顶与锚固件连接，并施加拉力。当加荷至极限荷载时，混凝土产生一锥台断口，由测力计测读极限抗拔力[3，4]。

从拔出仪反力支撑形式上划分，有圆环式支撑和三点式支撑两种。两者相比，三点式支撑稳定，边界约束小而清楚，拔出力及离散性比圆环式支撑相对较小，对混凝土测试面的平整度要求不高，一般情况下测试面不用磨平加工处理，便于使用，在混凝土粗骨料较大的情况下，仍可保证测试精度。但圆环式支撑破坏面很规则，呈拉力和剪应力破坏。

4 针贯入法

针贯入法的原理和贯入阻力法的原理基本相同，是将一高速射击的探针，用一定的发射速度射向待测混凝土表面，探针的射击动能造成混凝土的局部破坏，同时探针的射击动能被混凝土的破坏过程所吸收，探针被植入混凝土内。然后根据探针植入的深度作为混凝土质量的量度。如果发射枪的初始动能、探针规格及具体操作等均予以严格规定，则探针贯入混凝土中的深度取决于混凝土的力学性质。因此测出探针贯入深度，即可确定混凝土的贯入阻力。通过试验，建立贯入阻力与混凝土强度的试验相关关系，便可据以推定混凝土强度。

针贯入法设备轻巧，所造成的破损区极小见图-1，无需修补。与回弹法相比，贯入法受表面因素影响较小；与拔出法相比，贯入法操作简单，测试迅速。

针贯入法检测混凝土强度的前提是混凝土表面与内部质量一致。表面的缺陷会使检测精度降低，所以表面不符合检测条件时，应加以处理。测针在混凝土表面形成的贯入孔中往往要留下一些微小的砂粒和粉沫，不加以清除必将给测量结果带来误差。所以规定在测量孔的深度前要用吹风器将孔内的杂物清除干净。

5 结语

文中所述非破损检测方法均为间接方法，强度推定的影响因素众多，建议相关单位继续增加试验量，对影响强度的因素进行深入研究，以提高强度推定的精度。

所有非破损检测方法都有一定的应用条件，当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，可采用同条件试件或在结构非主要受力部位钻取混凝土芯样进行修正，试件或选取芯样数量不应少于6个。

条件允许时，尽量采用两种或两种以上的方法对结构混凝土强度进行检测，以提高检测的可信度。

参考文献

[1] 吴慧敏.吴慧敏结构混凝土现场检测新技术—混凝土非破损检测（第二版）[M] .长沙：湖南大学出版社，1998.

[2] 李福平.回弹法检测商品混凝土强度适用性探讨[J].商品混凝土， 2013（08）.

[3] 吕文晓等.后装拔出法快速检测混凝土强度技术[J].公路交通科技，2011（10）.

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