如何评价混凝土回弹法测强结果.doc

如何评价混凝土回弹法测强结果回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T23-2001)自2001年10月1日执行以来，由于依据该规程计算而得出的混凝土抗压强度推定值多数情况下低于构件中最小的测区混凝土强度换算值，因此经常有人询问如何评价混凝土回弹法测强报告的数据，或者询问依回弹报告如何评定混凝土强度的质量。更有人认为，当回弹测强结果中的强度推定值低于设计的强度等级标准值时，就满足不了设计要求。对此，我想谈谈自己的一些看法。一、回弹法测强报告不参加强度评定混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-92)第4.6.10条规定：当对混凝土试件强度的代表性有怀疑时，可采用非破损检验方法或从结构、构件中钻取芯样的方法，按有关标准的规定，对结构构件中的混凝土强度进行推定，作为是否应进行处理的依据。同时该规范第4.6.5条规定：评定结构构件的混凝土强度应采用标准试件的混凝土强度，即按标准方法制作的边长为150mm的标准尺寸的立方体试件，在温度为203，相对湿度为90以上的环境或水中的标准条件下，养护至28d 龄期时按标准试验方法测得的混凝土立方体抗压强度。所以，用回弹法测得的混凝土强度换算值、平均值、标准差及强度推定值不能参加混凝土抗压强度的评定。只能作为是否应进行处理的依据。二、回弹法测强的意义那么，回弹测强是否没有意义呢？我们说，所有用非破损检验方法或从结构、构件中钻取芯样的方法测得的结果均不参加强度评定。而用回弹法测强的意义在于：1、当对结构或构件的混凝土强度有检测要求时，回弹法检测结果可作为处理混凝土质量问题的一个依据。2、用回弹法测强极少需要现场测试的事先作业，几乎不受构件形状、大小的限制，检测灵活、迅速、费用低廉。测试中不破坏构件。三、回弹法测强报告中的有关数据的定义要想正确评价回弹法测强结果，就得知道回弹法测强报告中有关数据的定义。测区混凝土强度换算值：由测区的平均回弹值和碳化深度值通过测强曲线计算得到的该检测单元的现龄期混凝土抗压强度值。另外需说明的是，在回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T23-92)条文说明提到：检测时，在结构或构件上取得测试值后，按照事先已制订好的测强曲线查得强度值。由于制作工艺和环境条件的差异，使结构或构件与试件(注：立方体试件)的强度并不一致。一般情况下，前者的强度低于后者，二者之间无确切的对应关系。平均值和标准差：回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T23-2001)第7.0.2条：结构或构件的测区混凝土强度平均值可根据各测区的混凝土强度换算值计算。当测区数为10个及以上时，应计算强度标准差。平均值及标准差应按下列公式计算：式中 - 结构或构件测区混凝土强度换算值的平均值(MPa), 精确至0.1MPa；n-对于单个检测的构件，取一个构件的测区数；对批量检测的 构件，取被抽检构件测区数之和；-结构或构件测区混凝土强度换算值 (Map), 精确至0.01Mpa.2001)第7.0.3条：结构或构件的混凝土强度的推定值 ()应按下列公式确定：1. 当该结构或构件测区数少于10个时；式中 -构件中最小的测区混凝土强度换算值。2 当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0Mpa时；3 当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时，应按下列公式计算：在该条的条文说明中有如下的说明：“一般情况下，结构或构件由于制作、养护等方面原因，其强度值要低于同条件试件强度值。本规程定义强度推定值为结构或构件本身的强度值，而实际应用时，多数错误的将该值直接与标准养护150mm立方体试件强度对比，造成回弹法检测的强度值偏低的印象。这里除了前述原因外，尚有不同保证率的差异。因此工程建设单位、施工单位、设计单位、监督、监理单位应注意这一差别；按本规程给出的强度值为结构或构件中的混凝土强度且具有95保证率，在处理混凝土质量问题时予以考虑。”通过以上定义可以说明以下几个问题：1、回弹法测得的是结构或构件的强度，该强度在一般情况下要比立方体强度低。2、指明是现龄期同条件养护的强度值。3、混凝土强度推定值是指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95的强度值。四、看老规程是如何评定的回弹法评定混凝土抗压强度技术规程(JGJ 2385)是我国第一部回弹规程。它的国家统一测强曲线中当碳化深度为零时的曲线即：f =0.02497R 一直为修订后的规程所沿用。也就是说当时测得的强度和现在是一样的。当时是用回弹法来评定混凝土抗压强度合格与否的。所以，它最后给出的值是评定值。该规程规定：试件(即指结构或构件)混凝土强度第一条件值和第二条件值，应按下列公式计算： 式中 分别为测区强度换算值的平均值和标准差。试件混凝土强度评定值Rn，取第一条件值和第二条件值中的较低值。那么，为什么存在系数1.18呢？在该规程培训班讲义中有一段说明如下：采用非破损法评定结构或构件混凝土强度的标准，目前尚在研究中，从我国多年来回弹法检测情况的统计资料看，大凡需用回弹法检测的混凝土构件，多属于重要结构，因此评定混凝土时套用钢筋混凝土工程施工及验收规范(GBJ 204-83)中第4.6.6条有关重要结构的混凝土强度验收的评定标准。该规范规定：“重要结构的混凝土，应用数理统计方法按下述条件评定：式中 -n 组试块混凝土强度的平均值；K -合格判定系数；Sn -n 组试块混凝土强度的标准差；R 小-n 组试块混凝土强度中最小一组的值；R标-混凝土标号。”回弹法评定混凝土抗压强度技术规程(JGJ2385)套用上述公式后，需计算试样混凝土强度的第一条件值和第二条件值：式中 K-同前一样为合格判定系数，(即现今使用的GB50204- 92中的1)；n-对于单个评定的结构或构件，取一个试样的测区数，对于抽样评定的结构或构件，取各抽检试样测区数之和。这段说明讲清了1.18系数的来源，也说明了当时是如何用回弹法来评定被测混凝土强度的。五、92规程为何取消评定回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T2392)取消了回弹法评定混凝土强度的内容。在该规程培训班讲义中有如下一段话：如何评价被测构件混凝土强度质量，本次修改较大。原规程套用了国家标准钢筋混凝土工程施工及验收规范(GBJ 204-83)中第4.6.6条二，亦即重要结构的混凝土应用数理统计方法评定的条款，按公式(4.6.61)和(4.6.62)进行了转换。这种转换模糊了验收函数及验收界限之间的关系，引起了对评定值意义理解上的混乱。随着现行国家标准混凝土强度检验评定标准(GBJ107)的颁布执行及原国家标准(GBJ20483)的修订，原先套用转换的公式已不复存在，因此原评定方法必须变更。现在规定的方法，不套用和转换混凝土强度评定验收公式。检验报告中，除给出强度推定值外，对于测区数大于等于10个的结构或构件还要给出平均强度值，测区最小强度值(基本上同强度推定值)。此法概念明确、全面，即能了解构件强度推定值又能考虑其平均强度值、最小强度值、质量的匀质性，对设计人员事后处理结构或构件混凝土质量很有用处。这一段话说明了为什么取消了强度评定，同时还说明了将强度推定值直接与标准养护150mm立方体试件强度进行对比是错误的。同时，我们也看到由于一系列规范的变更，用回弹法测强兼评定是不合理。只有用回弹法测出结构或构件的强度结果来让有关方面去评价和复核才是合理的。六、如何评价回弹法测强报告结果既然回弹法测强不作评定，只出测强结果，那么我们如何评价回弹法测强结果呢？对这个问题谈谈个人的一点看法，供大家商榷。1、当需要对结构或构件的混凝土进行回弹法测强时,有关设计、监督、监理、建设、施工、检测各方应相互协商一致，决定 随机抽检多少测区，确定下n (测区数)值，以便于今后的评价和处理。因为n值的大小与混凝土结构工程施工及验收规范(GB5020492)中1和2有关联。2、回弹法测强报告的结果是处理混凝土质量问题的依据，首先应请设计人员复核后再进行处理。3、回弹法测强报告中的结构或构件强度的平均值可以近似地看作立方体试件强度的平均值，结构或构件测区强度的最小值可以近似看作立方体试件的最小值，标准差也是如此看。强度推定值可以与验收界限值作比较，看能不能满足设计对混凝土强度等级的要求。注：回弹法上的n与强度评定上的n是不一样的。其他如平均值、最小值、标准差均有区别 。作比较时应充分地考虑到这一点。4、在n值小于10时，当平均值大于或等于1.15倍设计强度等级的标准值且强度推定值(或最小值)也大于或等于0.95倍设计强度等级的标准值时，可以认为该结构或构件的混凝土强度满足了设计对强度等级的要求。5、当测区数等于或大于10时，可以近似地套用混凝土强度评定公式，将平均值、标准差、最小值等代入混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-92)公式(4.6.9-6)和(4.6.9-7)中进行计算，看能否满足设计对混凝土强度等级的要求。6、当回弹法测强报告中有关数据不能满足设计要求时，应当请设计人员处理或另行采取检测方法进行检测。对“质疑回弹法检测混凝土抗压强度”一文中几个问题的看法文恒武 魏超琪（陕西省建筑科学研究院 西安 710082）摘 要：混凝土的抗压强度与其测区的回弹值（表面硬度）之间有一定的关系，该关系是以大量的实验数据为依据并考虑其他影响因素，通过回归分析而建立的混凝土回弹值与抗压强度之间的数学表达式。回弹法用于检测混凝土的抗压强度已在我国得到了广泛的应用，实践证明，采用回弹法推定的混凝土抗压强值，对于处理工程质量问题具有十分重要的意义。关键词：混凝土回弹；表面硬度；抗压强度检测 。本刊2007年第9期刊登了清华大学土木水利学院廉慧珍教授“质疑回弹法检测混凝土抗压强度”一文，对“回弹法检测混凝土抗压强度”的方法提出了许多质疑，现就廉教授文中的一些观点和质疑谈谈个人的看法，供同仁们讨论，以促进混凝土无损检测技术的健康发展。一 回弹法发展史的回顾1945年瑞士史密特发明了回弹仪并获得专利，所以，世界上有些国家也把回弹仪称作“史密特锤”，它是借助于获得一定能量的弹击拉簧所连接的弹击锤冲击弹击杆，弹击锤连同弹击杆一同冲击混凝土表面后，弹击锤向后反弹，带动指针在回弹仪机壳的刻度尺上显示出回弹值。借助于回弹值，人们通过一定的经验公式计算，就可以获得被弹击的混凝土的抗压强度。上世纪60年代原天津建筑仪器厂开始生产标称能量为2.207J用于检测混凝土抗压强度的回弹仪，随后又相继开发出了用于检测粘土砖、砌体砂浆抗压强度和高强混凝土抗压强度的专用回弹仪。2002年日本龟昌精机株式会社在天津投资成立贵昌精密机械（天津）有限公司主要生产回弹仪，山东乐陵回弹仪厂年产销各种规格型号的回弹仪近20000台，产品销往日本、新加坡、伊朗、香港、台湾等国家和地区，成为世界上最大的回弹仪生产厂家，浙江舟山博远科技开发有限公司等单位开发生产的数字式回弹仪，其技术水平已经处于国际领先。为了加强知识产权保护，我国与回弹仪有关的专利有10多个。回弹法检测混凝土抗压强度的研究，上世纪六十年代由原国家建工部下达研究任务，陕西省建筑科学研究院会同中国建筑科学研究院、浙江省建筑科学研究院等有关单位进行了长期研究，其研究成果获1978年全国科学大会奖。在此基础上成立了以陕西省建筑科学研究院为主编单位的编制组，编制组会同全国建工、铁路、交通、水利等部门十多个单位参加，五十多个单位参与，分别对混凝土模板、水泥、外加剂、掺和料、配合比、养护条件、碳化等问题开展了专题研究。共取得实验数据近万个，通过建立不同的数学模型对实验数据进行处理分析，计算不同数学模型的误差，最终优选相对误差、相对标准差最小，相惯性最好的幂函数为基本数学模型，其相对误差15% ，相对标准差18%，并用混凝土试块和芯样强度进行了验证。1985年编制成中华人民共和国行业标准回弹法评定混凝土抗压强度技术规程JGJ23-1985。为了加强回弹规程的推广和应用，1986年建设部颁发了回弹法规程管理实施细则，并建立了回弹法全国管理组及各省市自治区管理小组，负责对回弹法检测人员培训考核发证，对回弹仪进行检定。为了规范回弹仪的生产，保证回弹仪的质量，国家城乡建设环境保护部1988年4月，颁发了回弹仪产品的国家标准回弹仪GB9138-88。经过几年的使用，1992年建设部委托主编单位陕西省建筑科学研究院对回弹法评定混凝土抗压强度技术规程JGJ23-1985进行了补充、修订和完善，修订的主要内容是进一步研究碳化深度对检测结果的影响。试验研究结果表明：在不同的强度区间，碳化深度对强度的影响并不完全是按照幂函数规律变化的，因而对不同的强度区间进行了修正。为了与已颁布实施的混凝土强度检验评定标准 GBJ107-87衔接，修订后的规程把“评定”改为“检测”，更名为回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-1992。众所周知，回弹仪作为混凝土强度检测的计量仪器，必须按时进行计量检定，才能保证检测的精度和准确性。为此，1993年国家技术监督局颁发了由陕西省建筑科学研究院编制的回弹仪计量检定规程混凝土回弹仪JJG817-93。规程对回弹仪的技术要求、检定方法、检定器械、检定周期、检定报告的格式进行了严格的规定。这就从根本上扭转了人们片面地认为，只要回弹仪的钢砧率定值达到80+2时，回弹仪就合格，就是标准状态的错误认识。回弹仪的钢砧率定值只是回弹仪的一个基本性能，是回弹仪处于标准状态的必要条件，而不是充分条件，只有回弹仪的指针摩擦力、拉簧刚度、冲击长度、起跳位置、脱钩位置等技术条件全部满足检定规程时，回弹仪才会处于标准状态，才能保证检测的准确性。2000年主编单位对回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-1992又进行了补充、修订。针对泵送混凝土的回弹法检测强度误差较大问题，修订中增加了泵送混凝土检测强度的修正值即附录B，2001年由建设部颁布实施。我国幅员广大，地域辽阔，各地的气候、砂石、水泥、外加剂、掺和料等混凝土原材料及施工技术都有很大的差别，为了提高检测精度，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2001第6.1.2规定：有条件的地区和部门，应制定本地区的测强曲线或专用测强曲线，经上级主管部门组织审定和批准后实施。各检测单位应按照专用测强曲线、地区测强曲线、全国统一测强曲线顺序选用测强曲线。随着建筑技术的快速发展，泵送混凝土在我国得到了广泛的使用，泵送混凝土的特点是：流动性好、塌落度大，浆体含量高、砂率大，粗集料少、粒径小，一般均添加泵送剂和矿物掺和料，早期强度高。因此，全国许多地方相继编制了泵送混凝土地方测强曲线和专用测强曲线，从而提高了检测精度。几十年来，经过广大检测工作者的不懈努力，回弹法这种适合我国国情的检测混凝土抗压强度的方法，已成为我国混凝土工程现场原位检测应用最广泛、最方便的检测方法；回弹仪已成为我国工程建设中的质量控制、质量监督、质量检测过程中必不可少的检测仪器，对提高我国工程质量无损检测水平、保证工程质量发挥了重要作用，我国已成为世界上回弹仪最大的生产国和使用国。二 对“质疑”中几个问题的商榷廉教授在文中写道：“发现有些人在概念上把混凝土的硬度和强度混淆了，以为硬度大的材料强度也高，回弹值就代表强度”。其实，在从事回弹法检测的人员中，大家的确认为混凝土的硬度和强度不是一个概念，混凝土的回弹值并不代表混凝土的强度，但混凝土的回弹值和强度是有一定的关系，回弹值越大其混凝土抗压强度越高。 廉教授认为：“混凝土的强度是整体的表现，在整体观念上进行检测，而其表面硬度的检测则是在某点上进行，其中的骨料和水泥浆体毕竟是两种不同硬度的材料，水泥浆体的硬度和混凝土的强度是不能建立起关系的”。笔者认为廉教授的看法是片面的。1824年阿斯普丁（J.Aspdin）发明了波特兰水泥后，水泥与混凝土的生产技术得到了迅速的发展。一百多年来，人们从微观、亚微观和宏观方面对混凝土内部结构和性能之间的关系进行了全面、系统的研究。尽管混凝土是一种非均质、各相共存的复杂体系，但是，混凝土的宏观强度理论是把混凝土当作宏观均质且各向同性的材料来研究的。回弹法是研究混凝土的表面回弹值与混凝土强度之间的关系的，它研究的对象就是混凝土，而不是混凝土中的砂浆。况且回弹规范中规定在每个测区选择有效的16个测点，计算时去掉3个大的和3个小值剩余10计算平均值，已经考虑了石子和气孔对回弹值的影响。当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，还可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。那么，混凝土的回弹值和混凝土的强度之间到底有没有关系呢？几十年来，全国各地的许多专家和学者针对不同地区、不同的原材料、不同的配合比、不同的气候养护条件、不同的生产工艺条件下混凝土回弹值与强度之间的关系进行了系统的研究，利用数理统计的基本方法得出的关系式有：幂函数关系式、指数关系式、抛物线式、直线式等，分别用混凝土试块或混凝土构件的芯样进行了实验验证和误差分析；制定的地区和专用测强曲线有：泵送混凝土测强曲线、高强混凝土测强曲线、特细砂混凝土测强曲线、山砂混凝土测强曲线、管桩混凝土测强曲线、离心混凝土管测强曲线、水工混凝土测强曲线、港口工程、公路路面工程测强曲线等等。难道能说混凝土的回弹值与强度之间没有关系吗?廉教授在文中写道：“规范的题目定为回弹法用于检测混凝土的强度，即使能用，也只能是对混凝土强度的推断，说是检测是否欠妥?”回弹法能不能称为检测混凝土抗压强度呢?请看我国目前的相关标准是怎用定义的，建筑结构检测技术标准GB/T50344、混凝土结构工程施工质量验收规范GB20204、混凝土强度检验评定标准GB/T50107(替代GBJ107-87,征求意见稿)等许多相关的标准规范都把“回弹法”一类的用于现场检测混凝土抗压强度的方法叫做“检测”。笔者最近查阅了1979年版上海辞书出版社出版的辞海，没有查到“检测”一词，与之相近的词有“检验”，其意为：用工具、仪器或其他方法对被检物体进行检查、测量看其是否合乎规格的过程。商务印书馆2005年版的现代汉语词典把“检测”定义为：（1）检验测定，（2）检查验看。其实，在业内 “检测” 这已是一个大家常用的词，人人都知其意。另外，不知道廉教授看过回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23没有，该规范是根据各测区的回弹值换算出测区的混凝土强值，再根据测区混凝土强度的换算值来推定混凝土构件的抗压强度值的，在附录F检测报告的格式中也表达得十分清楚，回弹法检测的结果是现龄期混凝土抗压强度的推定值。不知廉教授把规范中的“推定”叫做“推断”，这样一字之改有何意义?廉教授在文中对混凝土的碳化及碳化对混凝土强度的影响讲得很多，混凝土表面的碳化对回弹法检测的影响是不容置疑的，尽管碳化会提高混凝土的抗压强度，但碳化对混凝土表面硬度的影响更大。众所周知，在回弹法检测中，碳化深度对检测结果有一定的影响，有时也会引起争议和纠纷，这其中的主要原因是用于测量碳化深度的方法有缺陷的缘故。目前用于测量混凝土碳化深度的方法是“酚酞法”，这是一个间接的测试混凝土碳化深度的方法，“酚酞法”测量的是混凝土的碱度，并不是碳化深度，而我们却把它当作混凝土的碳化深度（酚酞遇见碱变红），通常情况下，是没有问题的。但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、养护不当及外加剂和掺和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，现在有些单位正在尝试检测过程用砂轮机打磨掉碳化层的方法，以减少因碳化对检测结果的影响。 廉教授在文中写道：“例如凡是掺了粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度都不合格，某些质检站就增大碳化深度修正系数使其合格。这不禁使人想起说你是，你就是，不是也是的童谣”。请问廉教授用“凡是”这么绝对的语言有何根据？根据我们每年检测的几百个工程项目大多是掺粉煤灰的混凝土，其结果并没有出现像廉教授所说的“凡是掺了粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度多不合格”的情况。况且混凝土强度检验评定标准GB/T50107(征求意见稿替代GBJ107-87)的基本规定：混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。回弹法检测的是现龄期的混凝土的抗压强度，其结果是作为处理混凝土质量问题的一个依据，而不是评定混凝土强度的。回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23总则中明确规定：当对结构的混凝土强度有检测要求时，可按本规程进行检测，检测结果可作为处理混凝土质量问题的一个依据，混凝土结构工程施工质量验收规范GB20204和混凝土强度检验评定标准GB/T50107(征求意见稿)也是规定其检测结果可作为处理混凝土质量问题的一个依据。廉教授所讲的更改碳化修正系数，出具假报告的情况，确实存在，任何时候也都有可能发生，这和回弹法检测是没有关系的，其实你在压混凝土试块的时候也可以更改数据，更能使说你是，你就是，不是也是，况且不留任何后患，因为试块已经压碎了，无法复原，谁也无法查实。篡改实验数据是个人的职业道德和检测单位的管理水平问题，不是一个技术问题和学术问题，廉教授把它归结为回弹法检测的缘由是没有道理的。廉教授提出的“不用回弹法检测混凝土强度对工程中的混凝土如何验收?”的问题。我国现行的标准、规范规定得非常具体、清楚，只要严格按照规范和标准去做，混凝土的质量是能得到保证的。那么在什么情况下需要对混凝土进行检测呢? 建筑结构检测技术标准GB/T50344规定：在下列四种情况下，应该进行建筑结构工程质量的检测，1.涉及结构安全的试块、试件以及有关材料检验数量不足：2.对施工质量的抽样检测结果达不到设计要求：3.对施工质量有怀疑或争议，需要通过检测进一步分析结构的可靠性：4.发生工程事故，需要通过检测分析事故的原因及对结构可靠性的影响。有些地方的建设行政主管