现场混凝土质量检测详解

水利水电工程质量检测人员培训混凝土工程艾红梅大连理工大学土木水利学院ahmei@第十一章现场混凝土质量检测混凝土强度质量对于钢筋混凝土建筑物的结构安全性与耐久性非常重要。

第一节混凝土抗压强度

预留试块检验

现场检测

实体上得到的混凝土强度值，更具有代表性适用于缺乏试块检验条件(如老建筑物)的情况超声波法钻芯法射钉法《水工混凝土试验规程》（SL352一2006）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23一2001)、《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS02:2005）《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)《后装拔出法检测混凝土强度技术规程》(CECS69:94)《水工混凝土试验规程》(DL/T5150一2001)《水运工程混凝土试验规程》（JTJ270一98）现场检测常用方法现场检测规范标准回弹法超声回弹综合法拔出法回弹法为表面硬度方法，是通过混凝土表面硬度与抗压强度之间的关系来测定混凝土抗压强度值的一种无损检测方法。一、回弹法（一）原理及适用范围

原理《水工混凝土试验规程》（SL352一2006）7.1

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23一2001）回弹法主要用于已建和新建结构的混凝土强度检测，适用于抗压强度10-60MPa的砼。优点：技术成熟、操作简便、测试快速、对结构无损伤、检测费用低等。测量受结构表面状况影响，如混凝土不同浇筑面、潮湿面、老建筑物表面风化及碳化较深等，都会影响到测试结果。特点及适用范围测定回弹值的仪器宜采用示值系统为指针直读式的混凝土回弹仪。回弹仪使用时的环境温度应为-4~40℃。回弹仪应按规定进行检定和保养。（二）试验方法

试验仪器根据标称动能分为中型和重型两种根据砼结构、构件厚度或Dmax选用每一结构或构件测区数不应少于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。相邻两测区的间距应控制在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。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，可使回弹仪处于非水平方向，检测混凝土浇筑侧面、表面或底面。检测技术——一般规定测区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。测区面积不宜大于0.04m2。检测面应为混凝土表面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面。必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑。对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。测区检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的混凝土检测面，缓慢施压准确读数，快速复位。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；每一测点的回弹值读数估读至1。检测技术——回弹值测量两个测面一个测面计算测区平均回弹弹值，应从该测区区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，余下的的10个回弹值应按下式式计算：回弹值计算测区平均回弹值，，精确至0.1非水平方向检测混混凝土浇筑侧面、、水平方向检测混混凝土浇筑顶面或或底面时，应进行行修正：Rm=Rmx+Rax式中：Rmx—相应状态检测时测测区的平均回弹值值，精确至0.1Rax—相应状态检测时回回弹值修正值（查表）当检测时回弹仪为为非水平方向且测测试面为非混凝土土的浇筑侧面时，，应先对回弹值进进行角度修正，再再对修正后的值进进行浇筑面修正。。回弹值修正回弹值测量完毕后后，应在有代表性性的位置上测量碳碳化深度值。测点点不应少于构件测测区数的30%，取其平均值为该该构件每测区的碳碳化深度值。当碳碳化深度值极差大大于2.0mm时，应在每一测区区测量碳化深度值值。检测技术——碳化深度值测量碳化深度值测量，，可采用适当的工工具在测区表面形形成直径约15mm的孔洞，其深度应应大于混凝土的碳碳化深度。采用浓浓度为1%的酚酞酒精溶液滴滴在孔洞内壁的边边缘处，当已碳化化与未碳化界线清清楚时，再用深度度测量工具测量已已碳化与未碳化混混凝土交界面到混混凝土表面的垂直直距离。测量不应应少于3次，取其平均值，，每次读数精确至至0.5mm。测量值小于0.4mm时，按无碳化处理理。检测技术——碳化深度值测量《回弹法检测混凝土土抗压强度技术规规程》JGJ/T23一2001——测强曲线。《水工混凝土试验规规程》SL352一20067.1——强度公式。推定混凝土强度混凝土强度换算值值可采用以下三类类测强曲线计算：：1统一测强曲线：由由全国有代表性的的材料、成型养护护工艺配制的混凝凝土试件，通过试试验所建立的曲线线。2地区测强曲线：由由本地区常用的材材料、成型养护工工艺配制的混凝土土试件，通过试验验所建立的曲线。。3专用测强曲线：由由与结构或构件混混凝土相同的材料料、成型养护工艺艺配制的混凝土试试件，通过试验所所建立的曲线。测强曲线——强度换算值对有条件的地区和和部门，应制定本本地区的测强曲线线或专用测强曲线线，经上级主管部部门组织审定和批批准后实施。各检测单位应按专用测强曲线、地地区测强曲线、统统一测强曲线的次序选用测强曲曲线。当检测条件与测强强曲线的适用条件件有较大差异时，，可采用同条件试试件或钻取混凝土土芯样进行修正。。试件或钻取芯样数数量不应少于6个。钻取芯样时每每个部位应钻取一一个芯样。计算时，测区混凝凝土强度换算值应应乘以修正系数η。修正式中：η——修正系数，精确到到0.01；fcu,i——第i个混凝土立方体试试件(边长为150mm)的抗压强度值，精精确到0.1MPa；fcor,i——第i个混凝土芯样试件件的抗压强度值，，精确到0.1MPa；fccu,i——对应于第i个试件或芯样部位位回弹值和碳化深深度值的混凝土强强度换算值；n——试件数。或通过混凝土试件建建立强度与回弹值值的关系——根据实测的试件抗抗压强度、回弹值值，以最小二乘法法计算出曲线的方方程式，得到专用用混凝土强度公式式：混凝土强度公式——推定的混凝土强度度无专用混凝土强度度公式时：当混凝土结构或构构件碳化至一定深深度时，需要将推推定的混凝土强度度进行修正。碳化深度修正值结构或构件的测区区混凝土强度平均均值可根据各测区区的混凝土强度换换算值计算：混凝土强度的计算算mfccu——测区混凝土强度换换算值的平均值(MPa)，精确至0.1MPa。fccu,i——对应于第i个试件或芯样部位位强度换算值。n——对于单个检测的构构件，取一个构件件的区数；批量检测的构件，，取被抽检构件测测区数之和。当测区数为10个及以上时，应计计算强度标准差MPa，精确至0.01MPa结构或构件的混凝凝土强度推定值——fcu,e1.当该结构或构件测测区数少于10个时：3.当该结构或构件测测区数不少于10个或按批量检测时时：2.当该结构或构件测测区强度值中出现现小于10.0MPa时：相应于强度换算值值总体分布中保证证率不低于95%的结构或构件中的的混凝土抗压强度度值。对按批量检测的构构件，当该批构件件混凝土强度标准准差出现下列情况况之一时，则该批批构件应全部按单单个构件检测：1.当该批构件混凝土土强度平均值小于于25MPa时：2.当该批构件混凝土土强度平均值不小小于25MPa时：超声波波速与混凝凝土材料弹性模量量相关，所以波速速与混凝土强度有有良好的相关关系系，由现场实测超声波波波速推求抗压强强度关系——无损检测。二、超声波法（一）原理及适用用范围原理《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.3根据各测点强度的的离散性可以评价价建筑物混凝土的的均匀性。不适用于抗压强度度在45MPa以上或在超声波传传播方向上钢筋布布置太密的混凝土土。超声波波速受混凝凝土中粗骨料的品品种、粒径、用量量的影响很大。目前很少单纯采用用超声波波速推算算混凝土强度，而而是与回弹法相结结合，即超声回弹弹综合法。特点及适用范围试验仪器非金属超声检测仪仪。换能器。耦合介质。（二）试验方法试验方法详见《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.3“超声波测定混凝土土抗压强度和均匀匀性”。回弹法主要反映的的是混凝土表面质质量情况，而超声声波可以探测到混混凝土的内部质量量，超声回弹综合合法正是利用两种种方法的各自优点点，弥补单一方法法的不足，以提高高检测精度。超声回弹综合法技技术成熟、对结构构无损伤，可反映映混凝土内部质量量情况，适合于有有相对两个测试面面结构的混凝土强强度检测。三、超声回弹综合法《超声回弹综合法检检测混凝土强度技技术规程》（CECS02:2005）单个构件检测:每个构件上的测区区数不应少于10个。按批抽样检测:构件抽样数不少于于同批构件的30%，且不少于10件，每个构件测区区数不少于10个。按批检测的构件，，其混凝土强度等等级、原材料与配配合比、成型工艺艺、养护条件及龄龄期、构件种类、、运行环境等需基基本相同。小构件:对长度小于或等于于2m的构件，其测区数数量可适当减少，，但不少于3个。（一）现场测试——抽样测区布置在构件混混凝土浇筑方向的的侧面；测区均匀分布，相相邻两测区的间距距不宜大于2m；测区避开钢筋密集集区和预埋件；测区尺寸为200mm×200mm；测试面应清洁、平平整、干燥，不应应有接缝、饰面层层、浮浆和油垢，，并避开蜂窝、麻麻面部位，必要时时可用砂轮片清除除杂物和磨平不平平整处，并擦净残残留粉尘。（一）现场测试——测区要求结构或构件的每一一测区，先进行回回弹测试，后进行行超声测试（如先先进行超声波测量量，则在测试面上上涂抹的黄油会影影响到回弹测试））。非同一测区内的回回弹值及超声声速速值，在计算混凝凝土强度换算值时时不能混用。（一）现场测试——测试顺序回弹测试、计算及及角度与测试面的的修正方法同回弹弹法。同一回弹测区在结结构的两相对测试试面对称布置，每一面的测区内布布置8个回弹测点，两面面共16个测点。超声回弹综合法的的强度曲线是以声声速、回弹作为主主要参数，不考虑虑碳化深度的影响响。（一）现场测试——回弹值测量测点：超声测点布布置在回弹测试的的同一测区内。在在每个测区内的相相对测试面上应各各布置3个测点，且发射和和接收换能器的轴轴线应在同一轴线线上；测点处保证证平整，使换能器器能与混凝土接触触良好；测点应避避开与声传播方向向平行的钢筋（避避免声波沿钢筋传传播，形成短路））。声波耦合：超声测测点上首先涂抹声声波耦合剂（一般般为黄油）；测试试时换能器将黄油油挤出并贴紧混凝凝土面，使换能器器与混凝土耦合良良好。声时测读：测试的的声时值精确至0.1μs，声速值精确至0.01km/s，超声测距的测量量误差不超出士1%。（一）现场测试——声速值测量波速计算：v=l/tmtm=(t1+t2+t3)/3v——测区声速值，km/s；l——超声测距，mm；tm——测区平均声时值，，μs；t1、t2、t3——分别为测区中3个测点的声时值。。（二）数据处理——声速值计算回弹值的计算、修修正同回弹法关于零声时：超声仪上测读到到的声时包括了两两部分：一是声波波通过混凝土的时时间，二是声波通通过仪器（包括导导线、换能器等））的时间。在计算算混凝土的波速时时应该减去声波在在混凝土以外的传传播时间值，而得得到的实际传播时时间t0。t0值的标定：平面换能器t0值的标定可采用标标准棒法或长短测测距法，在精度要要求不高的情况下下，也可以采用直直接相对法。零声时波速值修正：当在在混凝土浇灌的顶顶面与底面测试时时，测区声速值应应进行修正。va=β·vva——修正后的测区声时时值，km/s；β——超声测试面修正系系数。在混凝土浇浇灌顶面及底面测测试时，β=1.034；在混凝土侧面测测试时，β=1。（二）数据处理——声速值计算构件第i个测区的混凝土强强度换算值fccu,i，应根据规定的修修正后的测区回弹弹值Rai及修正后的测区声声速值vai，优先采用专用或或地区测强曲线推推定。当无该类测测强曲线时，可按按公式计算：1.粗骨料为卵石时fccu,i=0.0056vai1.439Rai1.7692.粗骨料为碎石时fccu,i=0.0162vai1.656Rai1.410（三）混凝土强度度的推定经过计算得到的混混凝土测区强度值值，还需要根据钻钻芯试验对其进行行修正，钻芯数量量不少于3个，钻芯位置应在在回弹、超声测区区上。（三）混凝土强度度的推定——修正取芯法是一种半破损的混凝土强度检测测方法，它通过在在结构物上钻取芯芯样并在压力试验验机测得被测结构构的混凝土强度值值。该方法结果准确、、直观，但对结构有局部损损坏。四、取芯法《钻芯法检测混凝土土强度技术规程》(CECS03:2007)《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.7《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.7试验步骤《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.7《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.7试验结果处理《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.7《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.7《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.7射钉法是通过射钉钉仪以规定能量的的火药将一特制钢钢钉（射钉）射入入混凝土。当射钉钉长度和直径一定定时，射钉外露长长度与混凝土强度度有着良好的相关关性，通过试验建建立两者关系曲线线，推算辑凝土强强度。射钉法是非破损检检测方法，受表面面状况影响因素小小、方便灵活、检检测速度快、费用用低，在老建筑物物及大体积混凝土土的质量检测中应应用较多。五、射钉法《水工混凝土试验规规程》（SL352一2006）7.2拔出法通过在混凝凝土一定深度埋入入一锚固件，由液液压拔出仪向外拉拉拔锚固头，直至至混凝土破坏后锚锚固件拔出。此时时读出拔出仪上的的拔出力，由混凝凝土抗拔力与强度度之间的关系换算算得到被检测结构构的混凝土强度值值。优点：拔出法试验验的混凝土破坏机机理与其力学性能能有关，因而拔出出力与混凝土抗压压强度有着较好的的相关性；锚固件件埋入混凝土有一一定的深度，所以以试验受混凝土表表面状况的影响较较小。六、拔出法《后装拔出法检测混混凝土强度技术规规程》(CECS69:94)第二节混凝土内部缺陷检检测《水工混凝土试验规规程》（SL352-2006）7.6超声波检测混凝土土内部缺陷一、缺陷检测原理理假设混凝土中有一一处缺陷，用超声声法检测时，由于于正常混凝土是连连续体，超声波在在其中正常传播。。当换能器正对着着缺陷时，由于混混凝土连续性中断断，缺陷区与混凝凝土之间出现界面面（空气与混凝土土）。在界面上超超声波传播发生反反射、散射与绕射射。超声波用于混混凝土缺陷评估的的4个声学参数——声时（或波速）、、振幅、频率和波波形将发生变化。二、超声波法声学学参数的变化声时（波速）当超声波在传播路路径上遇到缺陷时时，超声波的传播播有两种可能：一是直接穿过缺陷陷介质，缺陷介质质可能是空气、水水或夹杂杂质的非非正常混凝土，这这些介质的共同特特点是声速低；二是超声波绕过缺缺陷与正常混凝土土的界面传播。当当超声波直接穿过过缺陷，由于缺陷陷速度较混凝土低低，在同样测距下下传播时间要长，，而绕过缺陷的传传播路径比直线传传播的路径长。上述两种情况测得得的声时都将比正正常部位长。在计计算测点声速时，，总是以换能器间间的直线距离L作为传播距离，因因此有缺陷处的计计算声速就减小。波幅由于缺陷对声波的的反射或吸收比正正常混凝土大，所所以当超声波通过过缺陷后，衰减比比正常混凝土大，，即接收波的振幅将减少。根据接收波首波波振幅的异常变化化也可以发现缺陷陷的存在。振幅值虽然与混凝凝土质量有相关性性，但也取决于测测试距离和换能器器的声学性能（仪仪器和换能器灵敏敏度、自振频率、、频谱特性等），，因此难以定出一一种统一的指标，，只能在同一仪器器设备和测距情况况下作相对比较用用。主频（频谱）对接收波信号的频频谱分析表明，不不同质量的混凝土土对超声波中高频频分量的吸收、衰衰减不同。因此，，当超声波通过不不同质量的混凝土土后，接收波的频频谱也不同。有内内部缺陷的混凝土土，其接收波中高高频分量相对减少少而低频分量相对对增大，接收波的的主频率值下降。频率值也只能在在同一仪器设备和和测距情况下作相相对比较用。波形当超声波通过混凝凝土内部缺陷时，，由于混凝土的连连续性已被破坏，，使超声波的传播播路径复杂化，直直达波、绕射波等等各类波相继到达达接收换能器。它它们各有不同的频频率和相位。这些些波的叠加有时会会造成波形的崎变。目前，对波形的的研究还不够，只只能是半定性的参数，作为判断缺陷的的参考。第四节碾压混凝土现场相相对压实度检测《水工混凝土试验规规程》（SL352-2006）7.11现场碾压混凝土表表观密度测定碾压混凝土拌和物物表观密度测定分分试验表观密度测测定和现场表观密密度测定两种。试验表观密度测定定试验按《水工混凝土试验规规程》（SL352-2006）6.2——“碾压混凝土拌和物物表观密度测定””进行。测得的两种表观密密度主要用于计算算相对压实度。相对压实度是评价价碾压混凝土压实质量的参数。试验研究究表明，碾压混凝凝土的压实表观密密度必须压实到配配合比设计理论容容重的97%以上，碾压混凝土土才具有结构设计计强度。因此，《水工碾压混凝土施施工规范》（DL/T5112一2000)规定，对于建筑物物的外部碾压混凝凝土，相对压实度度不得小于98%；对于内部碾压混混凝土，相对压实实度不得小于97%。相对压实度相对压实度：K=（Dc/Dm）*100相对压实度现场压实表观密度理论表观密度第五节碾压混凝土坝层间间允许间隔时间的的测定《水工混凝土试验规规程》（SL352-2006）7.10碾压混凝土仓面贯贯入阻力检测碾压混凝土为薄层层浇注，混凝土拌拌和出机后，经运运送、摊铺到碾压压结束形成层面，，再浇筑上层碾压压混凝土。每个浇筑升层碾压压后的表面为层面面，再浇筑碾压混混凝土就是含层面面碾压混凝土。研究表明，含层面面碾压混凝土的性性能均低于本体，，时间愈长，性能能愈差。——存在层间铺筑允许间隔隔时间/层间外露时间随着层间铺筑间隔隔时间增长，层面面砂浆的贯入阻力力增加，而轴拉强强度、黏聚力和抗抗渗性则降低。从设计角度，可以以提出一个允许降降低下限，在此限限以上，层面的各各项性能是能够被被大坝结构安全所所接受的，以此下下限作为层面质量量控制标准。——贯入阻力控制值值如何确定？——通过贯入阻力控控制值确定经验统计法实际测定法贯入阻力控制值值的确定统计样本取自工工程试验资料统统计数据。根据据轴拉强度——历时关系曲线、、层间黏聚力——历时关系曲线的的统计结果，首首先确定各性能能降低至允许程程度（例如15%）时的时间t0；再根据统计资料