回弹法推测混凝土强度的优化方式

回弹法是通过测混凝土表面硬度，推定混凝土强度的方法之一，其优点是比较简单、方便，能在较短的时间内获得许多测定值，且对建筑物构件无任何损伤。但是，这种方法只能得到混凝土表面附近的硬度，不能测出混凝土内部的情况，即使根据水泥和骨料种类、龄期、养护条件等，对测值进行适当修正，其混凝土强度的推算值，也不可避免地存在15%～20%的误差。但对条件较差的广大灌区，其测值还是可供参考的。另外，也可与其他方法相配合，如超声回弹综合法等。

（一）回弹法的工作原理

混凝土的表面硬度与抗压强度存在着一定的关系，在条件相同时，表面硬度愈大，抗压强度愈高。在具有定值动能（被压缩特定弹簧）的弹击锤作用下，通过金属撞击杆弹击混凝土表面时，金属撞击杆的动能一部分转变为混凝土的变形能而被混凝土吸收，其余的动能则以反力的形式回传给金属撞击杆。显然，混凝土吸收的能量取决于其表面的硬度，表面的硬度愈小，弹击后的表面塑性变形和残余变形愈大，混凝土吸收的能量愈多，回传给金属撞击杆的能量则愈少；反之，混凝土表面的硬度愈大，回传给金属撞击杆的能量则愈多，也说明混凝土的强度愈高。混凝土回传给金属撞击杆的能量的大小，可通过弹簧的回弹指示，得到指针在刻度尺上的读数——回弹值，再由通过试验方法建立的回弹值与混凝土强度间关系的数学模型或相关曲线，换算出混凝土的抗压强度。这种通过测混凝土对金属撞击杆弹击的回弹值，测得或推定混凝土强度的仪器称为回弹仪。

（二）回弹仪及其操作方法

回弹仪具有结构简单、便于维修保养；容易校正、易消除系统误差；影响测试精度的因素少、已建立具有一定测试精度的测强相关曲线；轻巧、适合野外和现场使用；操作方便高效、易于现场大量随机测试等优点。所以获得了广泛的应用。

目前国内生产的回弹仪的规格很多。HT3000 型回弹仪适合于大体积混凝土结构强度的测试，如大坝、水闸底板的厚度不小于70cm 的构件。对于一般结构（渡槽、水闸等灌区建筑物）混凝土强度的检测，应采用中型回弹仪，如国产HT225 型即为较适用的中型回弹仪，其标准能量为2.207J。HT20 型回弹仪，也称砂浆回弹仪，标准能量为0.196J，适合于砌体缝中砂浆强度的测试。

为确保回弹仪的性能稳定和可靠的测试精度，回弹仪应进行定期的率定和检验。回弹仪在新仪器使用之前、超过检定有效期限（半年）、累计弹击次数超过6000次、经常规保养后钢砧率定值不合格、遭受严重撞击或其他损害、主要零件更换之后、久置不用或对测值有怀疑时，均需对其进行率定和校验。回弹仪的率定必须由法定部门并按照国家现行标准JJG817《混凝土回弹仪》对回弹仪进行检定。率定方法和维护保养见JGJ/T23—2001、J115—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（以下简称《规程》）。

回弹仪的操作方法可见仪器使用说明书。

（三）现场测试技术及数据整理

1.测区数量和选取的原则

（1）每一被测结构或构件上应选不少于10 个测区，对某一方向尺寸小于4.5m 且另一尺寸小于0.3m 的构件，其测区数可适当减少，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。

（4）测区宜选在混凝土浇筑的侧面，也可以选在一个可测面上，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0.04m2，以能容纳8～16 个回弹测点为宜，一般取15cm×15cm 或20cm×20cm。

（6）检测面应为混凝土表面，并应清洁、平整、干燥，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。

（7）对弹击时颤动的薄壁、小型构件应进行固定。

测区应编号，必要时应在记录纸上绘制测区布置示意图和描述外观质量情况。

2.测点布置及数据整理

每一测区均布16 个测点，当一个区有两个试面时，各均布8 个点。相邻测点间距一般不小于3cm，各测点仅弹击一次。测点应避开外露的石子和气孔。明显变异的测值（测点处可能有隐藏在表层下的石子和气孔）应舍弃，并补充测点。测点距结构或构件边缘或外露钢筋、铁件的距离一般不小于5cm。

回弹值计算，先剔除各测区16个测点回弹值中的3 个最大值和3 个最小值，再计算余下10个测值的平均值作为测区平均回弹值，精确至0.1。

式中：Ri 为第i 个测点的回弹值。

当回弹仪非水平方向弹击或测试面为混凝土浇筑表面或底面时，应分别按式（2-18）、式（2-17）对平均回弹值加以修正。

（四）影响回弹测强的主要因素及修正

回弹法是根据回弹值N 与混凝土强度R 之间的相关关系来推算结构混凝土强度的。R — N 的相关曲线或关系表达式，均由实验所得。混凝土组分、表面状态、测试条件等因素对这一相关关系均有影响。因此，明确各因素的影响原因、程度和处理方法，可提高回弹测强精度和减少试验工作量。

1.水泥品种

试验表明，水泥品种对回弹测强的影响，实质上是其碳化程度的影响，即同一龄期，相同强度的混凝土，由于采用的水泥品种不同，其表层混凝土的碳化程度不同，造成测得的回弹值也不同。所以，在回弹测强中，是由碳化深度对回弹值的修正，从而计入水泥品种的影响。

2.细骨料类别及用量

试验表明，河沙、山砂、粗、中、细、特细砂等不同品种的细骨料，在用量25% ～40%时，对回弹测强均无显著影响，可不考虑修正。

3.粗骨料类别及粒径

由试验表明，在水泥用量和水灰比条件等相同时，因碎石比卵石与水泥砂浆的粘结力高，碎石混凝土的强度较卵石混凝土约高10%，而其表面硬度却相差不大，回弹值接近。

试验还表明，不论粗骨料是碎石还是卵石，当最大粒径小于40mm时，其R—N 曲线都比较接近，可不考虑骨料粒径的影响。当最大粒径为60mm时，强度则明显偏高，可通过分别制定相关曲线的方法计入这一影响，或以一种混凝土为标准，对另一种混凝土进行修正。

4.配合比

对原材料相同，以常用水灰比配制的C7.5～C50 混凝土试块的试验表明，因较低标号混凝土（C7.5～C15）的粗骨料含量较多和碳化较快，回弹值偏高；而较高标号混凝土（C40 以上）的回弹值偏低。但回弹值偏差不大，即影响不显著，可不予修正。

5.外加剂

试验表明，混凝土掺加木质磺酸钙减水剂或硫酸钠、三乙醇胺等复合早强剂等，对回弹测强均无显著影响，可不予修正。

6.施工方法

试验表明，不论混凝土采用人工或机械振捣，只要混凝土基本密实，则对回弹测强无显著影响，可不予修正。

7.养护条件

混凝土养护条件不同，其水化作用程度、表面湿度和碳化程度也不同。标准养护混凝土的水化比较充分，强度较自然养护的高，但由于含水率较大，表层被水软化，表面硬度偏低。自然养护的情况则相反，加之受碳化作用，表面硬度则偏高。当考虑碳化深度对混凝土表面强度影响时，可不再考虑自然干燥养护条件的影响。

8.表面湿度

试验表明，混凝土表层湿度越大，回弹测强值也就越低，但这种影响随着混凝土强度的提高而变小，C40以上的混凝土则已无显著影响。现场试验时，应采用干燥状态，以消除表面湿度的影响。

9.模板类别

采用钢模和木模板浇注的混凝土，由于表面的含水量和平整度不同，对回弹值有一定影响。只要测试表面清洁，光滑，含水量适中，不同机制木模对回弹值的影响不显著。在现场测试时，对粗糙的混凝土表面，应用砂轮磨平后测定，便可消除其对测值的影响。

10.龄期

在7d龄期内，混凝土强度增长较快，因含水量高而表面硬度的增长明显慢于强度，故回弹测强误差较大；在龄期7～28d之间，混凝土强度和表面硬度的增长渐趋平衡；在龄期28～90d之间，回弹测强误差最小。龄期超过90d 后，因碳化深度显著增长，则表面硬度增长高于强度，即回弹值偏高，且龄期越长，两者相差越大。龄期对老化建筑物混凝土强度的影响主要是碳化因素的作用，可通过考虑碳化影响加以修正。(www.xing528.com)

11.测试面

试验证明，在混凝土块的不同浇筑面（表面、侧面和底面）上测试，所测得的回弹值有所不同。原因是，由于混凝土浇筑时表面（指原浆抹光面）有泌水、浆厚等，测得的回弹值较测面低；由于粗骨料下沉、聚集等原因，混凝土浇筑底面的回弹值较侧面高。因此，当回弹仪均以水平方向测试混凝土浇筑表面或底面时，应按下列公式修正

式中：、分别为水平方向检测混凝土浇筑表面、底面的测区平均回弹值，精确至0.1；、为由《规程》附录D查得的混凝土表面和底面的回弹修正值，精确至0.1。

12.测试角度

根据回弹仪的工作原理，因重力的作用，回弹仪在非水平方向的测试结果与水平方向不同，当回弹仪非水平方向测试时，应根据回弹仪轴线与水平方向的角度α（图2-6），将测得的平均回弹值按下式修正

式中：Rmα为回弹仪与水平方向成α角测试时的测区平均回弹值，精确至0.1；Raα为由《规程》附录C查得的不同测试角度α的回弹修正值，精确至0.1。

图2-6　测试角示意图

13.碳化深度

混凝土表层的氢氧化钙（碱性）在空气中的二氧化碳和水分的作用下，转化成硬度较大的碳酸钙（盐），称为混凝土的碳化（或称中性化）。

试验表明，当混凝土的强度等级相同时，回弹值随碳化深度的增大而增大，直至碳化深度大于5～6mm 后，回弹值R 的增长速率才渐趋平缓。碳化深度对回弹测强影响，一般应根据实测碳化深度对强度进行修正。

回弹值测量完毕后，可在混凝土质量或回弹值基本相同的几个相邻测区中，选择有代表性的位置上测量碳化深度，测点不应少于构件测区数的30%。

混凝土碳化深度的检测详见第六节。

取构件各测点的碳化深度平均值作为该构件的碳化深度值

式中：Li 为第i 个测点的碳化深度值，mm；n 为测点个数。

当平均碳化深度值小于0.5mm 时，按无碳化处理；等于或大于6mm 时按6mm 计算。

当相邻测区混凝土质量或回弹值相差较大时，各测区均应测其碳化深度值。

14.泵送混凝土结构或构件的检测

对泵送混凝土结构或构件的混凝土强度检测，当碳化深度不大于2.0mm时，每一测区混凝土强度换算值应按《规程》附录B 进行修正。

当碳化深度大于2.0mm时，可按下述结构混凝土强度推定中介绍的，当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，应采用同条件试件或钻取混凝土芯样的修正办法进行修正。

（五）结构混凝土强度的推定

混凝土强度的推定，可采用单个（逐个）推定法或抽样推定法。对单个构件的强度推定，采用单个推定法；对于生产工艺条件相同，强度等级相同，原材料、配合比基本一致、龄期相近的成批构件，可采用抽样推定法。抽样应严格遵守“随机”的原则，抽样的构件数量不应少于构件总数的30% ，且不少于3 个。当发现部分抽检构件的强度异常时，应对这部分构件进行单个推定。

推定方法的具体步骤如下。

1.确定测区混凝土强度

根据修正后的测区平均回弹值，由回弹测强曲线（f —N 关系曲线）求测区混凝土强度。回弹测强曲线应优先采用专用测强曲线；无专用测强曲线时，用地区测强曲线；两者全无时，可按修正后的平均回弹值及平均碳化深度由《规程》附录A查表得测区混凝土强度。

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，应计算强度的标准差。平均值与标准差应按下列公式计算

式中：为第i 测区的混凝土强度换算值；为结构或构件的测区混凝土强度换算值的平均值，MPa，精确至0.1MPa；n为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；为结构或构件的测区混凝土强度换算值的标准差，MPa，精确至0.01MPa。

2.结构或构件的混凝土强度推定公式

（1）当测区数少于10 个时：

式中：为构件中最小的测区混凝土强度换算值。

（2）当构件或构件的测区强度值中出现小于10MPa 时：

（3）当构件或构件的测区数不少于10个或按批量检测时：

3.对批量检测的构件

当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：

（1）当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时：

（2）当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa 时：

（六）检测报告

检测后应按《规程》附录F 的规定撰写检测报告。报告中除检测的结果表外，还应包括强度推定的计算、修正，使用测强曲线的出处。此检测结果为构件混凝土强度，该强度与标准养护或同条件养护试件强度存有差异，因此不能据此结果对构件的设计强度等级给出合格与否的结论。