用回彈儀檢測混凝土強度的基本原理和應用原則

用回彈儀檢測混凝土強度的基本原理和應用原則

一、綜合講述:

彈的距離也就是回彈值。目前國內廣泛使用的回彈儀是指針式示讀回彈儀,被廣泛應用於建築施工、市政工程和路橋建設等施工過程的混凝土抗壓強度檢測。但由於沒有數據記錄和處理功能,在使用過程中需要由操作人員來完成檢測和記錄工作,需要進行大量的人工處理,影響了檢測結果的客觀性。

在工程質量監督檢測與控制過程中,隨著監督檢測手段的不斷完善,檢測儀器的不斷髮展,質量監督檢測工作的科技含量也在不斷加大。國內外已逐步採用數字式混凝土抗壓強度檢測系統取代指針式測試系統。

混凝土抗壓強度是決定混凝土質量的一個重要指標,與混凝土結構的健康現狀和耐久性密切相關。通常抗壓強度越高,結構的承載能力越強,健康狀況和耐久性也越好。因此檢測混凝土的抗壓強度,是判斷混凝土質量的重要手段。

對於新澆築或既有的混凝土結構,檢測其抗壓強度最準確、最沒有爭議的辦法是在結構上鑽芯取樣,帶回實驗室,在壓力機上測試樣塊的抗壓強度,以此確認混凝土結構的抗壓強度。這是至今為止最準確、最直觀、最可靠的檢測方法。但這種方法有很多的侷限性,首先鑽芯取樣會對混凝土結構造成一定的破壞,可能影響到結構安全性;其次檢測週期較長,費用較高,無法在現場快速推斷混凝土的質量是否滿足設計要求。

用回彈儀現場檢測混凝土結構的強度,可以彌補鑽芯取樣法的不足,兩者配合使用,可以減少取樣的數量,將對混凝土結構的破壞控制在最小的程度,降低成本,提高效率。

回彈儀是瑞士的施密特先生(E. Schmide)於1948年發明的,它用一個彈簧驅動的彈擊錘彈擊與混凝土接觸的彈擊杆,從而給混凝土施加動能,混凝土表面受到彈擊後所產生的瞬時彈性變形的恢復力,使彈擊錘帶動指針彈回並指示出彈回的距離,也就是回彈值。

用回彈儀檢測混凝土強度的基本原理和應用原則

二、回彈儀的工作過程:

用回彈儀檢測混凝土強度的基本原理和應用原則
用回彈儀檢測混凝土強度的基本原理和應用原則

1.彈擊杆伸出與混凝土表面接觸,同時掛鉤將彈擊錘鎖住;

2.將回彈儀向混凝土表面推壓,使彈擊拉簧拉伸;

3.當拉簧被拉伸到極限時,掛鉤釋放,彈機錘在拉簧的作用下撞擊彈擊杆;

4.彈機錘撞擊彈機杆後並被回彈,帶動指針滑塊記錄回彈距離。

三、回彈儀的侷限性:

回彈值實際上反映的是混凝土的表面硬度。混凝土表面硬度與強度有一定的相關性,因此,通過一系列換算,能夠用回彈值推導出混凝土的強度。

從回彈儀的基本工作原理看,通過回彈距離推斷混凝土的強度有很大的侷限性,因為回彈距離與彈擊錘的動能和動能被吸收的方式有關。彈擊錘的一部分動能在其運動過程中被機械摩擦吸收,這部分動能與回彈距離無關。另一部分動能在彈擊過程中被混凝土吸收,這部分動能與回彈距離直接相關。混凝土吸收的能量與其應力-應變有關,也就是與混凝土的強度和硬度相關。強度和硬度都較低的混凝土所吸收的動能比強度和硬度都較高的混凝土所吸收的動能多,作用於彈擊錘使其回彈的動能就少,因此回彈距離短。這樣就帶來了一個問題,如果混凝土的強度相同而硬度不同,回彈儀的回彈距離就可能不同,因此測定的強度也有可能不同的。同理,如果混凝土的強度不同而硬度相同,回彈距離有可能是相同的,因此測定的強度也可能是相同的。更有甚者,如果混凝土的強度低而硬度高,回彈儀測得的強度可能大於那些強度高而硬度低的混凝土。

由於回彈儀僅僅作用於混凝土表面的一點,因此,彈擊點附近混凝土的性能對測量結果影響很大。如果彈擊點剛好位於一個硬度較大的骨料之上,測得的回彈值就會較大。同樣,如果彈擊點剛好打在一個空穴之上,由於該點的硬度較低,因此回彈值就會較小。如果彈擊點剛好打在鋼筋之上且混凝土保護層較薄,此點的硬度會較大,測得的回彈值也會較大。由此可見,單次測量的誤差可能很大。

從混凝土的角度看,對回彈值的影響主要來源於混凝土的表層,混凝土內部的性能對回彈值影響較小。因此如果混凝土表面有碳化層,由於碳化層的密實度較高,硬度較大,因此測得的回彈值也就較大。還有,乾燥的混凝土表面測得的回彈值會比潮溼表面測得的回彈值大,因此用吸水率較大的木模板澆築的混凝土,回彈儀測得的強度有可能大於用鋼模板澆築的混凝土,儘管其強度可能是相同的,甚至鋼模板澆築的混凝土的強度更大些。

混凝土表面的紋理也會影響回彈值。如果表面較粗糙,在彈擊時可能會造成表面局部出現微小的開裂或破碎,從而吸收的動能較大,使回彈距離減少,導致測得的強度與實際強度不符。

回彈儀撞擊混凝土表面的入射角度會影響混凝土對動能的吸收,從而影響回彈距離。對於同一個混凝土結構,垂直入射和傾斜入射,測得的回彈距離是不同的,因此測得的強度也是不同的。

被測混凝土結構的穩定性也會影響測量結果,如果在彈擊瞬間結構發生震動,會影響對動能的吸收,從而影響回彈距離,因此影響測量結果。

用回彈儀檢測混凝土強度的基本原理和應用原則

檢測時,要將混凝土表面打磨光滑平整;回彈儀與被測面保持垂直;

四、使用回彈儀時應遵循的原則:

正因為回彈儀工作原理上的先天不足,國家頒佈的回彈法行業標準《JGJ/T23—2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》中明確規定測量時適應遵循的原則:

1,為避免單點測量出現較大的誤差,必須將被測結構分成若干個測區且測區數不應少於 10 個。每個測區內選擇16個測點,測得16個回彈值,將最大的3個和最小的3個剔除,剩餘10個的算數平均值作為該測區的測量結果,從而降低測量誤差。

2,測點不應選在氣孔、外露的骨料上。據外露的鋼筋和預埋件的距離不應小於30mm,從而儘可能避免這些因素對測量結果的影響。

3,同時要測量混凝土表面的碳化深度,根據碳化深度對測量結果進行換算調整。

4,保持回彈儀與被測混凝土表面水平垂直,如果無法水平垂直,要根據入射角度對測量結果進行換算調整。

5,為儘可能獲得準確的結果,要根據實際情況正確選擇測強曲線對測量結果進行換算調整。

五、綜上所述得出結論:

回彈儀儘管存在一些先天不足,但如果嚴格按照規範來操作和換算,還是能夠取得令人滿意的結果的。如果能與現場鑽芯取樣結合起來使用,一方面可以減少取樣數量,另一方面也可以提高回彈儀測量的準確性。


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