建筑结构混凝土强度检验技术分析

建筑结构混凝土强度检验技术分析

朱媛媛

江苏久鑫工程检测有限公司，江苏南京，210000

摘  要：本文基于混凝土结构强度检测技术在国内建筑工程中的实际应用，深入探讨了混凝土结构强度检测在混凝土施工过程中可能遇到的诸多难题。同时，面对这些问题，本文也对混凝土结构强度检测技术的进步提出了一些建议。

关键词：建筑结构；混凝土强度；检验技术

0引言

混凝土作为建筑领域的基础材料，近年来在品质、强度分级、应用领域等方面经历了持续的革新，相关技术也取得了显著的飞跃。目前，衡量混凝土坚实度的办法很多，但一般来说，可分为两大类：无损检测与少量破坏性检测。

1混凝土强度检验的基本原理

1.1混凝土强度的定义与分类

在既定环境下，混凝土承受压力、拉力和弯曲力能力等各项机械特性，被统称为其强度。针对各类检验手段及其关注的方面，混凝土的强度可以划分为若干类别：

（1）抗压性能：描述在既定加载速率条件下，混凝土能承载的最大垂直应力，在此压力作用下产生破坏。

（2）拉伸强度：指混凝土能够在规定加载速率下受到垂直作用在其表层的拉力直至发生断裂所能承受的最大拉应力。

（3）耐折性：这是衡量混凝土在既定加载速率情况下，抵抗施加于横跨距离上的挠曲作用直至断裂发生的最终应力指标。

1.2强度与混凝土材料特性的关系

常规混凝土的坚固程度主要由水泥石的性能决定，研究表明其坚固性与水泥石的坚硬程度成正相关，且水泥石的性能受所选用的水泥属性（特别是其强度等级以及水与水泥的比例）的影响。

水泥混合物中的反应性成分，经过精确的比例配置并与水混合，能够充当水硬型粘结剂，使得颗粒状骨料联结形成一种拥有既定坚硬度的合成石材料。当水泥的用量一致时，选用的水泥强度等级愈高，其产生的水泥石强度及与骨料的结合力相应增强，制备出的混凝土强度也相应提升。

2常见的混凝土强度检验方法

2.1回弹法

回弹测定的核心理念在于应用回弹仪来评估混凝土的强度水平，通过设备测量值与混凝土的压力抵抗力之间建立的直接比例关系进行推断。若记录到的回弹指数较高，即表明混凝土的抗压试验值亦较高；反之若回弹指数偏低，即暗示混凝土的抗压能力不足，此时须对其结构和科技要素进行重新设计与优化。在施工过程中的关键部位，混凝土的压力承受能力标准需要更为严格，因此当情况需要时，有必要对这些区域进行多次强度检验以确保合格。

2.2超声回弹综合法

超声波-回弹仪联合使用技术是一种无须破坏材料的检测方式。整合法主要通过测定回跳硬度指数及超声波脉冲传播速度这两种物理参数以评估混凝土的品质。由于该技术涉及多种物理量的综合应用，因而能够较全面地展示混凝土的结构强度。

2.3钻芯取样法

在实施钻取心柱程序前，须先细心挑选出既符合典范又反映特征的混凝土区域，依据这些区块的特性执行取芯作业。在具体进行取芯工序时，必须对施工图纸有全面的掌握与理解。在操作过程中，要特别注意规避内置管线及主要结构部分，特别是钻取芯样时要谨慎控制钻进速度，确保取出的芯样保持其一致性与完好无损。对于抽取的芯样，应当立刻进行数据的记录和样品编码的整理，并且依照芯样的质量分级恰当地排列存放，以避免样本之间的交叉混淆或损害。如果处理不当，会影响混凝土质量检测的准确度，进而延缓后续的评估与分析工作。同时，还需对出现的孔洞问题保持警惕，对其进行发现并迅速进行补救修复。

2.4拔出法

通过拉拔法测验混凝土的坚固程度，即提取嵌入混凝土内部的锚具，记录其承受的最大拉力值。依据事先设立的混凝土最大拔出力与压缩强度的相互关系图谱，可以推断出混凝土的抗压能力，这是一种半破坏性（局部损害）的检测技术。锚固件的移除技术可划分为两类：一是预置式锚固移除方式，即在浇筑混凝土时便将固定装置镶嵌于其中；二是次装式锚固移除方式，此法是在混凝土固化后钻设孔洞，随后将固定装置置入此中。一般而言，对于遭遇了冻害、化学侵蚀或火灾等灾害的混凝土，不适宜采用拔出法进行损害诊断。

3新型混凝土强度检验技术探讨

3.1红外线成像技术

采用红外线无损探测法即是借助测试对象持续发射的红外辐射现象，通过观察穿透物体的热能与热流分布，从而对物体的品质进行评估。假如探测目标的内部结构或外层存在瑕疵，这些瑕疵会干扰热能的传递，从而影响到目标表面的热发射特性。通过感应器便能捕捉到这些热发射的差异，进而利用图像处理技术将温度分布的图形化信息展现出来。因此，便可清晰地辨识出修建物的不完整之处，包括它们的确切位置和大致规模。检测人员能够直接辨识并确定被检物体中的瑕疵与损坏，以此执行品质鉴定。

3.2无损检测技术

非破坏性检验技术代表了尖端检测手段，其通过对混凝土表层实施扫描作业，进而掌握混凝土内部构造以及属性的详细资料。经常采用的无损探测方法涵盖了超声检测、射线探查以及电磁检测诸多技术。

（1）利用超声波进行的检查：这种技术被广泛应用于无损检查，其主要原理在于将超声波传输到混凝土里，从而获取其内在的构造与特征。当进行检查时，超声波将经由混凝土，一旦发现有裂痕、孔隙或其它不完整的地方，超声波将遭遇反射和扩散。透过解读这些反射和扩散的数据，便能够推断出混凝土的实际状态。

（2）雷达探测：这是一种通过电磁波进行无损探测的技术，它能够通过向混凝土中发射电磁波，从而获取混凝土内部构造和特性的数据。雷达检测与超声波检测有所不同，它能够获取更深层次的混凝土内部信息，因此在对一些需要深度检测的混凝土结构进行检测时，其应用更为广泛。

（3）电磁波探测：这是一种通过电磁波进行无损检测的方式，它能够通过向混凝土中发射电磁波，从而获取混凝土内部结构和特性的数据。电磁波检测与雷达检测有所不同，它能够获取更深层次的混凝土内部信息，因此在一些需要检测较浅层混凝土结构的情况下，其应用更为广泛。

3.3人工智能与机器学习在强度检验中的应用

人工智能技术是一种借助电脑模拟人类智慧进行研究与决策的方法，它能够通过处理海量的混凝土强度信息，构建出预测混凝土强度的模型，从而达到对混凝土强度的预测与监控。通过对混凝土结构的监控，能够迅速识别出潜在风险，防止意外的产生。通过研究和理解混凝土的强度信息，持续改良并增强预测模型，增加其精确度与稳定性。

4混凝土强度检验技术的比较与评价

4.1回弹法

利用回弹仪来测量混凝土的表面硬度，根据混凝土的碳化程度来推断其抗压能力。通过使用回弹仪，可以确定混凝土表面的硬度。同时，这个硬度也与材料的强度密切相关，因此，可以通过构建一条专门针对回弹值和强度的测量曲线，以此来推算出其强度值。

4.2钻芯法

采用金钢石钻头在具有代表性的混凝土结构上取芯样，经过精细处理，两端进行锯切、磨平或补平，最后制作成圆柱体以进行抗压强度的测试。对于构件的使用年限至少14天，且其强度不低于10MPa的混凝土，都可以通过钻芯法来测定其强度。

4.3超声检测

通过利用超声波的多种特性（例如反射和衍射），观察超声检测仪上显示的超声波传播变化，来判断混凝土的内部和表面是否有缺陷，从而在不损害或破坏被检材料和工件的前提下评估其质量，是否感觉像是在做B超。

目前，通常会结合超声法和回弹法来评估混凝土的强度，也就是所说的超声回弹综合法（单独使用超声法主要是为了检查混凝土的均匀性）。

4.4后装拔出法

对已经硬化的混凝土进行钻孔、打磨，并将锚固部分嵌入其中，然后安置拔出设备以进行拔出实验，以确定最大拔出力。接着，依据预设的拔出力和混凝土强度的关联性来评估混凝土的强度。

5案例分析

5.1工程概况

项目使用了钢筋混凝土预制的剪力墙建造，其中的墙壁混凝土的设计强度达到C40，并且使用了泵送的方式来完成浇筑。在施工期间，观察到了混凝土的凝固情况不正常，28天的试块强度只有设计强度的50%。在90天之后，再次进行了现场检查。

5.2检验方法选择

依照实际环境，使用反弹法来评估混凝土的硬度。为了确保评估的精确，在反弹测试区域中采集了50个芯片以作校正。

5.3检验过程与结果分析

根据《建筑结构检测技术标准》以及《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》，对实地数据采用了钻芯法、回弹法、钻芯修正回弹法，以及对应修正量法和修正系数法进行了统计推断，具体的混凝土强度推断结果请参考表1。

表1不同数量芯样的修正系数（强度单位：MPa）

5.4经验教训与改进建议

根据对该项目混凝土强度的测试和推断结果，得出以下经验：

（1）在5种预测手段中，钻芯法的预测结果最为简单，而回弹法的预测结果则是最为显著的。另外三种手段的预测结果大致一致，误差不超过5%。由于样品的标准偏差较高，以及芯片的采集、分割和修整等生产步骤所带来的多重负面效应，导致了钻芯法的预测结果偏小。由于回弹法仅能揭示物体的外观，其预测的结果往往较为准确，这主要归功于建设者后续实行的如保温、维护等优势措施。

（2）通过钻芯-回弹法推断出的强度（21.46MPa）代表了95%的确认性，然后，通过一一对应修正量法和一一对应修正系数法推算出的确认范围则代表了95%确认性的特征值在90%的可靠性水平下的接受范围。这个实例显示，样本的特征值21.46MPa位于20.07~21.48MPa和20.77~21.96MPa的范围内。

（3）根据《建筑结构检测技术标准》的规定，可以确定区间的上下限之间的差距，这个差距不应超过相邻强度等级的差距和上下限算术平均值的10%，这是一个较大的数值。

（4）依据测试数据、混凝土部件的外观品质、建设单位的资格等因素，建议在进行加固设计时，应以c20为基准来计算混凝土的强度等级。

6结

语

在施工过程中，使用混凝土强度监控技术会直接决定项目的总体品质，因此，需要全面重视混凝土的强度监控任务。依据项目的实际情况，做好充分的预备工作，选择合适的检测方法，严格执行各项检测流程，真正提升检测数据的代表性和精确性，推动建筑业健康和谐的进步。

参考文献

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作者简介：朱媛媛（1987.10-），女，汉，江苏南京人，本科，助理工程师，研究方向：工程检测。