不同标称能量回弹仪在C30~C50混凝土中的应用对比研究！

本文选自《商品混凝土》杂志2022年第5期

韩豫佳，袁兴龙，杨绍林，胡光华

［摘 要］本研究分别采用标称能量为 2.207J 的中型回弹仪和标称能量为 4.5J 的重型回弹仪，对 C30～C50 等级的混凝土试件进行了回弹强度与抗压强度对比试验。根据 50 组试件试验结果统计分析表明：（1）中型回弹仪回弹强度换算值普遍比立方体抗压强度低，重型回弹仪回弹强度换算值与立方体抗压强度更为接近；（2）中型回弹仪回弹强度换算值相对误差较大，平均相对误差 21.12%，相对标准差 23.4%，相对误差不超过 15% 的仅占 30%；（3）重型回弹仪回弹强度换算值相对误差值较小，平均相对误差 8.72%，相对标准差 11.2%，相对误差不超过 15% 的占比 78%。

0 前言

回弹仪在用于检测混凝土结构实体强度时，具有操作简单、携带方便、价格低廉的特点，因此成为我国应用最广泛的无损检测技术之一。但随着回弹法的广泛使用，越来越多的混凝土工程质量验收时将这种检测方法作为必检项目，只要回弹“不合格”，往往就认定为混凝土强度不达标，无视了相关技术标准的规定。GB/T 50107—2010《混凝土强度检验评定标准》中基本规定：混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》总则中规定：回弹法是处理混凝土质量问题的依据。且该规程中还明确表达了该规范是根据各测区回弹值换算出测区混凝土的强度值，再根据测区混凝土强度换算值来推定混凝土构件的抗压强度值，在附录F 检测报告的格式中也明确表示，回弹法的检测结果是现龄期混凝土强度推定值。GB 20204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》也规定回弹法可作为处理混凝土质量问题的依据。这些标准中均明确表达了回弹强度推定值只是处理混凝土质量问题的一个依据、一个参考值，而不是混凝土强度的评定值。

另外，笔者经常发现，在工程验收用回弹法检测 C30～C50 的混凝土强度时，其结果普遍较低，不得已采取钻芯法重新进行检测，而芯样强度合格的情况占绝大多数。针对这种情况，成型了 C30～C50 等级的混凝土试块共 50 组，试块尺寸均为 (150×150×150)mm³ 的立方体，分别采用标称能量为 2.207J 和 4.5J 的两种回弹仪对混凝土试件进行回弹检测及抗压强度检验，通过检测结果对比两种回弹仪检测 C30～C50 等级的混凝土强度误差情况，为混凝土工程强度检测提供一定的参考数据。

1 对比试验设计

回弹仪的基本原理是：用一弹簧驱动弹击锤并通过弹击杆弹击混凝土表面所产生的瞬时弹性变形的恢复力，使弹击锤带动指针弹回并指示出弹回的距离——回弹值，再通过相关测强曲线来换算推定混凝土抗压强度。

本次试验使用的两款回弹仪是标称能量分别为 2.207J、4.5J 的中型和重型回弹仪。中型回弹仪常用于 C10～C50 的混凝土回弹检测，重型回弹仪常用于 C50～C100 的混凝土回弹检测。在行业的普遍认识中，重型回弹仪是不能用来检测普通混凝土强度的，其回弹结果会比混凝土实际强度增大很多。但根据相关文献表明，回弹值是弹击锤弹击混凝土表面时输出的剩余能量与输入的冲击能量之比的平方根，输入的冲击能量增大，混凝土发生弹性形变所吸收的能量同样增大，但输出的剩余能量占输入总能量的比例未必增大，回弹值也不一定增大，因此回弹值与输入的冲击能量本身并没有直接的线性关系，故可以尝试将重型回弹仪用于普通混凝土的检测。本次试验主要针对建筑工程常用 C30～C50 强度等级的泵送混凝土进行回弹检测。

本次试验方法为：在混凝土生产过程中，随机抽样强度等级为 C30～C50 的混凝土，每次所取的混凝土拌合物留置 1 组 (150×150×150)mm³ 立方体试块专用于“对比试验”，共成型了 50 组。拆模后移至室外养护架上进行自然养护（有遮阳棚，未对试件洒水），按等效养护龄期计算检验时间。到达 580℃·d 后，按照 JGJ/T 23—2011 规程中的方法，对每一组混凝土试件分别用中型和重型回弹仪检测回弹值。检测前两款回弹仪均已在钢砧上做率定试验，其率定结果均符合相关技术规定。然后按照 GBT 50081—2019 规程进行混凝土抗压试验，测定其立方体抗压强度，最后使用酒精—酚酞溶液测定碳化深度。回弹值分别按照 JGJ/T 23—2011 和 JGJ/T 294—2013 规程中的强度换算表推定混凝土抗压强度，并对检测结果进行对比分析。

本次试验所有混凝土试件的养护方法与龄期均相同，所用检测仪器设备一致。

2 对比试验数据统计分析

2.1 试验结果

对比试验数据见表 1。

（1）不同标称能量回弹仪的回弹强度换算值与 (150×150×150)mm³ 立方体抗压强度对比分析见图 1。

由表 1 和图 1 可知，标称能量为 2.207J 的中型回弹仪的回弹强度换算值普遍比立方体抗压强度低，50 组数据中仅有 1 组回弹强度换算值比立方体抗压强度高；而标称能量为 4.5J 的重型回弹仪的回弹强度换算值大部分比立方体抗压强度高，50 组数据中有 32 组回弹强度换算值比立方体抗压强度高，占比 64%。观察图 1 中 3 条折线相隔距离可发现：中型回弹仪的回弹强度换算值折线与立方体抗压强度折线相隔距离较远，两者强度值相差较大；而重型回弹仪的回弹强度换算值折线与立方体抗压强度折线距离接小，两者强度值更为接近。

（2）不同标称能量回弹仪的回弹强度换算值与 (150×150×150)mm³ 立方体抗压强度相对误差对比分析见图 2。

由表 1 和图 2 可知，标称能量为 2.207J 的中型回弹仪回弹强度换算值与立方体抗压强度对比相对误差普遍较大，平均相对误差达到 21.12%，相对标准差 23.4%，最大差值甚至达到 -40.94%，已超过 JGJ/T 23—2011 规程中统一测强曲线其强度误差值的规定；且中型回弹仪的回弹强度换算值相对误差在 15% 以内的仅只有 18 组，占比仅 30%，准确率太低。而标称能量为 4.5J 的重型回弹仪的回弹强度换算值与立方体抗压强度对比相对误差较小，平均相对误差为 8.72%，相对标准差 11.2%，均符合相关规定；且其相对误差在 15% 以内的有 39 组，占比达 78%，其准确率较高。

2.2 原因分析

回弹仪直接测定的是混凝土的表面硬度，而不是抗压强度。回弹强度换算值是根据由大量的实验数据所建立的回弹值与强度之间的数学模型进行推算得到的。本次试验所用中型回弹仪的回弹强度换算值是按照 JGJ/T 23—2011 规程中的统一测强曲线进行换算的。而统一测强曲线的建立方法是：在全国范围选取具有代表性的混凝土原材料、按照标准工艺成型混凝土试件，再通过回弹法检测得到大量试验数据，根据统计学方法建立的准确性最高的一个数学模型，是一种经验性公式。但我国疆域辽阔，水泥、掺合料、外加剂、砂石等混凝土原材料种类繁多，各地的气候及施工技术也存在很大的不同，而本次试验所用的原材料均来自郑州市及周边地区，可能与 JGJ/T 23—2011 规程中所用原材料存在差别；而且 JGJ/T 23—2011 规程是在 2011 年发布实行的，到现在已过去了十余年，在这十余年间混凝土的原材料也会发生一定变化，特别是水泥细度越来越细，过去使用的天然砂普遍被人工砂所替代等，这些原因导致采用全国统一测强曲线换算得到的回弹强度值存在较大误差，可信度极低，在郑州地区不适用。

从回弹仪的工作原理可知，回弹值与混凝土强度之间的相关关系是一种固有的物理关系，测强曲线是为了表达这种物理关系而建立的数学模型，是一种统计学规律。

本次试验结果表明 JGJ/T 294—2013《高强混凝土强度检测技术规程》附录 A 中的回归方程应用于普通混凝土回弹法检测的准确性较高。

3 结论

（1）中型回弹仪的回弹强度换算值普遍比尺寸为 (150×150×150)mm³ 的立方体抗压强度低很多，平均相对误差达到 21.12%，相对标准差 23.4%，相对误差在 15% 以内的仅占 30%。

（2）重型回弹仪的回弹强度换算值一般比尺寸为 150mm 立方体抗压强度略高，两者强度值更为接近，平均相对误差 8.72%，相对标准差 11.2%,相对误差在 15% 以内的占比 78%。

（3）JGJ/T 23—2011 标准中统一测强曲线在本地区适用性较差，在用中型回弹仪检测时应采用钻取混凝土芯样进行修正，或建立地区专用曲线。

（4）重型回弹仪可以用于普通混凝土的回弹检测，且其回弹强度换算值更为接近混凝土立方体抗压强度，准确性更高，故其可代替中型回弹仪对普通混凝土进行回弹检测。