对现行回弹法检测水工混凝土强度规程的几点认识
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摘要：回弹法检测水工混凝土抗压强度是质量监督与检测的重要手段之一，因其操作简便、易于掌握、评定快捷而被广泛采用，但是随着混凝土生产技术的发展，粉煤灰等矿物掺合料及多种外加剂的使用，使得混凝土的组分也发生了重大变化，成型工艺也与以前有了很大差异，因此对回弹法检测水工混凝土强度应当做适时必要地修正，或者建立本地区的专用测强曲线，以更准确的测试混凝土回弹强度。
1 回弹法检测混凝土抗压强度的历史沿革、现状和理论基础
1.1回弹法检测水工混凝土抗压强度在我国使用已经有40余年的历史，回弹法测试混凝土强度具有几个特点：
（1） 仪器设备简单，操作简便，测试迅速，费用较为低廉；
（2） 对建筑物没有任何破损，检测完毕后不需任何修补；
（3） 影响回弹法准确度的因素较多，如操作方法、仪器性能等。
应当说自回弹法引入我国使用以来，为检测、施工、监理等有关部门提供了实时、科学、准确数据，也成为水工混凝土强度检测不可或缺的一种重要手段，今后随着回弹检测技术的理论创新和进步，回弹法还将继续发挥重要作用。
回弹法检测混凝土强度是使用硬度(hardness)原理检测材料表面硬度的仪器，其机理基于两点：
（1）混凝土表面强度与内部强度无明显差异；
（2）混凝土的硬度与强度有着良好的相关性。
1.2一般说来，除非特殊成型工艺的混凝土和表面经过处理过（如火灾、酸碱浸泡等），混凝土的表面强度与内部强度是高度一致的。同时混凝土的表面硬度和强度具有高度相关性。混凝土作为一种简单工艺制作的复杂人造石材，其表面硬度与强度具有高度相关性，所以，采用测量表面硬度来推算混凝土强度的方法是科学可行的。硬度是指材料抵抗外来机械作用力(如刻划、压入、研磨等)侵入的能力，强度是混凝土在外部荷载作用下抵抗破坏的能力，由于检测强度必须采用破坏性试验，因此确立了硬度和强度的换算关系，用硬度来换算混凝土的强度。
1.3现行的回弹法检测混凝土强度是在面积为20cm2区域内，测定16个回弹数值，采取6/16的取舍方法，既舍去3个max值和3个min值，以剩下的10个值平均后作为回弹平均值，同一部位的混凝土由于碳化因素的影响，在不同龄期其表面硬度是不同的，因此，应当并在混凝土表面测得碳化深度值，用以折减由于碳化因素对混凝土强度的影响，现行规程是建立不同碳化深度曲线公式来推测强度值。
2 现行回弹法检测混凝土强度规范存在的弊端
2.1混凝土是一种由砂、石、胶凝材料加水拌合后硬化成型的人造石材，其原料品质的差异性、成型方法的差异性、对环境的依赖性等等不同，造成了混凝土质量特性的千差万别。但是对于现代水工混凝土来说，表面几乎根本见不到外露石子，也少有疏松层和蜂窝麻面，因此，再用6/16的取舍方法，就失去了规范本来的意义，因为规范本身舍去3个max值和3个min值是为了舍去弹击到外露石子和蜂窝麻面的离群值，现在这种情况不存在了，所以这种计算方法有必要做出及时修正。在过去条件下所造成合理的存在，在新的条件下就可能并不合理，需要根据新的情况进行修正。
2.2在碳化深度测量和修正上，现行规范也有不尽如人意的地方。在传统水工混凝土上，龄期10年左右的混凝土，其碳化深度往往不会达到6cm，而现代的水工混凝土，6个月龄期的碳化深度均在6cm左右，这是因为现代的水工混凝土掺入了大量粉煤灰和外加剂等新型矿物材料，导致混凝土含气量增加，碳化深度增长迅速。现在材料变了，还使用不变的方法，必然会造成一些突出的矛盾。不同粉煤灰的掺量的实体之间孔隙率的差别随龄期的增长而缩小，而对于混凝土的强度，碳化前后没有太大的差别。经过南水北调天津干渠多个施工标段的验证，碳化深度在28d、56d、90d、180d的不同龄期进行测量，碳化深度增长速度非常快的，到了半年左右，基本上都达到了6mm，而回弹数值却没有明显增长。因此，还沿用现行规范碳化深度去折减混凝土的强度就值得推敲。
不单水工混凝土存在上述问题，建工系统的混凝土也存在相同问题，《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23―2001一开始就说“本规程用于工程结构的普通混凝土……”，在第34页对普通混凝土做出如下解释：“普通混凝土系指：由水泥、普通砂、石和水配制的质量在1950kg/m3～2500 kg/m3的混凝土”。有些地方的热电厂，为了防止粉煤灰污染环境，都曾经专门修建储灰场，用以回收填埋粉煤灰，以防止环境污染，而现如今，过去的固体废料一跃成为了紧俏物资。这些年，虽然《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23几经变动，但变动的仅仅是条文，仅仅加了泵送修正系数，但是这远远不能增加由于掺加粉煤灰和外加剂等材料对混凝土碳化深度的影响。测强曲线仍是原来的测强曲线。回弹法的使用在我国已有近四十多年的历史。过去用于传统的混凝土时，尽管回弹值离散性很大，但出现的问题并不像现在这样突出。譬如：掺入粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度都偏低，一些人便人为降低碳化深度，以达到的修正系数，使其合格，让人想起“说你是，你就是，不是也是的”话。
2.3如前所述，混凝土是一种多种材料组成的混合材料，从宏观方面来说，我们将混凝土视作一种匀质的材料，而从cm粒级来看方面来看，实际上混凝土的各个部位质量特性、尤其是强度指标是有明显差异的，而回弹法检测的每个点只是局部的1cm2左右，使用回弹法检测混凝土强度实际上是检测混凝土中的砂浆强度，混凝土的抗压强度实际上是由砂浆包裹粗骨料的粘结强度决定。因此对于卵石混凝土和人工碎石混凝土，砂浆包裹粗骨料的强度是不同的，这样对于回弹砂浆硬度相同的人工碎石混凝土和卵石混凝土，得出的混凝土推定强度是相同的，而实际当中，这两种骨料的混凝土强度肯定是有所区别的。
3 现代水工混凝土回弹检测强度需要改进的几个方面
3.1平均回弹值的取舍问题
回弹仪检测强度的理论依据是用弹击锤、弹击杆的反弹位移，推算被弹体的实际抗压强度值，是对匀质性材料在获得材料基本一致性的、大量的试验数据后，统计出的相关关系，这是具有科学统计意义的，但是规定在每个测区选择有效的16个测点，并按6/16的取舍方法值得商榷。数理统计所需样本至少是30个，这里的16点的根据是什么？ 抽样统计本身带有风险性，如果指定样本的数量就不符合要求，更增加了风险性，因此，应当增加测区检测面积，增加至30cm2左右,并且增加每个测区回弹值个数至30以上。
3.2碳化深度的测量及强度折减问题
传统的混凝土组分相对单一，基本上都是粗细骨料和水泥拌合后的材料，碳化深度增长相当缓慢，河北省某大型水库的修建于上个世纪50―60年代，到90年代末测量其碳化深度也仅仅为3―4mm，但是现在意义的混凝土，由于掺加了多种外加剂及粉煤灰等矿物材料，使得混凝土碳化深度增长非常迅速，笔者认为，问题的症结出现在碳化深度测量与强度折减环节上。曾有人这样说“凡是掺了粉煤灰的混凝土用回弹法测定的强度多不合格”，这些话虽然有失偏颇，但是也反映出现行的规程对现代水工混凝土确实已经很不适用了。
混凝土碳化的原理是混凝土中的Ca(OH)2和潮湿空气中的CO2反应生Ca(CO)3，称作碳酸盐化，简称碳化。碳化都从表面开始，逐渐向内部深入。碳化后的混凝土表面硬度会增大，在没有大量使用外加剂及粉煤灰以前，现行规程的测强曲线还是较为精确的，但是使用材料发生了变化，所以碳化深度对强度的折减计算也应当及时修正，笔者认为应当从两个方面对现行的混凝土强度换算值进行修正：
（1）对不同龄期的混凝土强度换算值分别制定曲线
现代意义的混凝土因为掺加了粉煤灰等矿物材料，对于同一构建来说，不同龄期意味着碳化深度相差极为悬殊，但是回弹值却无明显变化，因此应当根据不同龄期、不同碳化深度分别建立龄期――碳化深度――强度换算曲线。
（2）对不同粗骨料的混凝土分别制定回弹曲线
如前所述，混凝土的强度是由水泥浆包裹粗骨料的粘结强度所决定的，而回弹法测定的是水泥浆的硬度，对于相同的水泥浆包裹不同的粗骨料，其混凝土强度显而易见是不同的，但是测定的水泥浆回弹硬度是相同的，因此，笔者认为应当根据不同的粗骨料品种，建立不同的回弹强度换算曲线。
参考文献：
【1】 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23―2001
【2】 《预拌混凝土》GB/T14902―2003