实验二回弹法测混凝土强度

回弹法检测混凝土的强度一、实验目的1.使学生了解回弹仪的基本构造、基本性能、工作原理和使用方法。2.使学生掌握回弹法检测混凝土强度的基本步骤和方法。3.使学生熟悉和掌握回弹法检测混凝土抗压强度的技术规程，并能根据实验结果分析计算出混凝土的抗压强度。二、实验设备HT－225型混凝土回弹仪（冲击能量2.207J）；GZ16型钢砧回弹仪构造见图1。图1回弹仪构造图1.弹击杆2.混凝土构件试面3.仪器壳4.指针滑块5.刻度尺6.按钮7.中心导杆8.导向法兰9.盖帽9.压力弹簧10.卡环11.尾盖12.压力弹簧13.挂钩14.冲击杆15.缓冲弹簧16.弹击弹簧17.弹簧座18.密封毡圈19.20.调整螺栓21.紧固螺母22.弹簧片23.指针轴24.固定块25.挂钩弹簧三、实验原理及方法回弹仪法是利用混凝土的强度与表面硬度间存在的相关关系，用检测混凝土表面硬度的方法来间接检验或推定混凝土强度。回弹法是回弹仪内拉簧驱动的重锤，以一定的弹性势能，通过混凝土表面，使局部混凝土发生变形并吸受一部份弹性势能，剩余的弹性势能则以动能的形式使重锤回弹并带动指针滑块，得到重锤回弹高度的回弹值，回弹值的大小与混凝土表面的弹、塑性质有关，其回弹值与表面硬度之间也存在相关关系，回弹值大说明表面硬度大、抗压强度愈高，反之愈低。回弹法在实际应用中，一般是将混凝土抗压强度与回弹值间的对应关系，以表格的形式提供使用。由于测试方向、水泥品种、养护条件、龄期、碳化深度等的不同，所测之回弹值均有所不同，应予以修正，然后再查相应的混凝土强度关系图表，求得所测之混凝土强度。该法不能反映混凝土内部质量，是一种适用于普查混凝土强度的简便、快速的方法。四、实验操作步骤主要测试步骤：1.回弹仪率定回弹仪使用前应定期在洛式硬度为HRC60±2的钢砧上进行率定，率定的目的是为了保证回弹仪弹击动能的恒定。率定宜在气温为20±5℃条件下进行，率定时，将钢砧置于刚性较好的基础上，摆放平稳，然后回弹仪在钢砧上垂直向下进行弹击率定，率定时弹击杆应旋转4次，每次旋转90°左右，弹击3-5次，取连续3次稳定值计算回弹平均值，弹击杆每旋转一次的率定平均值应符合80±2的要求。不符合要求时，可通过顶部调整螺栓20来实现。2.测区及测点布置根据需要布置测区，每测区面积约20×20cm2，每测区弹击16点。每一构件的测区，应符合下列要求：（1）对长度不小于3m的构件，其测区数不少于10个，对长度小于3m且高度低于0.6的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个；（2）相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件边缘的距离不宜大于0.5m；（3）测区应选在使回弹仪处于水平方向，检测混凝土浇筑侧面。当不能满足这一要求时，方可选在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）测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在构件的受力部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件；（5）检测面应为原状混凝土面，并应清洁、平整，不应有、疏松层、浮浆、油垢以及蜂窝、麻面，必面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；（6）对于弹击时会产生颤动的薄壁、小型构件应设置支撑固定。结构或构件的测区应标有清晰的编号，必要时应在记录纸上描述测区布置示意图和外观质量情况。3.回弹值的测量回弹仪使用时的环境温度应为－4℃－+40℃。检测时，将弹击杆1垂直对准具有代表性的被测位置，然后使仪器的冲锤借弹簧的力量打击冲杆，根据与冲杆头部接触处的混凝土试件表面的硬度，冲锤将回弹到一定位置，可以按刻度尺上的指针读出回弹值。回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，快速复位。测区测区、测点布置见《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001），每测区面积不宜大于0.04m2，共弹击16点，同一测点只应弹击一次。回弹值的测量的具体步骤如下：（1）指针复零位操作。将回弹仪的弹击杆1顶住混凝土试面，轻压尾盖11，按钮6脱开导向法兰8，此时双手应使回弹仪抬离原先顶住的混凝土试面，弹击杆1伸出仪器壳体3，挂钩13与弹击锤4尾部勾连上，指针滑块4被导向法兰8带到刻度尺“0”位。（2）弹击操作过程。将已伸出的弹击杆1对准混凝土试件测面的测点，并保持回弹仪的中心轴线垂直于测面，然后握住仪器壳体3，一手缓慢均匀地握压尾盖11，继续施压，挂钩13与弹击锤4脱开，由于弹击拉簧16的作用，弹击锤4沿着中心导杆7向弹击杆飞速冲击，动能由弹击杆1传递给混凝土试件。（3）回弹值的读取。在弹击锤4与弹击杆1碰撞后，第一次回弹时将指针滑块4带到一定位置，此时继续扶握和压住回弹仪，保持弹击杆1抵住测面，并从刻度尺5上读取指针滑块4上刻度线所对的数值——回弹值R。如果光线微弱或狭窄处不便立即读数，可在弹击完毕，即锤与杆碰撞声终止后，按入按钮6锁住机芯，使指针滑块4保持所在位置，然后再将仪器拿到便于观察处读取回弹值，每一测点的回弹值估读至1。4.碳化深度测量（1）回弹值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值。测点不应少于构件测区数的30％，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值。当碳化深度值级差大于2.00mm时，应在每一测区测量混凝土的碳化深度。（2）用合适的工具在测区表面钻直径约15mm的孔洞，其深度略大于碳化深度，将孔洞中的粉末和碎屑除净，不得用水清洗，然后用1%酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘处。已碳化部分不变色，未碳化部分混凝土变成紫红色，当已碳化与未碳化界限清楚时，再用深度测量工具测量已碳化和未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量次数不少于3次，取其平均值，每次读数精确到0.5mm。五、实验结果及分析1.回弹值的计算测区回弹值的原始记录格式见附录A，每测区共弹击16点，16个回弹值中，分别剔除三个最大值和最小值，取余下10个回弹值的平均值为测区代表值：101101iimRR式中mR——测区平均回弹值，计算至0.1；Ri——第i个测点的回弹值。当回弹仪非水平方向测度混凝土浇筑侧面时，应按下式换算为水平方向测试时的测区平均回弹值。ammRRR式中mR—回弹仪与水平方向成角测试时测区的平均回弹值，计算到0.1；aR—按表1查出不同测试角度的回弹值修正值，计算到0.1。其取值可按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）附录C采用当回弹仪水平方面测试混凝土浇筑表面或底面时应按下式换算为测试混凝土浇筑侧面的测区平均回弹值。tatmmRRRbabmmRRR式中tmR、bmR—回弹仪测试混凝土浇筑表面或底面时的测区平均回弹值，计算到0.1；taR、baR—混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值，计算至0.1。其取值按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）附录D采用如测试时仪器既非水平方向而测区又非混凝土浇筑侧面，则应对回弹值先进行角度修正，然后再进行浇筑面修正。2.碳化深度值计算测区的平均碳化深度值按该测区所有测点的碳化深度算水平均取值。计算出的平均碳化深度值L如小于或等于0.4mm，则按无碳化（即平均碳化深度0）处理，如等于或大于6mm，则平均碳化深度值L等于6mm计算。此时可根据回弹值和碳化深度查《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）附录A，查表可得出测区混凝土强度。3.回弹法测强回归方程影响混凝土表面硬度的因素（如碳化深度、水泥品种及用量、骨料品种及用量、水泥水化程硬土含水率、构件表面温度等）都对回弹值有影响。回弹规程根据北京、陕西、重庆、成都、湘潭、天津、合肥、广州、哈尔滨及武汉等十二个地区，2000多个基本数据，选用16种回形式，51种组合，共计算了300多个回归方程，最后选定的统一测强曲线的回归方程得：cicuf,——测区混凝土抗压强度（Mpa）；mR——测区平均回弹值；iL——测区平均碳化深度（mm）；回归方程式的强度平均相对误差为±14.0%，强度相对标准差re为18.0%，相关系数r为0.87。4.混凝土实测强度评定根据工程实际情况及结构或构件混凝土强度检测评定的要求，对同批结构或构件（强度等化合比、生产工艺相同，龄期相近）可抽样评定，对单个结构或构件可单个评定。试样混凝土强度平均值ccumf（Mpa）按下式计算：nicicuccufnmf1,11)()(122,nmfnfSniccucicufccucicuf,——试样第i测区混凝土强度值（MPa），精确至±0.1MPa。它同该测区平均回弹值mR和平均碳化深度L有关。n——对单个检测的构件，取一个构件的测区数；对批量检测的构件，取被抽检测区数之和。ccufS——结构或构件测区混凝土强度的标准差（MPa），精确到0.01MPa备注：测区混凝土强度换算值是指按本规程检测的回弹值和碳化深度值，换算成相当于被测结构或构件的测区在该龄期下的混凝土抗压强度值。结构或构件混凝土强度推定值ecuf,应按下列公式确定：（1）当按单个构件检测时，以最小值作为该构件的混凝土的强度推定值：ccuecuffmin,,（2）当按批量检测时，应按下列公式中的较大值为该批构件的混凝土强度推定值，即：iLmcicuRf0358.00108.2,1002497.0ccuccuffecuSmf645.11,ccufecumfmin,2,式中：ccufmmin,——该批每个构件中最小的测区混凝土强度换算值的平均值（MPa），精确至±0.1MPa。备注：构件混凝土强度推定值是指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95%的强度值。对于按批量检测的构件，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：MPaSccuf5.4；（2）当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa：MPaSccuf5.5检测完后应填写检测报告，并应符合《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》（JGJ23-2001）附录F的规定。结构或构件混凝土强度计算表可参照附录C，有关回弹法测强的详细规定可参看《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》（JGJ23-2001）。