混凝土取样钻芯机(用回弹仪检测混凝土强度的基本原理和应用原则)

一、综合讲述：

弹的距离也就是回弹值。目前国内广泛使用的回弹仪是指针式示读回弹仪，被广泛应用于建筑施工、市政工程和路桥建设等施工过程的混凝土抗压强度检测。但由于没有数据记录和处理功能，在使用过程中需要由操作人员来完成检测和记录工作，需要进行大量的人工处理，影响了检测结果的客观性。

在工程质量监督检测与控制过程中，随着监督检测手段的不断完善，检测仪器的不断发展，质量监督检测工作的科技含量也在不断加大。国内外已逐步采用数字式混凝土抗压强度检测系统取代指针式测试系统。

混凝土抗压强度是决定混凝土质量的一个重要指标，与混凝土结构的健康现状和耐久性密切相关。通常抗压强度越高，结构的承载能力越强，健康状况和耐久性也越好。因此检测混凝土的抗压强度，是判断混凝土质量的重要手段。

对于新浇筑或既有的混凝土结构，检测其抗压强度最准确、最没有争议的办法是在结构上钻芯取样，带回实验室，在压力机上测试样块的抗压强度，以此确认混凝土结构的抗压强度。这是至今为止最准确、最直观、最可靠的检测方法。但这种方法有很多的局限性，首先钻芯取样会对混凝土结构造成一定的破坏，可能影响到结构安全性；其次检测周期较长，费用较高，无法在现场快速推断混凝土的质量是否满足设计要求。

用回弹仪现场检测混凝土结构的强度，可以弥补钻芯取样法的不足，两者配合使用，可以减少取样的数量，将对混凝土结构的破坏控制在最小的程度，降低成本，提高效率。

回弹仪是瑞士的施密特先生（E. Schmide）于1948年发明的，它用一个弹簧驱动的弹击锤弹击与混凝土接触的弹击杆，从而给混凝土施加动能，混凝土表面受到弹击后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，也就是回弹值。

二、回弹仪的工作过程：

1.弹击杆伸出与混凝土表面接触，同时挂钩将弹击锤锁住；

2.将回弹仪向混凝土表面推压，使弹击拉簧拉伸；

3.当拉簧被拉伸到极限时，挂钩释放，弹机锤在拉簧的作用下撞击弹击杆；

4.弹机锤撞击弹机杆后并被回弹，带动指针滑块记录回弹距离。

三、回弹仪的局限性：

回弹值实际上反映的是混凝土的表面硬度。混凝土表面硬度与强度有一定的相关性，因此，通过一系列换算，能够用回弹值推导出混凝土的强度。

从回弹仪的基本工作原理看，通过回弹距离推断混凝土的强度有很大的局限性，因为回弹距离与弹击锤的动能和动能被吸收的方式有关。弹击锤的一部分动能在其运动过程中被机械摩擦吸收，这部分动能与回弹距离无关。另一部分动能在弹击过程中被混凝土吸收，这部分动能与回弹距离直接相关。混凝土吸收的能量与其应力-应变有关，也就是与混凝土的强度和硬度相关。强度和硬度都较低的混凝土所吸收的动能比强度和硬度都较高的混凝土所吸收的动能多，作用于弹击锤使其回弹的动能就少，因此回弹距离短。这样就带来了一个问题，如果混凝土的强度相同而硬度不同，回弹仪的回弹距离就可能不同，因此测定的强度也有可能不同的。同理，如果混凝土的强度不同而硬度相同，回弹距离有可能是相同的，因此测定的强度也可能是相同的。更有甚者，如果混凝土的强度低而硬度高，回弹仪测得的强度可能大于那些强度高而硬度低的混凝土。

由于回弹仪仅仅作用于混凝土表面的一点，因此，弹击点附近混凝土的性能对测量结果影响很大。如果弹击点刚好位于一个硬度较大的骨料之上，测得的回弹值就会较大。同样，如果弹击点刚好打在一个空穴之上，由于该点的硬度较低，因此回弹值就会较小。如果弹击点刚好打在钢筋之上且混凝土保护层较薄，此点的硬度会较大，测得的回弹值也会较大。由此可见，单次测量的误差可能很大。

从混凝土的角度看，对回弹值的影响主要来源于混凝土的表层，混凝土内部的性能对回弹值影响较小。因此如果混凝土表面有碳化层，由于碳化层的密实度较高，硬度较大，因此测得的回弹值也就较大。还有，干燥的混凝土表面测得的回弹值会比潮湿表面测得的回弹值大，因此用吸水率较大的木模板浇筑的混凝土，回弹仪测得的强度有可能大于用钢模板浇筑的混凝土，尽管其强度可能是相同的，甚至钢模板浇筑的混凝土的强度更大些。

混凝土表面的纹理也会影响回弹值。如果表面较粗糙，在弹击时可能会造成表面局部出现微小的开裂或破碎，从而吸收的动能较大，使回弹距离减少，导致测得的强度与实际强度不符。

回弹仪撞击混凝土表面的入射角度会影响混凝土对动能的吸收，从而影响回弹距离。对于同一个混凝土结构，垂直入射和倾斜入射，测得的回弹距离是不同的，因此测得的强度也是不同的。

被测混凝土结构的稳定性也会影响测量结果，如果在弹击瞬间结构发生震动，会影响对动能的吸收，从而影响回弹距离，因此影响测量结果。

检测时，要将混凝土表面打磨光滑平整；回弹仪与被测面保持垂直；

四、使用回弹仪时应遵循的原则：

正因为回弹仪工作原理上的先天不足，国家颁布的回弹法行业标准《JGJ／T23—2001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中明确规定测量时适应遵循的原则:

1，为避免单点测量出现较大的误差，必须将被测结构分成若干个测区且测区数不应少于 10 个。每个测区内选择16个测点，测得16个回弹值，将最大的3个和最小的3个剔除，剩余10个的算数平均值作为该测区的测量结果，从而降低测量误差。

2，测点不应选在气孔、外露的骨料上。据外露的钢筋和预埋件的距离不应小于30mm，从而尽可能避免这些因素对测量结果的影响。

3，同时要测量混凝土表面的碳化深度，根据碳化深度对测量结果进行换算调整。

4，保持回弹仪与被测混凝土表面水平垂直，如果无法水平垂直，要根据入射角度对测量结果进行换算调整。

5，为尽可能获得准确的结果，要根据实际情况正确选择测强曲线对测量结果进行换算调整。

五、综上所述得出结论：

回弹仪尽管存在一些先天不足，但如果严格按照规范来操作和换算，还是能够取得令人满意的结果的。如果能与现场钻芯取样结合起来使用，一方面可以减少取样数量，另一方面也可以提高回弹仪测量的准确性。