回弹法检测混凝土JGJ23-2011

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1、回弹法检测混凝土强度回弹法检测混凝土强度福建省建筑科学研究院陈松主要内容 前言-混凝土无损检测技术 回弹法的发展历程 回弹法的基本原理 回弹仪的类型、构造及工作原理 回弹仪的操作、保养及检定 检测技术及数据处理 结构或构件混凝土强度的计算 回弹法检测混凝土强度的影响因素前言-混凝土无损检测技术 混凝土无损检测技术是以电子学、物理学、计算机技术为基础的测试仪器，直接在材料试体或结构物上，非破损地测量与材料物理、力学、结构质量有关的物理量，藉材料学、应用力学、数理统计和信息分析处理等方法，确定和评价材料和结构的弹性、强度、均匀性与密实度等的一种新兴的测试方法。 结构混凝土无损检测技术工程应用，主要

2、有结构混凝土的强度、缺陷和损伤的诊断测试，而钢筋的位置、直径和保护层厚度，以及钢结构焊缝质量检测也得到比较广泛的应用，随着新技术的开发，结构水渗漏、气密性和保温性能、钢筋腐蚀程度的检测也日益得到重视。 无损检测技术的应用，已遍及建筑、交通、水利、电力、地矿、铁道等系统的建设工程质量检测与评估，正如国际上权威人士早就预言的混凝土工程应用无损检测技术程度，是标志着一个国家对结构工程验收和质量检测技术的高低，正说明了发展无损检测技术的必要性和实际意义。无损检测技术的特点 无损于材料、结构的组织和使用性能； 可以直接在试体或结构上，对质量或强度进行重复、全面的检测，弥补了因各种因素影响造成材料试件与结

3、构物质量差别的缺点； 选用不同的方法，检测和判别结构表层和内部的质量或损伤，操作简便、迅速； 随着信息处理技术的发展，有利于实现在线检测和生产自动化。结构混凝土强度非破损检测 非破损检测混凝土强度的方法，是以检测的物理量与混凝土标准强度之间的相关性为基本依据，按相关的数学关系式推定结构混凝土的实际强度或现场强度。目前，我国已制订的技术规程有回弹法、超声回弹综合法、钻芯法和拔出法，上述技术已得到了推广使用。回弹法的发展历程 1948年瑞士施米特(E.Schmidt)发明了回弹仪 我国自50 年代中期开始采用回弹法测定现场混凝土抗压强度 ，1966年3月出版了混凝土强度的回弹仪检测技术一书 。 1

4、985年颁布了回弹法评定混凝土抗压强度技术规程(JGJ23-85)，1992年修订为行业标准：回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 (JGJ/T23-92) ，现行版本号为JGJ/T23-2001。回弹法的基本原理 回弹法是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆（传力杆），弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值（反弹距离与弹簧初始长度之比）作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。由于测量在混凝土表面进行，所以应属于一种表面硬度法，是基于混凝土表面硬度和强度之间存在相关性而建立的一种检测方法 。回弹法的原理示意图xl 混凝土受冲击后产生瞬时弹性变形，其恢复力使重锤弹回，当重锤被弹回到

5、x位置时所具有的势能ex为：221lEes 当重锤被拉到冲击前的起始状态时，若重锤的质量等于，则这时重锤所具有的势能e为：221xEesx 所以重锤在弹击过程中，所消耗的能量e为： )(1 22222lxexElEessl令 R=x/l ，在回弹仪中，l为定值，所以R与x成正比，称为回弹值。将R代入上式得： EeEeRx/1 从上式中可知，回弹值R等于重锤冲击混凝土表面后剩余的势能与原有势能之比的平方根。简而言之，回弹值R是重锤冲击过程中能量损失的反映。 能量主要损失在以下三个方面： 混凝土受冲击后产生塑性变形所吸收的能量； 混凝土受冲击后产生振动所消耗的能量； 回弹仪各机构之间的摩擦所消耗的

6、能量。 在具体的检测中，上述两项应尽可能使其固定于某一统一的条件，例如，试体应有足够的厚度，或对较薄的试体予以加固，以减少振动；回弹仪应进行统一的计量率定，使冲击能量与仪器内摩擦损耗尽量保持统一等。因此，第一项是主要的。 根据以上分析可以认为，回弹值通过重锤在弹击混凝土的前后能 量变化，既反映了混凝土的弹性性能，也反映了混凝土的塑性性能。回弹仪的类型、构造及工作原理 类型名 称 冲击能量 主要用途小型 L型0.735J 小型构件及刚度稍差的混凝土或胶凝制品 、烧结材料和陶瓷 中型 N型2.207J 普通混凝土构件 摆式P型0.883J 轻质建筑材料、砂浆、饰面等、低强胶凝制品 大型 M型29.

7、40J 大型实心块体、机场跑道及公路面的混凝土 目前普遍应用于混凝土强度检测的中型回弹仪是一种指针直读的直射锤击式仪器，其构造如图所示。 仪器工作时，随着对回弹仪施压，弹击杆徐徐向机壳内推进，弹击拉簧被拉伸，使联接弹击拉簧的弹击锤获得恒定的冲击的能量e，当仪器水平状态工作时，其冲击能量e可由下式计算： JlEes207. 21000/75785. 0212122 回弹仪工作状态弹击锤脱钩后的状态61.5mm弹击锤脱钩前的状态75mm 2、影响回弹仪检测性能的主要因素 机芯主要零件的装配尺寸 机芯主要装配尺寸是指：弹击拉簧的工作长度L0，弹击锤的冲击长度Lp以及弹击锤的起跳位置。 弹击拉簧的工作

8、长度L0 拉簧座后端沿口至弹击锤挂簧孔边缘大面间的距离。 L061.5mm，回弹值偏高；L075mm，回弹值略偏低；Lp75mm，回弹值略偏高；但对钢砧率定值的影响不大 。 弹击锤的起跳位置 弹击锤的起跳位置通过回弹仪检定器检查，其起跳位置与脱钩点密切相关，即起跳点应位于刻度尺上的“0”处，此时弹击锤的脱钩点应位于刻度尺上的“100”处。弹击锤起跳位置的变化，是由于拉簧的拉伸长度或弹击锤的冲击长度的变化所引起的。试验表明，当回弹值较低的时候，对起跳点的变化不敏感，而当回弹值较高时，则对起跳点的变化比较敏感。 起跳点的变化对钢砧率定值的影响比较大。 机芯三个装配尺寸对回弹值变化的定性关系仪器状态

9、机芯装配尺寸仪器工作时的状态回弹值变化L0Lp脱钩点弹击拉簧LLp起跳点标准61.575“100”自由7575“0”标准L07575“0”偏低61.5冲压75偏高Lp61.575“100”冲拉75“0”偏高75冲压75“0”偏低脱钩位置61.575“100”冲拉7575“100”冲压75“0”偏高 主要零件的参数 拉簧刚度 根据冲击能量为2.207J的要求，拉簧刚度应为785.0N/m。试验表明，随着拉簧刚度的增加，其混凝土上的回弹值降低，原因在于拉簧刚度增加后，弹击锤的冲击能量也增大，作用于混凝土表面后使得混凝土塑性变形的能量增加，反而导致混凝土回弹值下降。但对钢砧的率定值影响较小。 弹击杆

10、前端的球面半径 弹击杆前端的球面半径标准值r=25mm。随着r的增大，在混凝土表面的回弹值相应增加，并且对于表面硬度较高的混凝土影响更大。这是因为，当弹击杆前端球面半径越大，则弹击杆的弹击端面越平，其作用于混凝土的单位面积越大，从而使得冲击能量作用于混凝土表面时混凝土产生的塑性变形越小而弹性变形越大，回弹值因此增大。 由于回弹仪弹击在钢砧上产生的主要是弹性变形，因此弹击杆前端球面半径的变化对钢砧率定值的影响较小。 指针长度和摩擦力 指针上示值刻线应位于指针块的正中，示值刻线至指针片端部的水平投影距离应为20mm。 指针摩擦力是指在机壳刻度槽中指针块在指针导杆上推动时的摩擦力f，要求f=0.5N

11、0.8N。如果指针摩擦力过小，回弹时指针出现滑动，使回弹值偏高；如果摩擦力过大，影响弹击锤的回弹，使回弹值偏小。 影响弹击锤起跳位置的有关零件 缓冲压簧。缓冲压簧位于弹击杆和中心导杆之间，可通过它来调节弹击锤的冲击长度。同时，由于缓冲压簧的存在，使得弹击拉簧在拉长时，缓冲压簧受到压力，会被压缩。为了保证弹击锤的冲击长度等于75mm，必须保证缓冲压簧的压缩长度。缓冲压簧的压缩长度主要取决于：缓冲压簧的刚度、复位压簧的刚度、弹击拉簧的刚度以及脱钩时挂钩与弹击锤挂钩处的摩擦力。 弹击锤脱钩时，挂钩尾部与导向法兰上平面之间孔隙的大小也影响弹击锤的起跳点。应使脱钩尾部与法兰上表面的孔隙最小且保持一致。