中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
任何一個土木工程項目的質(zhì)量安全，都涉及原材料、結(jié)構(gòu)、施工、竣工、運營及養(yǎng)護等多個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題，都會影響到工程的質(zhì)量安全，甚至引發(fā)工程災(zāi)害。因此，工程建設(shè)的每一步都必須進行質(zhì)量及安全檢測，保證工程的安全施工；竣工后的運營、養(yǎng)護管理嚴(yán)重影響工程的使用壽命，長期的工程監(jiān)測是確保工程質(zhì)量及安全的主要手段。
土木工程檢測應(yīng)用
土木工程檢測技術(shù)的運用非常廣泛，從工程的勘察、設(shè)計、施工及運營等不同的階段，需要對工程質(zhì)量安全的不同參數(shù)進行檢測。由于各種因素的影響，需要正確評價工程材料、結(jié)構(gòu)、施工的可靠等級，以便進一步采取措施，這就離不開完善的結(jié)構(gòu)檢測與評價技術(shù)。土木工程的檢測是工程質(zhì)量可靠性鑒定工作中的重要環(huán)節(jié)，內(nèi)容一般有原材料、結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施檢測、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸和鋼筋位置及直徑的檢測、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的開裂和變形情況檢測、施工過程中基礎(chǔ)環(huán)節(jié)、工程驗收整體結(jié)構(gòu)檢測以及后期的運營環(huán)節(jié)檢測等。
一、原材料及結(jié)構(gòu)檢測
原材料及結(jié)構(gòu)檢測是利用儀器設(shè)備對結(jié)構(gòu)物或試驗對象，以各種試驗技術(shù)為手段，在施加各種作用（荷載，機械擾動、模擬地震風(fēng)力、溫度、變形等）的工況下，通過量測和試驗對象工作性能有關(guān)的各種參數(shù)（應(yīng)變、變形、振幅、頻率等）和試驗對象的實際破壞形態(tài)，來評定試驗對象的剛度、抗裂度、裂縫狀態(tài)、強度、承載力、穩(wěn)定和耗能能力等，確保工程材料的安全性能。目前用于土木工程建設(shè)的材料很多，但是最主要的還是混凝土及鋼材，其他的都是輔助性材料，用來提高混凝土或鋼材的強度，以適應(yīng)不同的工程質(zhì)量需求。
（一）混凝土結(jié)構(gòu)檢測
混凝土，簡稱為“砼”，是由膠凝材料將骨料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。通常講的混凝土是指用水泥作膠凝材料，砂、石作骨料；與水（可含外加劑和摻合料）按一定比例配合，經(jīng)攪拌而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，是目前土木工程中應(yīng)用最廣的材料：
混凝土在土木工程中的應(yīng)用可以追溯到古老的年代，其所用的膠凝材料主要為黏土、石灰、石膏、火山灰等。自19世紀(jì)20年代出現(xiàn)了波特蘭水泥后，由多種材料配制成的混凝土具有工程所需要的強度和耐久性，而且原料易得，造價較低，特別是能耗較低，因而用途極為廣泛。60年代以來，混凝土中廣泛應(yīng)用減水劑，出現(xiàn)了高效減水劑和相應(yīng)的流態(tài)混凝土；高分子材料逐漸進入混凝土材料領(lǐng)域，出現(xiàn)了聚合物混凝土；隨著土木工程使用要求的提高，多種纖維被用于分散配筋的纖維混凝土。
由于混凝土是水泥、石灰、石膏等無機膠凝材料與水拌和使混凝土拌合物具有可塑性通過化學(xué)和物理化學(xué)作用凝結(jié)硬化而產(chǎn)生強度?；炷涟韬陀盟羞^量的酸、堿、鹽和有機物都會對混凝土產(chǎn)生有害的影響，而且集料在起到填充作用的同時，對混凝土的容重、強度變形等性質(zhì)有重要影響。為改善混凝土的某些性質(zhì)，常在混凝土中加入外加劑，為改善混凝土拌合物的和易性或硬化后混凝土的性能，節(jié)約水泥，在混凝土攪拌時也可摻入磨細的礦物材料——摻合料。
因此，混凝土中水、外加劑、集料及摻合料等性質(zhì)和數(shù)量，影響混凝土的強度、變形、水化熱、抗?jié)B性和顏色等。如果混凝土的一些物理、化學(xué)及力學(xué)性質(zhì)達不到土木工程設(shè)計要求，就會存在工程質(zhì)量安全隱患，在使用之前，必須進行檢測。
1. 混凝土強度
凝土強度有立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、抗拉強度?；炷恋目估瓘姸鹊停挥谢炷量箟簭姸鹊?110 - 1/20，隨著混凝土強度等級的提高，比值有所降低(‘)通常我們所說的混凝土強度主要是指混凝土的抗壓強度，其強度等級以混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值劃分，采用符號c與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（單位以N/rrirri2或MPa計）表示。20世紀(jì)初水灰比等學(xué)說的實驗成功，初步奠定了混凝土強度的理論基礎(chǔ)?；炷劣不蟮淖钪匾牧W(xué)性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應(yīng)力的能力。
混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)之一是抗壓強度，通常指混凝土軸心抗拉強度，是指試件受拉力后斷裂時所承受的最大負荷載除以截面積所得的應(yīng)力值，即試件抗壓強度(MPa)=試件破壞荷載(N)/試件承壓面積(IIlII12)。從混凝土強度表達式不難看出，混凝土抗壓強度與混土用水泥的強度成正比，按公式計算，當(dāng)水灰比相等時，高標(biāo)號水泥比低標(biāo)號水泥配不變時，用增加水，泥用量來提高混凝土強度是錯誤的，此時只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收縮縮和變形。所以說，影響混凝土抗壓強度的主要因素是水泥強度和水灰比，控制好混凝土質(zhì)量，最重要的是控制好水泥質(zhì)量和混凝土的水灰比兩個主要環(huán)節(jié)。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養(yǎng)護，都直接影響混凝土的強度?，F(xiàn)場檢測混凝土強度的檢測方法很多，如鉆芯法、拔出法、壓痕法、射擊法、回彈法、超聲法、回彈超聲綜合法、超聲衰減綜合法，射線法、落球法等。射擊法可到一定深度，但也不是全部，且屬破壞檢測，而且有一定的危險性；取芯法，最直觀的反應(yīng)結(jié)果，但是破壞最大，且代表性亦有限。回彈法要求混凝土勻質(zhì)，否則碳化表層對結(jié)果影響較大，也就是無法檢測內(nèi)部，是無損檢測；超聲回彈綜合法，可以判別混凝土的勻質(zhì)性，內(nèi)部缺陷等，也屬于無損檢測。
2. 強度檢測方法——回彈法
回彈法是用一彈簧驅(qū)動的重錘，通過彈擊桿（傳力桿）彈擊混凝土表面，并測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值（反彈距離與彈簧初始長度之比）作為與強度相關(guān)的指標(biāo)，來推定混凝土強度的一種方法。由于測量在混凝土表面進行，所以應(yīng)屬于一種表面硬度法，是基于混凝土表面硬度和強度之間存在相關(guān)性而建立的一種檢測方法。
由于混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間存在某種相關(guān)關(guān)系，而回彈儀的彈擊錘被一定的彈力打擊在混凝土表面上，其回彈高度（通過回彈儀讀得回彈值）與混凝土表面硬度成一定的比例關(guān)系（圖1-1）。因此以回彈值反映混凝土表面硬度，根據(jù)表面硬度則可推求混凝土的抗壓強度。 
當(dāng)有下列情況之一時，可按回彈法評定混凝土強度，并作為混凝土強度檢驗的依據(jù)之一。
(1) 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件或同條件試件數(shù)量不足或未按規(guī)定制作試件時。
(2) 當(dāng)所制作的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件或同條件試件與所成型的構(gòu)件在材料用量、配合比、水灰
(3) 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件或同條件試件的試驗結(jié)果，不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定的對結(jié)構(gòu)或
3．使用回彈儀時應(yīng)遵循的原則
國家頒布的回彈法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T23-2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》中明確規(guī)定測量時應(yīng)遵循的原則如下：
(1) 為避免單點測量出現(xiàn)較大的誤差，必須將被測結(jié)構(gòu)分成若干個測區(qū)且測區(qū)數(shù)不應(yīng)<n于10個。每個測區(qū)內(nèi)選擇16個測點，測得16個回彈值，將最大的3個和最小的3個剔除，將剩余10個的算數(shù)平均值作為該測區(qū)的測量結(jié)果，從而降低測量誤差。
(2) 測點不應(yīng)選在氣孔、外露的骨料上。據(jù)外露的鋼筋和預(yù)埋件的距離不應(yīng)小于30mm，從而盡可能避免這些因素對測量結(jié)果的影響。
(3) 同時要測量混凝土表面的碳化深度，根據(jù)碳化深度對測量結(jié)果進行換算調(diào)整。
(4) 使用回彈儀進行檢測時，要將混凝土表面打磨光滑平整，保持回彈儀與被測混凝土表面水平垂直，如果無法水平垂直，要根據(jù)入射角度對測量結(jié)果進行換算調(diào)整。
(5) )為盡可能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，要根據(jù)實際情況正確選擇測強曲線對測量結(jié)果進行換算。 <n于10個。每個測區(qū)內(nèi)選擇16個測點，測得16個回彈值，將最大的3個和最小的3個剔除，將剩余10個的算數(shù)平均值作為該測區(qū)的測量結(jié)果，從而降低測量誤差。 (2) 測點不應(yīng)選在氣孔、外露的骨料上。據(jù)外露的鋼筋和預(yù)埋件的距離不應(yīng)小于30mm，從而盡可能避免這些因素對測量結(jié)果的影響。 (3) 同時要測量混凝土表面的碳化深度，根據(jù)碳化深度對測量結(jié)果進行換算調(diào)整。 (4) 使用回彈儀進行檢測時，要將混凝土表面打磨光滑平整，保持回彈儀與被測混凝土表面水平垂直，如果無法水平垂直，要根據(jù)入射角度對測量結(jié)果進行換算調(diào)整。 (5) )為盡可能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，要根據(jù)實際情況正確選擇測強曲線對測量結(jié)果進行換算。
4．回彈儀的局限性
回彈值實際上反映的是混凝土的表面硬度。混凝土表面硬度與強度有一定的相關(guān)性，因此，通過一系列換算，能夠用回彈值推導(dǎo)出混凝土的強度。
從回彈儀的基本工作原理看，通過回彈距離推斷混凝土的強度有很大的局限性，因為回彈距離與彈擊錘的動能和動能被吸收的方式有關(guān)。彈擊錘的一部分動能在其運動過程中被機械摩擦吸收，這部分動能與回彈距離無關(guān)。另一部分動能在彈擊過程中被混凝土吸收，這部分動能與回彈距離直接相關(guān)。混凝土吸收的能量與其應(yīng)力—應(yīng)變有關(guān)，也就是與混凝土的強度和硬度相關(guān)。強度和硬度都較低的混凝土所吸收的動能比強度和硬度都較高的混凝土所吸收的動能多，作用于彈擊錘使其回彈的動能就少，因此回彈距離短。這樣就帶來了一個問題，如果混凝土的強度相同而硬度不同，回彈儀的回彈距離就可能不同，因此測定的強度也有可能不同的。同理，如果混凝土的強度不同而硬度相同，回彈距離有可能是相同的，因此測密d<1己鼠睜柏可能是相同的。更有甚者，如果混凝十的強度低而硬度高，，回彈儀測得的強度可能大于那些強度高而硬度低的混凝土。
由于回彈儀僅僅作用于混凝土表面的一點，因此，彈擊點附近混凝土的性能對測量結(jié)果影響很大。如果彈擊點剛好位于一個硬度較大的骨料之上，測得的回彈值就會較大。同樣，如果彈擊點剛好打在一個空穴之上，由于該點的硬度較低，因此回彈值就會較小、。如果彈擊點剛好打在鋼筋之上且混凝土保護層較薄，此點的硬度會較大，測得的回彈值也會較大。同樣，如果彈擊點剛好打在一個空穴之上，由于該點的硬度較低，因此回彈值就會較小。如果彈擊點剛好打在鋼筋之上且混凝土保護層較薄，此點的硬度會較大，測得的回彈值也會較大。由此可見，單次測量的誤差可能很大。從混凝土的角度看，對回彈值的影響主要來源于1昆凝土的表層，混凝土內(nèi)曾性能對回從輥璇土的角度看，對回彈值的影響主要來源于混凝主要來源于混凝土的表層，混凝土內(nèi)部的性能對回彈值影響較小。如果混凝土表面有碳化層，由于碳化層的密實度較高，硬度較大，因此測得的回彈值也就較大；干燥的混凝土表面測得的回彈值會比潮濕表面測得的回彈值，如果表面較粗糙，在彈擊時可能會造成表面局部出現(xiàn)微小的開裂或破碎，從而吸收的動能較大，使回彈距離減少，導(dǎo)致測得的強度與實際強度不符；被測混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會影響測量結(jié)果，如果在彈擊瞬間結(jié)構(gòu)發(fā)生振動，會影響對動能的)吸收，從而影響回彈距離，因此影響測量結(jié)果。
