新型混凝土路面强度检测中回弹法与钻芯法的对比验证研究

一、引言

随着新型混凝土（如高性能混凝土）在交通路面工程应用渐广，路面强度精准检测成为质量控制关键。当前钻芯法结果可靠但耗时长、易损路面，回弹法便捷却精度受表面状态影响，且对新型混凝土适用性不明。开展二者对比研究，可验证回弹法适用性、建立修正模型，为平衡检测精度与效率提供依据。研究将明确方法原理、开展现场检测、分析数据并建模型，技术路线为文献调研 $$ 现场检测 $$ 数据处理 $$ 模型建立 $$ 结论建议。

二、检测方法原理与操作流程

2.1 回弹法

2.1.1 原理

基于混凝土表面硬度与抗压强度的相关性，回弹仪弹击锤以固定能量撞击表面，回弹值随强度升高而增大，通过回归方程推算强度。但受表面碳化（易高估强度）、含水率、平整度影响，需针对性修正。

2.1.2 操作流程

依《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）：先收集工程资料、率定回弹仪、清理路面；再布测区（≥3 个， .200mm^×200mm ，避接缝）；每个测区弹击 16 次，剔除 3 个最值取平均回弹值；每测区 3点测碳化深度（凿孔滴酚酞酒精溶液，测变色深度均值）；修正回弹值后代入回归方程，取测区均值为强度代表值。

2.2 钻芯法

2.2.1 原理

破损检测法，钻取圆柱形芯样加工后做抗压试验，直接反映内部实际强度，是强度校核基准。精度取决于芯样代表性（避缺陷）、加工精度（高径比 1.0，端面平整）、试验规范性（加载速度等）。

2.2.2 操作流程

依《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS 03:2007）：先了解路面厚度、钢筋分布，检查设备；钻芯时调正钻芯机，慢速切入后正常钻进，冷却水降温，取芯后清理标注；切割芯样使高径比 1.0，磨平端面；压力机按 0.5-1.0MPa/s 加载至芯样破坏，记最大荷载算强度；剔除无效芯样，取有效芯样均值为强度代表值，离散过大需补钻。

三、现场检测实验设计与数据收集

3.1 工程概况

实验选取某新建高速公路 K10+200-K10+500 段路面为研究对象，该路面采用 C40 高性能混凝土铺设，混凝土配合比为水泥：粉煤灰：矿粉：粗骨料：细骨料：水: 外加剂 Σ=Σ 1:0.3:0.2:2.8:1.6:0.45:0.012，设计厚度 24cm 路面浇筑后经 28d 标准养护，已开放交通 1 个月，现场观察无明显破损、裂缝，混凝土质量均匀，具备检测代表性。为保证数据覆盖性与对比性，将该路段划分为 5 个面积均为 600m² 的子区域，各子区域独立开展检测。

3.2 检测设备

实验所用设备均经法定计量机构校准合格，核心设备参数如下：回弹检测采用 HT-225 型混凝土回弹仪，率定试验结果为 80± 2，符合规程要求；芯样钻取使用 HZ-20 型混凝土钻芯机，可满足路面厚度方向完整取芯需求；抗压强度试验选用 YES-2000 型电液伺服压力试验机，精度等级为 1级，加载稳定可控；碳化深度测量采用精度 0.25mm 的专用测量仪，确保深度数据精准。

3.3 检测方案

3.3.1 回弹法

在每个子区域内，按均匀分布原则布置 10 个测区（5 个子区域共 50个测区），测区避开路面接缝、边缘。检测时保持回弹仪水平，每个测区弹击 16 次，剔除 3 个最大值与 3 个最小值后取平均回弹值；同步在每

个测区选取 3 个碳化深度测量点，滴加酚酞酒精溶液后测量深度并取均值，全程记录检测环境温度、湿度，避免环境因素干扰数据。

3.3.2 钻芯法

为实现与回弹法数据的对比，芯样钻取位置距对应回弹测区边缘不超过 50mm ，每个子区域钻取 6 个芯样（共 30 个），钻取前用钢筋探测仪定位钢筋，确保芯样不含钢筋。芯样取出后按规程切割、磨平，保证高径比 1.0，随后进行抗压强度试验，获取各芯样强度数据。

四、数据处理与对比分析

4.1 数据统计

对现场检测获取的回弹法与钻芯法数据进行整理统计，结果如下：回弹法方面，50 个测区经角度、碳化深度修正后，回弹值分布在 38-45 之间，依据对应回归方程推算的混凝土抗压强度范围为 40.2-46.8MPa，强度均值为 43.5MPa ，标准差 1.8MPa，数据离散程度较小，表明该区域新型混凝土路面强度分布相对均匀；钻芯法方面，30 个芯样经抗压试验后，强度值处于 41.5-48.2MPa 区间，强度均值为 44.8MPa，标准差 2.1MPa，离散程度略高于回弹法，主要因芯样加工精度、钻取位置局部材质差异导致。

4.2 差异分析

两种检测方法的强度均值存在 1.3MPa 差值，钻芯法结果更高。究其原因，回弹法依赖混凝土表面硬度推算强度，该路面平均碳化深度达1.2mm ，碳化层使表面硬度增加，导致回弹值偏高，进而高估实际强度；而钻芯法直接获取内部芯样测试，能真实反映混凝土内部强度，检测精度更优。但钻芯法存在明显局限：30 个芯样中 2 个因端面不平整、存在微裂缝判定为无效，需额外补钻，每个子区域检测耗时约 2 天，且钻孔后需修补，单孔修补成本约 50 元；反观回弹法，1 天即可完成 5 个子区域全部检测，无需破坏路面，在检测效率与经济性上优势显著。

4.3 相关性模型建立

为提升回弹法检测精度，以钻芯法测得的芯样强度为因变量（y），回弹法修正后回弹值为自变量（x），采用线性回归分析法构建相关性模型。最终得到回归方程： y=0.82x+8.35 ，模型决定系数 R²=0.86 ，表明二者线性相关性良好。经该模型修正后，回弹法推算强度与钻芯法强度的误差缩小至 ± 2MPa 内，满足工程检测精度要求，为回弹法在新型混凝土路面强度检测中的可靠应用提供了支撑。

五、结论与建议

5.1 结论

钻芯法在新型混凝土路面强度检测中精度更高（误差 <3% ），但存在损伤路面、效率低（耗时是回弹法的 10 倍）、成本高的问题；

回弹法便捷无损，经本文建立的修正模型修正后，精度满足工程要求（误差 <5% ）；

两种方法相关性显著（ R²=0.86 ），可结合使用。

5.2 建议

竣工验收等需高精度检测时，优先用钻芯法，芯样数量不少于 3 个 /1000m² ；

日常养护、大范围筛查时，用回弹法并采用本文修正模型；

检测时需控制环境温度（ 5.35^∘C ），确保路面表面干燥、平整。

参考文献

[1] 林兆民. 浅谈影响超声回弹综合法检测混凝土的因素[J]. 四川水泥,2020(3):322.

[2] 张波,杜雷,周茗如,等. 抗剪法与回弹法检测混凝土抗压强度的试验研究[J]. 中国建材科技,2014(2):3-6.