论回弹法应用于陶瓷砖无损检测的可行性

发布日期：2023-05-26 15:42　　　浏览次数：次

1引言

20 世纪中上期，施密特(E．Schmidt)设计出“史密特锤”[1]，也就是回弹仪[2]，基本原理是利用弹簧通过传力杆连接的重锤打击被测物体的表面，被反弹的重锤又通过中心导杆的链接测出反弹距离，它与弹簧在自然状态下的长度比值即为回弹值。回弹法作为间接反应被测物体强度的一种方法[3]，因其操作相对简便、不破坏构件结构、检测效率较高等优点[4]已经被广泛用在混凝土强度检测中，并逐步往砂浆、烧结砖及其古建筑等方面进行推广[5-8]。但回弹法在陶瓷砖强度检测中的应用则没有相关报道，因此本文拟重点探讨回弹法在陶瓷强度检测中应用的可行性。

目前，陶瓷砖的强度检测一般按照 GB/T3810.4-2006《陶瓷砖试验方法》标准进行试验和评定[9]，但使用此方法存在如下问题：

⑴现场检测困难，对于瓷砖已经铺贴完毕的工程项目，如需要对陶瓷砖的强度进行再次判定，则显得尤为困难或不可能实现；

⑵不利于大批量检测，如果按照现有标准对大量的陶瓷砖进行强度检测，不仅工作量大，而且会造成较大经济损失。

综合上述两个方面，可以考虑采用无损检测 - 回弹法来进行陶瓷砖强度的检测。本文拟分析找出将回弹法应用于陶瓷砖强度检测可能出现问题，并提出相对应解决办法和较为可行的陶瓷砖回弹法测强技术方案。

2 回弹法在建筑材料中的应用

回弹法在建筑材料中主要应用于混凝土、烧结砖、砂浆三种材料的工程现场检测，其基本的检测过程如下：

⑴回弹法检测混凝土强度。首先进行布置测区和避开预埋件且规划均匀的测点，使用经过率定检测合格的回弹仪[10]对表面无缺陷、干燥的混凝土进行测试，将回弹值结果最大和最小三点去掉，避免内部钢筋和孔隙缺陷影响，接着量出混凝土的碳化深度，依据混凝土碳化深度对回弹值进行修正，最终建立相应强度的回弹曲线，确定样品的强度；

⑵回弹法检测砂浆强度。采用回弹法检测砂浆强度的过程与检测混凝土强度的过程基本一致，只是在测区和测点的布置方面略有不同，在实际工程中，砂浆往往是与砖构成砌体，为了更为准确地反映砂浆的回弹值，砂浆回弹测区、测点的选择需要尽可能避开砖的边缘，并对灰缝进行打磨减少误差；

⑶回弹法检测烧结砖强度。采用回弹法检测砂浆强度的过程与检测混凝土强度的过程基本一致，只是在烧结砖不用考虑碳化深度对其表面硬度的影响，无需测量碳化深度，可以依据回弹值直接建立回弹曲线。

回弹法在这三类材料中应用较为成熟，都有相应的标准及测试方法，可以用于实际的工程检测。由于陶瓷砖有其固有特性，不能简单地套用其他材料的回弹测试方法，需要进行一定的改进。下面分析将回弹法应用于陶瓷强度检测可能会出现的一些问题以及改进措施。

3 回弹法检测陶瓷强度的注意事项

陶瓷砖最为显著的特点是厚度薄、脆性大，经探索性试验发现如果采用传统的回弹法进行陶瓷砖强度测试，极易出现瓷砖被破坏、数据稳定性较差等问题，因此需要对传统的回弹法进行一些改进，以便能够适用于陶瓷砖的强度检测，下面从样品选择、仪器的改进、测点布置及数据处理、测强曲线的选定四个方面进行分析。

3.1 陶瓷砖样品的选择

陶瓷砖样品的选择应该注意如下一些问题：

⑴对于被测的陶瓷砖，首要要求是其表面要完整有效，当出现落渣、粘渣、泥渣等现象时，需要进行磨平处理；

⑵陶瓷砖必须是处于相对干燥状态，检测之前都要统一进行烘干；

⑶陶瓷砖整体应该具有较好的匀质性，内部不能有缺陷，避免对回弹值产生影响；

⑷陶瓷砖的厚度会对陶瓷砖的回弹值有一定的影响，样品分类应该考虑厚度；

⑸不同批次陶瓷砖由于原料、工艺的差异不同，最终产品的强度亦有所不同，检测时应选用多批次的产品以保证多样化，建立普适的测强曲线。

3.2 回弹法仪器的改进

回弹法应用于陶瓷砖强度检测可能需要进行的改进有如下两方面：

⑴增加陶瓷砖固定装置，由于陶瓷砖厚度一般很薄，用回弹仪测量时会因为冲击能量较大产生反向作用力而回弹震颤，从而产生冲击损失，降低回弹值[7]，导致

数据误差大，因此需要设计一个固定装置，保证检测过程中瓷砖的稳定性，同时还要避免装置自身可能对回弹检测造成影响；

⑵回弹仪冲击能量的选择及改进，不同的材料使用的回弹仪冲击能量也有所不同，混凝土回弹仪冲击能量为 2.207J[13]，烧结砖回弹仪冲击能量为0.735J[14]，砂浆回弹仪冲击能量为 0.197J[7，15]，前两者用于陶瓷砖时，由于冲击能量过大导致陶瓷砖发生震颤甚至破裂；虽然砂浆回弹仪不会出现上述问题，但仍然存在改进的潜力；回弹仪的改进主要集中在冲击能量和测量精度两方面，适当的减少冲击能量，可以通过尝试改变回弹仪能量额定值以及前端弹击杆受力面积来实现，精度方面可以考虑使用结合数显的方式来提高。

3.3 测点的布置及数据处理

⑴测点的布置，如图 2 所示，回弹区域为陶瓷砖的两个侧面，在两个侧面进行均匀布点，选择测点的区域需要距离边缘 50mm，且点与点之间的距离不应小于20mm，测点的数量遵循上述原则以及实际情况来确定测点数量，每个测点的回弹次数可定为 3 次；

⑵回弹数据处理，在混凝土回弹测试中，一般选择去掉最大值和最小值各三组，这是因为混凝土中存在较大的石子和孔隙，严重影响回弹值的准确性，但陶瓷砖的匀质性较好，不存在砂石子以及较大孔隙，因此可以考虑只去掉一组最大值和最小值即可；但对于异常值不能简单处理，需要进行分析后再处置，以免出现推定结

果偏大或偏小的情况；每块陶瓷砖回弹值取值如下式：

3.4 测强曲线的选定

回弹法测定强度最终是通过标准曲线来进行确定。利用数据分析软件，如 SPSS 或 Origin 对回弹值和陶瓷砖实际强度值进行回归分析，其回归方程是利用最小二乘法原理计算得到，接着对回归方程数据结果比较，分析曲线的相关系数和决定系数，并借助相对误差（δ≤±15%）和相对标准差（er≤18%）评价测强曲线的精度，最终得到优选的测强曲线用于瓷砖强度检测。

常用回归分析方程如表 1 所示。