回彈儀的基本原理是用彈簧驅(qū)動(dòng)重錘,重錘以恒定的動(dòng)能撞擊與混凝土表面垂直接觸的彈擊桿,使局部混凝土發(fā)生變形并吸收一部分能量,另一部分能量轉(zhuǎn)化為重錘的反彈動(dòng)能,當(dāng)反彈動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成勢(shì)能時(shí),重錘反彈達(dá)到大距離,儀器將重錘的大反彈距離以回彈值(大反彈距離與彈簧初始長(zhǎng)度之比)的名義顯示出來(lái)。
回彈值是反映混凝土的表面硬度?;炷帘砻嬗捕扰c強(qiáng)度有一定的相關(guān)性,因此,通過(guò)一系列換算,能夠用回彈值推導(dǎo)出混凝土的強(qiáng)度。
從基本工作原理看,通過(guò)回彈距離推斷混凝土的強(qiáng)度有很大的局限性,因?yàn)榛貜椌嚯x與彈擊錘的動(dòng)能和動(dòng)能被吸收的方式有關(guān)。彈擊錘的一部分動(dòng)能在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被機(jī)械摩擦吸收,這部分動(dòng)能與回彈距離無(wú)關(guān)。另一部分動(dòng)能在彈擊過(guò)程中被混凝土吸收,這部分動(dòng)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(qiáng)度和硬度相關(guān)。強(qiáng)度和硬度都較低的混凝土所吸收的動(dòng)能比強(qiáng)度和硬度都較高的混凝土所吸收的動(dòng)能多,作用于彈擊錘使其回彈的動(dòng)能就少,因此回彈距離短。這樣就帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題,如果混凝土的強(qiáng)度相同而硬度不同,回彈儀的回彈距離就可能不同,因此測(cè)定的強(qiáng)度也有可能不同的。同理,如果混凝土的強(qiáng)度不同而硬度相同,回彈距離有可能是相同的,因此測(cè)定的強(qiáng)度也可能是相同的。
由于回彈儀僅僅作用于混凝土表面的一點(diǎn),因此,彈擊點(diǎn)附近混凝土的性能對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大。如果彈擊點(diǎn)剛好位于一個(gè)硬度較大的骨料之上,測(cè)得的回彈值就會(huì)較大。同樣,如果彈擊點(diǎn)剛好打在一個(gè)空穴之上,由于該點(diǎn)的硬度較低,因此回彈值就會(huì)較小。如果彈擊點(diǎn)剛好打在鋼筋之上且混凝土保護(hù)層較薄,此點(diǎn)的硬度會(huì)較大,測(cè)得的回彈值也會(huì)較大。由此可見(jiàn),單次測(cè)量的誤差可能很大。
從混凝土的角度看,對(duì)回彈值的影響主要來(lái)源于混凝土的表層,混凝土內(nèi)部的性能對(duì)回彈值影響較小。因此如果混凝土表面有碳化層,由于碳化層的密實(shí)度較高,硬度較大,因此測(cè)得的回彈值也就較大。還有,干燥的混凝土表面測(cè)得的回彈值會(huì)比潮濕表面測(cè)得的回彈值大,因此用吸水率較大的木模板澆筑的混凝土,測(cè)得的強(qiáng)度有可能大于用鋼模板澆筑的混凝土,盡管其強(qiáng)度可能是相同的,甚至鋼模板澆筑的混凝土的強(qiáng)度更大些。
混凝土表面的紋理也會(huì)影響回彈值。如果表面較粗糙,在彈擊時(shí)可能會(huì)造成表面局部出現(xiàn)微小的開(kāi)裂或破碎,從而吸收的動(dòng)能較大,使回彈距離減少,導(dǎo)致測(cè)得的強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度不符。
回彈儀撞擊混凝土表面的入射角度會(huì)影響混凝土對(duì)動(dòng)能的吸收,從而影響回彈距離。對(duì)于同一個(gè)混凝土結(jié)構(gòu),垂直入射和傾斜入射,測(cè)得的回彈距離是不同的,因此測(cè)得的強(qiáng)度也是不同的。
被測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果,如果在彈擊瞬間結(jié)構(gòu)發(fā)生震動(dòng),會(huì)影響對(duì)動(dòng)能的吸收,從而影響回彈距離,因此影響測(cè)量結(jié)果。