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user: 3. 检测技术 对混凝土强度的检测，通过制作试件法虽然精度相对较高，但检测建筑垃圾多，不环保，且仪器笨重不便于现场检测，通过间接技术法也各有利弊。结合上述制作试件法、回弹法、钻芯法检测方法，为提高检测精度，我们采取了超声回弹综合法、后锚固法、剪压法等等各种方法，但收效甚微，精测精度难以满足检测实际需要。 近年来，笔者发明了一系列新的检测仪器和检测技术，并从全国范围进行了大量实验研究，取得了一系列有价值的成果。笔者主要从矩形状或环形状类混凝土强度智能检测仪、抗剪(抗折)类混凝土强度智能检测仪、扭矩类智能检测仪及其检测技术等三方面对混凝土强度智能检测仪设计原理及其检测技术进行综述。 3.1. 矩形状或环形状类混凝土强度智能检测仪及其检测技术 [ 5 ] 矩形状或环形状混凝土强度智能检测仪由底座、支撑柱、试件夹、摇杆、连接平板、导轨结构、加载机构、加压支条、连接平板、操作键、显示屏、压力传感器、数据处理系统及其相应的USB口或串线口等构成，如图1所示。检测仪的支撑柱呈竖状设于底座上，相间布置，其上设有试件夹。压力传感器位于两支撑柱的中间位置，电性连接数据处理系统和加载机构，其上端覆盖有呈水平放置的连接平板，连接平板上凸设有加压支条，位于两试件夹的中间位置。 设计的矩形状或环形状试件智能检测仪(授权专利号：ZL201310303529.6)，用于对混凝土试件直径范围为30~50 mm、长度不小于 60 mm 的混凝土试件进行抗压强度检测。对于此类智能检测仪，其最佳函数形式随着矩形状或环形状等不同形状以及不同尺寸及其不同受力点的变化而变化，因此申报专利时未选取了特定的函数形式。其相关性良好均在0.95以上，较传统的试件法和间接技术法有显著提高，尤其是其完全实现智能自动化，保障数据的真实可靠以及检测垃圾少具有较好的环保效益。 设计的矩形状或环形状试件智能检测仪的具体检测技术如下： 图1. 矩形状或环形状混凝土强度智能检测仪及轨槽连接放大示意图 1) 将直径范围为30~50 mm、长度不小于60 mm的混凝土试件放置在两试件夹之间进行有效固定； 2) 启动加载机构，使压力传感器上的连接平板及加压支条抵接于混凝土试件的中间位置，通过不 断加大加载力值，使压力传感器不断上移，加压支条逐渐抵接混凝土试件的中间位置。通过加载机构不断加载，直至受测混凝土试件被破坏，智能检测仪自动得到混凝土试件破坏瞬间的强度； 3) 通过对多个受测混凝土试件的强度的检测，经仪器数据处理机构的处理，得到混凝土试件强度的最终结果。 3.2. 抗剪(抗折)类混凝土强度智能检测仪及其检测技术 [ 6 ] [ 7 ] [ 9 ] 抗剪(抗折)类又称混凝土抗压强度智能剪切仪(抗折仪)，如图2，系采用抗剪(抗折)试件抗剪(抗折)强度与边长为150 mm的立方体标准试件抗压强度建立相关关系，推定结构或构件混凝土的抗压强度。笔者发明的“检测混凝土抗压强度的剪切仪”和“抗折法检测混凝土抗压强度的方法及装置”，授权专利号分别为：ZL201320506591.0和ZL201110282390.2。对于抗剪法采用直线、幂函数、指数、对数、多项式等函数形式分别计算得出的R 2 开方得到其相关系数分别为0.9317、0.9018、0.8351、0.9628、0.9699。从上述计算结果来看，多项式剪切强度值与试件抗压强度值相关性最好。因此申报专利时初步选取了这 种函数形式。而对于纯抗折时，其相关系数达到0.9899，最佳转换公式为 ，详见(4)。 从图2可见，剪切仪包括架体、传感器、固定座、板体以及动力元件等，两固定座相向设置，连接于架体之上，并具有一定间隔，中间设有安装孔，供混凝土试样插设安放，便于检测。检测仪的样式可以有不同形式，也可以是图3所示的另一种形式。 设计的抗剪(抗折)类混凝土强度智能检测仪的具体检测技术如下： 1)将直径为44 mm的小芯样插设于两固定座间的安装孔； 2)对仪器的驱动元件施加驱动力，使抵接件与混凝土试样的剪切(抗折)段产生剪切作用，直至剪切(抗折)破坏； 3)混凝土试样从插设段上被剪切(抗折)破坏瞬间，通过传感器将驱动力数据传递至控制元件，控制元件通过事先设定的剪切(抗折)强度与抗压强度的转换公式(见式(1))自动计算得到混凝土试样的强度。 (1) 其中， 为混凝土的抗压强度换算值(MPa)； 为多个混凝土的平均剪切(抗折)强度(MPa)；a、b、c为回归方程的回归系数。 4) 当为纯抗折时，其最佳转换公式为 ，取上述确定出的三个抗折试件的抗折强度的平均 图2. 抗剪(抗折)类混凝土强度智能检测仪 图3. 另一形式抗剪(抗折)类混凝土强度智能检测仪主视示意图 值 作为本组抗折试件的抗折强度代表值，与对应的150 mm立方体试件抗压强度建立相关关系，从而确定回归方程回归系数a，b的具体数值； 其中： 即为第i个混凝土构件抗压强度换算值(MPa)； 即为第i个混凝土构件抗折强度(MPa)； a和b即为回归方程回归系数。 3.3. 扭矩类混凝土强度智能检测仪及其检测技术 [ 8 ] 扭矩类混凝土强度智能检测仪又称混凝土抗压强度扭矩法检测仪，由夹座、扭矩杆、座体、夹板、显示屏、螺杆、销轴、滑槽等构成，扭矩法检测仪夹板的内表面上设有凹凸结构，使得夹板可以更加稳固的夹住混凝土试样。如图4和图5所示。 扭矩类混凝土强度智能检测仪系采用抗扭试件扭矩强度与边长为150 mm的立方体标准试件抗压强度建立相关关系，推定结构或构件混凝土的抗压强度。笔者发明的“混凝土抗压强度扭矩法检测仪”和“混凝土抗压强度扭矩法检测仪及其检测方法”，其专利授权号分别为：ZL201320516708.3和ZL201310370542.3。检测仪的样式可以有不同形式，也可以是图5所示的另一种形式。对于扭矩类混凝土强度智能检测仪，采用直线、幂函数、指数、对数、多项式等函数形式分别计算得出的R 2 开方得到其相关系数分别为0.9415、0.8918、0.9352、0.9816、0.9499。从上述计算结果来看，对数函数形式的扭矩 图4. 扭矩类混凝土强度智能检测仪处于工作状态的主视示意图 图5. 另一情形扭矩类混凝土强度智能检测仪处于工作状态的主视示意图 强度值与试件抗压强度值相关性最好，因此申报专利时初步选取了 这种函数形式。 设计的扭矩类混凝土强度智能检测仪的具体检测技术如下： 1) 在待测混凝土构件或混凝土结构实体上钻制贯穿于混凝土构件或混凝土结构实体的外表面的检测环槽； 2) 将扭矩类混凝土强度智能检测仪其套设在混凝土试样外，夹紧后逐步施加扭力，直至将混凝土试样扭断； 3) 在混凝土试样被扭断的瞬间，得到扭矩法检测仪施加的扭力峰值；根据事先确定的的扭力峰值代入扭力与抗压强度的转换公式，得到混凝土试样的强度。转换公式如式(2)。 (2) 其中： 即为采用的扭矩法检测仪检测时第i个混凝土构件或混凝土结构实体2的抗压强度换算值(MPa)； 即为采用的扭矩法检测仪检测时施加于第i个混凝土构件或混凝土结构实体2混凝土扭力峰值(kN)；a、b即为回归方程的回归系数。 3.4. 混凝土强度智能检测仪技术间横向对比 [ 9 ] 上述介绍的三类混凝土强度智能检测仪均有授权的发明专利，说明其技术均具备新颖性、创造性和实用性。同时，均完全实现智能自动化，保障数据的真实可靠以及检测垃圾少具有较好的环保效益。对其进行技术间横向对比，主要存在以下不同。 1) 矩形状或环形状类混凝土强度智能检测仪(授权专利号：ZL201310303529.6)，对于检测试件尺寸的要求为直径范围30~50 mm、长度不小于60 mm。其相关性良好均在0.95以上，但最佳函数形式随着矩形状或环形状等不同形状以及不同尺寸及其不同受力点的变化而变化，因此没有特定的最佳函数形式。 2) 抗剪(抗折)类混凝土强度智能检测仪(“检测混凝土抗压强度的剪切仪”和“抗折法检测混凝土抗压强度的方法及装置”，授权专利号分别为：ZL201320506591.0和ZL201110282390.2。)，系采用抗剪(抗折)试件抗剪(抗折)强度与边长为150 mm的立方体标准试件抗压强度建立相关关系，推定结构或构件混凝土的抗压强度。最佳函数形式为多项式，相关系数达到0.9699。而对于纯抗折时，其最佳转换公式为 ，相关系数达到0.9899。 3) 扭矩类混凝土强度智能检测仪(“混凝土抗压强度扭矩法检测仪”和“混凝土抗压强度扭矩法检测仪及其检测方法”，其专利授权号分别为：ZL201320516708.3和ZL201310370542.3。)，系采用抗扭试件扭矩强度与边长为150 mm的立方体标准试件抗压强度建立相关关系，推定结构或构件混凝土的抗 压强度。最佳函数形式为对数函数 ，相关系数达到0.9816。 从以上技术间横向对比，精度最高的是抗剪(抗折)类混凝土强度智能检测仪中的纯抗折模式，最佳转换公式为 ，相关系数达到0.9899。