超声回弹综合法检测混凝土强度探讨

发布时间：2022-10-05 21:42 热度：

　　摘要：超声回弹综合法是非破损方法中经实际检验的一种成熟可行的方法，它提高了混凝土强度检测精度和可靠性。本文通过结合工程实例介绍超声回弹综合法的检测步骤和注意事项，从而为混凝土工程事故的调查分析提供混凝土实际强度的数据，为工程质量事故的处理提供重要依据。

　　关键词：超声回弹综合法检测强度

　　1.前言

　　在目前施工过程中，混凝土的强度评定是以标准养护的边长为150mm的立方体28天混凝土试块试压的方法来确定构件或构筑物的混凝土抗压强度，但由于取样、制作、养护、试验等各种因素的影响，往往发生标准养护的28天混凝土试块抗压强度不足，导致对工程质量无法进行评定。鉴于混凝土施工的不可逆转性和特殊性，在此种情况下，如何准确、经济、快速、非破损的直接在构件上确定混凝土的强度，就具有重要的意义。超声回弹综合法就是非破损方法中经实际检验的一种成熟可行的方法，不论在理论上还是在应用上，都具有较大的说服力。

　　超声回弹综合法是指采用低频超声波检测仪和标准动能2.207J(焦耳)的回弹仪，在结构或构件混凝土同一测区分别测量声时(t)及回弹值(R)，然后利用已建立的测强公式，推算各测区混凝土强度值(fccu)的一种方法。

　　中国工程建设标准化协会于1988年组织编制并发布了《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02：88)，于2005年完成该规程的修订，现在执行的是《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02：2005)。

　　2.检测技术工艺

　　2.1资料收集、检测仪器准备

　　a.工程质量检测/检查委托书

　　b.检测前相关资料的准备：

　　①工程名称、工程地点、设计、施工、监理和建设单位名称;施工图纸、结构或构件名称、编号及混凝土强度设计等级;

　　②混凝土配合比、石子、砂子品种规格、粒径，外加剂或掺合料品种、搀量等;

　　③混凝土成型日期以及浇筑和养护情况;

　　④混凝土试块试压报告，结构或构件存在的质量问题等;

　　c.提交“检测方案”给委托方认可;

　　d.签订“工程质量检测合同书”;

　　e.检查测试仪器是否在标准状态;

　　f.备足各检测项目记录表。

　　2.2现场受检结构或构件准备

　　a.测区准备：按照“检测方案”确定的构件，在其相对应的测试面上，用砂轮片把浮浆打磨干净(切忌用电动砂轮片打磨);

　　b.条件准备：如有登高检测的构件，需设置脚手架和安全防护措施;

　　c.测区布置：单个构件检测时，应在构件上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于10个。当构件尺寸其中一方向尺寸小于4.5米，且另一方向尺寸小于或等于0.3米时，其测区可适当减少，但不应少于5个。

　　d.检测频率：对同批构件抽样检测时，构件抽样数量应不少于同批构件的30%，且不少于10个构件;

　　e.测区布置原则：宜在构件浇注方向的对应侧面，当不能满足这一要求时，也可布置在同一测试面(平测)，或相邻侧面(角测)。测区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜大于2米;测区应避开钢筋密集区和预埋件;测区尺寸为200mm×200mm，采用平测时宜为400mm×400mm;测试面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、浮浆和油垢，并避开蜂窝、麻面部位，必要时可用砂轮片清除杂物和打磨不平处，并擦净残留粉尘;结构或构件上的测区应注明编号，并记录测区位置和外观质量情况。

　　2.3回弹值、超声值的测量与计算

　　2.3.1回弹值的测量

　　a.结构或构件上的每一测区，宜先进行回弹测试，后进行超声测试;

　　b.回弹测试时，宜使仪器处于水平状态，测试混凝土浇注方向的侧面;如不能满足这一要求时，也可非水平状态测试，或测试混凝土浇筑方向的顶面或底面。对构件上每一测区的两个相对测试面各弹击8点，每一测点的回弹值测读精度至1。

　　c.回弹测点在测区范围内应均匀分布，但不得布置在气孔或外露石子上。相邻两测点的间距一般不小于30mm，测点距构件边缘或外露钢筋铁件的距离不小于50mm，且同一测点只允许弹击1次。

　　2.3.2回弹值的计算

　　a.在测试时，当回弹仪处于水平状态，或测试混凝土浇筑方向的顶面或底面，则应对测得的回弹值先进行角度修正，然后进行顶面或底面修正。修正的方法和取值，按现行回弹法测强规程进行。

　　b.计算测区平均回弹值时，应从该测区的16个回弹值中除3个较大值和3个较小值，测区回弹代表值区其余10个有效回弹值的平均值计算，精确至0.1。

　　2.3.3超声声速值的测量

　　a.超声测点应布置在回弹测试的同一测区内，每一测区布置3个测点。

　　b.超声测试时，换能器辐射面应通过耦合剂与混凝土测试面良好耦合。

　　c.超声测试宜优先采用对测或角测，当被测构件不具备对测或角测条件时，可采用单面平测。

　　d.声时测量应精确至0.1，超声测距测量应精确至1.0，且测量误差不超过±1%

　　2.4超声声速值的计算

　　2.4.1测区声速应按下列公式计算:

　　V=l/tm

　　tm=(t1+t2+t3)/3

　　式中V--修正后的测区声速值(km/s)，声速值应精确至0.01km/s，

　　L--超声测距(mm)，超声测距测量应精确至1.0mm，

　　tm--测区平均声时值(us)，

　　t1+t2+t3--分别为测区中3个测点的声时值。

　　当在混凝土浇筑的顶面与底面测试时，测区声速值应按下式公式修正：Va=βv

　　式中Va--修正后的测区声速代表值(km/s)，

　　β--超声测试面修正系数：在混凝土浇筑的顶面与底面对测或斜测时，β=1.034;在混凝土侧面测试时，β=1.0;采用平测或角测时，按规定进行选用。

　　2.5构件混凝土的推定

　　综合法检测结构或构件混凝土强度时，应在结构或构件上所布置的测区内，分别进行超声和回弹测试，经测试获得的超声声速和回弹值，代入测强公式(或查表)得到测区换算强度。

　　3.工程实例

　　3.1工程概况

　　该工程结构类型为20米先张空心板梁，混凝土的设计强度等级为C50，采用PO52.5水泥，水泥用量为450Kg/m3，砂采用河砂，砂率为34%，石子采用5-25mm碎石，NOF-1C高效减水剂，检测时左3-3板梁龄期29天，左3-10板梁龄期26天。

　　3.2检测方法

　　根据《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(CECS02：2005)的要求，考虑到空心板梁临时架设等因素的限制，采用平测法检测。每片板侧面共布置10个测区，每个测区大小约为400mm400mm，每个测区测量三个超声点;在每个测区的面上测取16个回弹值。按单个构件计算综合法推定强度。

　　测区抗压强度换算值计算公式为：

　　式中a为常数项系数;b、c为回归系数;为混凝土强度换算值(MPa);、分别为修正后的测区声速值及回弹值。

　　受测构件表面平整、光滑，为钢模成型，回弹为侧面检测，超声波为单面平测。

　　由于被测结构不具备对测和平测的对比条件，我们按照《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(CECS02：2005)的要求，选取了有代表性的部位对平测声速进行了修正，平测声速修正系数为0.991。

　　由于被测结构所采用的材料及龄期与规程测强曲线存在较大差异，故采用同条件立方体试件的抗压强度进行修正，修正系数为1.65。

　　同条件养护混凝土试件强度修正系数

　　3.3检测结果

　　根据超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程(CECS02：2005)，当结构或构件中测区数不少于10个或按批量检测时，fcu,e=mfcuc-1.645sfcuc

　　各构件的强度推定值见下表

　　4.结论

　　4.1本次所检测的左3-3梁，左3-10梁强度推定值均满足设计要求。

　　5.建议

　　5.1受碎石种类等因素的影响，超声回弹综合法对强度较高的混凝土波速有时不敏感，在该工程中通过超声回弹综合法推定的混凝土抗压强度与标准养护28天的混凝土试块抗压强度存在较大差异，所以用超声回弹综合法推定的混凝土抗压强度应通过同条件养护混凝土试块或钻芯进行修正。

　　5.2进行修正时，建议采用修正量法。因为修正量法只对非破损换算强度平均值进行修正，不修正标准差，而修正系数法对非破损换算强度平均值和标准差均进行修正。

　　5.3由于目前规程规定的推定结果为一个数值，没有考虑到抽样检测方法必然存在着抽样误差，没有明确推定结果的可信程度和可能出现的错判与漏判问题，所以随机抽样不能得到被估计参数的准确数值。故建议给出强度推定区间，将强度推定区间视为被推定参数(混凝土强度)的接受区间。

　　5.4采用超声回弹综合法测得的混凝土强度不能对结构进行“评定”。所谓“评定”混凝土抗压强度，系指按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测得的，具有95%保证率的抗压强度，可以“评定”混凝土强度是否达到设计强度等级要求。而采用超声回弹综合法测得的混凝土强度，一般都是龄期超过28天后进行测试，所测构件并非在标准条件下进行养护，因此，对结构或构件混凝土强度不能进行“评定”，只能利用超声回弹手段获得一些参数进行换算，最后进行“推定”构件混凝土的强度值，这个推定值为测试龄期时的强度值，不能反推到28天龄期时混凝土的强度。

　　参考文献：

　　1.吴新璇,《混凝土无损检测技术手册》.北京.人民交通出版社.2004.

　　2.《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(CECS02：2005)

　　3.《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)