浅析超声回弹综合法检测混凝土构件强度

【摘要】通过对超声波检测混凝土强度的基本原理和技术要求，以及影响超声波检测混凝土强度的因素进行了分析,指出了超声回弹综合法在混凝土工程无损检测中的重要性。

【关键词】回弹法；超声法；超声回弹综合法

1 超声回弹综合法测强的基本原理

超声回弹综合法是指采用混凝土超声波检测仪和混凝土回弹仪在结构混凝土同一测区分别测量声速值v(在混凝土中，超声脉冲单位时间内的传播速度)及回弹值R，根据混凝土强度与表面硬度以及超声脉冲在混凝土中传播的规律之间的相关关系推定混凝土强度等级的一种检测方法。其检测原理是[1]:超声仪发出的声脉冲传入混凝土介质中。由于声波在混凝土中的传播速度能反映混凝土的密实度,而混凝土的密实度又与混凝土的强度有关,因而超声波在混凝土中的声速与混凝土的强度之间存在相关关系。混凝土越密实,声波在混凝土中的传播时间越短,声速越大,混凝土强度就越高;反之,混凝土越疏松,声波在混凝土中的传播时间越长,声速越小,混凝土强度也就越低。因此可以通过测定声波在混凝土中的传播速度来推定混凝土的强度[2]。

2 超声回弹综合法测强的优点。

与单一的回弹法和超声法相比，超声回弹综合法具的独特的优点：

2.1 减少了龄期和含水率的影响。声速值除了受混凝土骨料的影响外还受混凝土龄期和含水率的影响，而回弹值除受表面状态的影响外也受混凝土龄期和含水率的影响，但龄期和含水率对二者的影响有着本质的区别国，混凝土含水率高，超声波的超速就高，而回弹值则偏低凝土龄期越长，声速的增长率会下降，而回弹值反而会因碳化深度增大而提高。因此二者结合起来测定混凝土强度就可以减少龄期和含水率的影响。

2.2 弥补相互不足。采用超声回弹综合法检测混凝土构件强度，既可以内外结合，又难能使较高和较低的强度之间相互弥补，能够全面的反映结构混凝土构件的实际质量。

2.3 有效的提高了测试精度。单一的回弹法和超声波检测会受到多种因素的影响，而综合法能够减少一些因素的干扰，比较全面的反映整体混凝土构件的质量，所以对提高混凝土无损检测的质量具有明显的效果。

3 超声回弹综合法的技术要求。

3.1 抽样方法与测区布置。单个构件检测时，应该在构件上均匀布置测区，每个构件上测区数量不应该少于10个，按批抽样检测时，按混凝土龄期和混凝土设计强度等级不国而化分检测批，构件抽样数量不少于构件数量的30％，且不应少于10件。测试面应清洁平整、干燥，不应有接缝、施工缝、饰面层、浮浆和油垢，并应避开蜂窝和麻面部位。必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处，并擦净残留粉尘。蜂窝麻面对回弹值和声速值都有着极大的影响，我们曾经对海景花园的30个构件做过一次测试，其中15个构件表面不平整，另外15个构件经过表面打磨平整后测试，结果经计算统计，最终强度推定值相差28.5％，因此选择平整干燥表面对超声回弹综合法的技术要求很重要。

3.2 回弹测试的技术要求也很严格，要先进行回弹测试后进行超声测试，回弹仪要与墙面成90度角，垂直弹击待测面，均匀用力，同一测点只能弹击一次；超声测试时，换能器辐射面应通过耦合剂与混凝土表面良好耦合，测试面应清洁平整、干燥，不应有接缝、施工缝、饰面层、浮浆和油垢，并应避开蜂窝和麻面部位。超声测试分为对测法、平测法和角测法，检测混凝土构件最常用的方法是对侧法，采用此法时，两个换能器的轴线一定保持在同一直线上。当结构或构件被测部位只有两个相邻表面可提供时，可采用角测方法测量混凝土中的声速。因平测法只能反映浅层混凝土的质量，所以厚度较大的板式结构一般不宜采用平测法。

4 超声回弹综合法的主要影响因素

超声回弹综合法检测混凝土构件强度是利用混凝土回弹值、超声声速值等物理量简接推定混凝土强度，而混凝土又是一种多项复合材料，其各种性能必然受外界和各种因素的影响，超声测强的影响因素很多，针对几种主要的影响因素，我们也做了大量的实验研究。

4.1 掺加矿物细料的影响。随着房地产业的发展，对混凝土强度、性能的要求也越来越高,配制高强或高性能混凝土的主要方法之一就是掺加矿物细料,掺加硅灰配制高强混凝土已经是很成熟的方法。试验证明，硅灰能提高超声声速值,主要原因在于硅灰颗粒细小,仅是水泥颗粒直的1/100,具有高度的分散性,可以充分地填充在水化水泥颗粒之间,提高浆体硬化后的密实度。

4.2 配合比的影响。配合比不同,超声声速存在显著的差异,各种材料相同的混凝土,由于配合比的不同,如粗骨料偏多的混凝土,超声波传播的速度就要比粗骨料含量少的混凝土传播快,水灰比W/C大的混凝土,由于水分蒸发较多,孔隙多,使声速偏低;相反,W/C小的混凝土,内部密实,水分蒸发后留下的孔隙少,超声波传播速度快。

4.3 龄期的影响。在早龄期的混凝土中,声速值的增加大于混凝土强度的增加,随着龄期增加,声速的增加要小于强度的增加。

4.4 结构构件中钢筋的影响。研究表明，超声波在钢筋中的传播速度比在混凝土中高1.2倍~1.9倍,因此,在检测含有钢筋的混凝土构件时,所得的超声声速值偏大,应根据情况进行修正。

4.5 混凝土的缺陷与损伤。如果混凝土中含有裂缝,就不能用超声波检测混凝土强度,在检测时,应结合首波形状提高准确度,如果首波形状发生改变,说明混凝土内部存在缺陷,此时就不应继续使用超声声速换算混凝土强度。

5 超声回弹综合法的发展。

我国在1976年引进这种方法，之后根据我国具体情况进行了大量试验。在研究、分析、综合的基础上，于1988年颁布了《超声回弹综合法测试混凝土强度技术规程》(CECS02:88)，为这种方法在我国工程界的广泛使用奠定了基础，于2005年制订了《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005)，使得超声回弹综合法检测混凝土强度更加完善[3]。

6 结束语：

总之，超声回弹综合法是目前混凝土结构工程中最为常用的一种无损检测技术, 但是因为检测环境太复杂，影响因素之多使得这项检测技术还是存在着诸多缺陷。随着人们对建筑质量要求的关注，这种检测技术也有待进一步完善。

参考文献：

[1]超声波传感器在混凝土无损检测系统中的应用研究传感技术学报第21卷 第7期 朱建林

[2]结构混凝土现场检测技术 湖南大学出版社

[3]超声回弹综合法检测混凝土强度试验研究李波 西安科技大学硕士学位论文

作者简介：

刘爱华，女，（1973－），山东日照人，工程师，青岛经济技术开发区建协工程质量检测站有限公司。

宋云雷，男，（1970－），山东青岛人，助理工程师，青岛经济技术开发区建协工程质量检测站有限公司副总经理。