浅谈超声回弹综合法在混凝土强度检测中的应用

摘要：混凝土是在建筑行业中一种重要的原材料，混凝土的强度对工程起着很大的作用。文中主要论述了混凝土的无损检测技术中重要的方法，即超声回弹综合法检测混凝土强度，在混凝土工程中起到了广泛的应用。

关键字：混凝土；无损检测技术；超声回弹综合法；混凝土强度

Abstract：the concrete is a kind of important raw materials in the construction industry，the strength of concrete in engineering plays a big role。This paper mainly discusses the important methods in concrete nondestructive testing technology，the ultrasonic rebound synthetic method testing strength of concrete，has played a wide range of applications in concrete engineering。

Key words：reinforced concrete；Nondestructive testing technology；Ultrasonic rebound synthetic method；Strength of concrete

中图分类号：TB553 文献标识码：A文章编号：

引言：混凝土在建筑行业的应用十分广泛，其混凝土的强度成了十分重要的研究课题。混凝土的强度关系到先关工程的质量，继而对人民的生命财产安全起着很大的作用。混凝土强度的无损检测技术包括回弹法、超声回弹综合法、钻芯法等等，单一的回弹法无破损检测技术在实际的应用当中被广泛使用，比较适宜在改建工程质量监控的需要，但是这种方法容易受环境设备等因素的影响，因此它的准确程度也比钻芯法要低，而近几年来，利用超声回弹综合检测法对其混凝土强度进行评定，较以前有了很大的提高。文中主要就超声回弹综合法检测混凝土的强度的做法展开论述。

超声回弹综合法检测混凝土强度的发展

早在上世纪六十年代罗马尼亚的建筑及建筑经济科学研究院，就率先提出采用超声回弹综合法对混凝土强度进行检测；我国从1976年引进了这一方法，结合我国具体情况进行了大量试验，近年来，此方法在结构质量检测中获得广泛应用；1988年制订了《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS 02：88）并投入试行；2005年由中国建筑科学研究院会同有关单位再次对《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》进行了修订，（CECS 02：2005简称《综合法》）。

简单介绍一下回弹法的定义，回弹法是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆（传力杆），弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值（反弹距离与弹簧初始长度之比）作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法，这是属于表面硬度法的一种。

超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。

超声回弹综合法检测混凝土强度的现场检测

首先要进行测区布置：按单个构件检测时，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。对同批构件按批抽样检测时，构件抽样数应不少于同批构件的30%，且不少于10件，每个构件测区数不应少于10个，然后在构件上将每个测区标出。进行完测区布置后，要用回弹仪进行回弹检测，方便标出3个测点，并涂黄油或凡士林等耦合剂。上一道工序完工之后，然后将换能器压在测点上，并按压均匀；最后一步要使用超声仪接受波形丈量结构测距，用卷尺或混凝土测厚仪进行测量。在进行混凝土强度的推定时，粗骨料为卵石 ，粗骨料为碎石，当按单个构件检测时，已该构件各测区强度中的最小值作为该构件的混凝土强度推定值；当按批量检测时，需计算两个强度指标，一个是该批构件所有测区的强度平均值减去1.645倍标准差后的强度值，另一个是该批单个构件中最小的测区强度值的平均值。取这二者之中的较大值作为该批构件的混凝土强度推定值。在每个测区内分别进行超声和回弹测试，用获得的声速值v及回弹值R，按已建立的综合法相关曲线或图表，进行测区强度计算，然后计算出整个结构或构件混凝土强度。

超声回弹综合法的影响因素

3.1水泥品种及水泥用量的影响

水泥品种宜选用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，试验证明，水泥品种对“fcu～v～R” 无显著影响。对于水泥的用量，要在允许的范围内变化水泥用量，对综合曲线无显著影响，超出这个范围影响较大，需另制定测强曲线。

3.2细骨料品种及砂率的影响

对于砂的品种：山砂、中河砂、细砂对“fcu～v～R” 综合曲线无明显影响；砂率在常用的30%上下波动时，对综合曲线无明显影响。

3.3粗骨料品种、石子用量及粒径的影响

对于石子的品种：卵石、碎石，通过对比试验，石子品种对“fcu～v～R” 综合曲线有十分明显的影响。石子用量变化时，v 、R 随石子用量增加而增加；石子粒径在2～4cm范围内变化，对综合曲线影响不明显，超过4cm后，影响不可忽视。

3.4碳化深度的影响

在实际的测试当中，应用超声回弹综合法进行实际检测时，碳化深度不予修正。究其原因这是由于碳化深度只对回弹值有影响，但是碳化深度较大时，混凝土含水率相应降低，导致超声声速下降，在“fcu～v～R” 综合关系曲线中可部分抵消影响。

3.5耦合度和测试面的影响

测试面的平整程度和耦合剂的厚度是影响波幅测值的主要原因。当测试在混凝土浇筑上表面或底面进行时，由于石子离析及表面水、浮浆等因素的影响，回弹值与声速值与侧面均不同。在上表面或底面测量时对回弹值及声速值分别进行修正。

3.6钢筋的影响

当钢筋的轴线垂直于测试方向，其影响程度取决于通过各钢筋声程之和与测速距离之比，对于声速不小于4.00km/s的混凝土来说，钢筋对混凝土声速的影响较小；当钢筋方向平行于测试方向，对混凝土声速测值的影响较大。

3.7水分的影响

由于水的声速和声阻抗吕比空气的要大很多倍，因此现场监测时应注意到，测试前须对温度、湿度以及周围有无电磁场等的影响因素进行调查；其次构件的截面尺寸要精确测量；被测构件表面光洁度状况、内部钢筋分布、构件自身特点等都需要考虑。

超声回弹综合法的测定优势

相比于其他无损检测技术回弹法、钻芯法等，超声回弹综合法有其独特的优点，可以减少混凝土龄期和含水率的影响，含水率越大，超声声速偏高而回弹值偏低；相反如果混凝土龄期长，声速增长率下降，回弹值因砼碳化增大而提高。还可以弥补相互间的不足，回弹值法主要以表层的弹性性能来反映砼强度，当构件截面尺寸较大或内外质量有较大差异时，就很难反映混凝土的实际强度。强度较高的砼（大于35MPa），超声波计算公式相关性偏差。最重要的一点是可以提高测试精度。超声回弹综合法利用了回弹和超声两种对构件损伤最小，一个利用构件内部的物理指标，一个从表面硬度着手，起到由表至内多侧面综合反应混凝土抗压强度，正因为是多侧面反应混凝土强度指标，故有较好的相关性，另外，综合法和半破损法的钻芯法相比也有一定的优点，钻芯法由于要造成结构或构件局部结构破坏，不宜在一结构中大面积使用。这样“超声波脉冲速度—回弹值”综合法成了混凝土强度无损检测技术的一个重要发展方法。

超声回弹综合法检测的新应用

在现有高科技发展的基础上，超声回弹综合法新增加了超声波平测、角测等内容下面一一阐述，对于角测法而言，（介绍一下角测的定义）角测法：当混凝土被测部位只能提供两个相邻表面时，虽然无法进行对测，但可以采用丁角方法检测。即将一对F、S换能器分别耦合于被测构件的两个相邻表面进行逐点测试，两个换能器的轴线形成90°夹角。例如：检测旁边存在墙体、管道等障碍物的混凝土柱子。平测法。当混凝土被测部位只能提供一个测试表面时，可采用平测法检测。将一对F、S换能器置于被测结构同一表面，以一定测试距离进行逐点检测。比如：检测路面、飞机跑道、隧道壁等结构。另外，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，可采用单面平测法。平测时两个换能器连线与附近钢筋线保持40°～50°夹角，以减少钢筋的影响，超声测距宜在350mm～450mm。因为综合法强度换算表中超声波声速是以对测的纵波声速回归计算的，如单面平测大部分接受到的是表面波，不能直接查读强度换算表，需要进行修正后使用强度换算表。（3）在测强曲线的修订中延长测强曲线龄期、增加强度范围、增加高强混凝土和泵送混凝土内容等。规程6.0.1第6点龄期7～2000d（原7～730d,如超过此龄期时，可钻取混凝土芯样进行修改）；第7点混凝土强度：10～70MPa（原C10～C50），从而使混凝土受检时间、范围得到更广泛的应用。

结语

建筑行业迅速发展，混凝土不断扮演着举足轻重的位置，对于混凝土的质量有着很高的哟球，因此要有较高的无损检测技术，以上，笔者结合多年的工作经验简要总结了一下超声回弹综合法检测步骤以及它的一些优点，希望给同行以借鉴。

参考文献：

[1]邱平.新编混凝土无损检测技术.北京：中国环境科学出版社，2005年

[2]吴慧敏.结构混凝土现场检测新技术.长沙：湖南大学出版社

[3]李为杜.混凝土检测新技术.上海：同济大学出版社

[4]董清华.混凝土超声波、声波检测的某些进展.混凝土.2005（11）