超声回弹法

超声回弹法（通用10篇）

超声回弹法 篇1

摘要：从建立辽宁省综合法测强曲线的研究目标出发, 基于前期获得的大量实验数据, 进行影响因素分析实验。分析水泥品种、骨料品种、外加剂和养生条件四大影响因素对测强曲线的作用规律, 根据影响因素分析结果来指导辽宁地区超声回弹综合法测强曲线的建立工作。

关键词：超声回弹综合法,回归分析,测强曲线,影响因素分析

回弹法、超声回弹综合法为国内常用的两种无损检测混凝土强度方法, 与钻芯法、后装拔出法、贯入阻力法、剥离法和折断法等半破损检测方法相比, 无损检测方法最大的优点是对结构或构件不构成物理破坏, 其次还具有成本低、操作简便、工作量小等特点。超声回弹综合法顾名思义, 就是综合两者, 通过这种整合消弭或减轻内外部因素的影响, 从表面弹性和塑性性能与密实度、孔隙等内部状况两方面综合对构件或结构性能进行评价, 提高了单一物理量无损法检测混凝土强度的精度。

自从上世纪60年代综合测强法被提出以来, 各国进行了大量研究, 罗马尼亚、日本、美国等国都出版了相应规范, 综合测强法以其高精度、低成本、易操作、速度快等优点得到越来越广泛的应用。我国从上世纪70年代开始对超声回弹综合测强法进行了大量的研究, 先后出版了CECS02:88和CECS02:2005两本规范, CECS02:05规范首次建立了全国统一的测强曲线, 然而建立曲线采用的数据不包括辽宁地区, 实际应用中全国曲线也不能很好的推测辽宁地区混凝土的强度, 因此辽宁省于2009年开展了辽宁区域超声回弹综合法应用研究工作, 其中主要进行了超声回弹综合法测强的影响因素分析工作, 以保证建立曲线的准确性和适用性。

1 实验方案

1.1 实验材料

水泥四种, 分别为沈阳盾石 (PO42.5) 、丹东工源 (PO42.5) 、阜新鹰山 (PO42.5) 和大连小野田 (PO42.5) , 为四个地/市常用的水泥品种;粗骨料三种, 分别为辽阳小屯碎石 (1～3cm) 、大连谢屯矿 (5～31.5mm) 和朝阳长宝碎石 (16～31.5mm) , 为辽宁地区有代表性的碎石;外加剂三种, 分别为大连硅粉、AW-3减水剂和营口天成FF-JS-2, 为辽宁地区常用外加剂;砂子采用浑河中砂;拌和用水采用沈阳普通自来水。

1.2 实验器材

本实验采用的回弹仪为HT225A型混凝土回弹仪, 超声检测选用CTS-25型非金属超声波检测仪, 抗压强度实验使用NYL-200D型压力机, 每次实验之前均检查仪器, 检查符合CECE02:2005相关规定后方进行检测。

1.3 实验因素

本实验取水泥品种、骨料品种、外加剂和养生条件四个因素。水泥品种包括丹东工源、大连小野田和阜新鹰山三个水平;骨料品种包括辽阳小屯、朝阳长宝、大连谢屯矿三个水平;养生条件包括干燥养生、标准养生和潮湿养生以及26d标准养生+2d浸水、28d标准养生和26d标准养生+2d暴晒六种情况;外加剂包括加大连硅粉、加AW-3减水剂和加营口天成F-JS-2三个水平。

1.4 实验参数

实验试件采用150×150mm标准试件, 钢模振动成型, 强度等级均为C40, 每个实验水平一组试件, 六块标准试件一组, 共15组90块试件, 全部试件 (除养生条件对比试件外) 都采取28d标准养生。本实验以沈阳地区为基础, 以沈阳市C40混凝土配合比为基础配合比, 各影响因素的不同水平的试件在制备中只改变基础配合比中对应项, 其它各项保持不变, 基础配合比如表1。

2 实验结果及分析

本实验共采集15组90个试件的超声声速值、回弹值和抗压强度值, 根据CECS02:2005规定处理数据—每个试件的声速值取平均值;回弹值去掉三个最大值和三个最小值, 剩下10个回弹值取平均值;抗压强度值换算为MPa。为保证数据均匀准确并具有代表性, 减少异常值和异常组对回归分析和影响因素分析的影响, 采用格拉布斯检测 (以下简称G检测) 检测异常数据, G检测大于95%即为高度异常值, 大于99%应予以剔除;异常数组用CECS:2005第6.0.8条检测, 实测抗压强度值差异过大的数据组将被剔除。本文采用将影响因素数据代入测强曲线的方法研究各影响因素对测强曲线的影响。课题初步建立的辽宁地区测强基本曲线如式1:

f=0.0067v2.487R1.298 (1)

式中:v为声速值; R为回弹值。曲线相对标准误差11.987;相关系数0.940。

建立测强曲线所用的回归分析就是利用统计学方法确定混凝土试块抗压强度、声速值和回弹值之间相互依赖的定量关系。这种定量关系会随着数据数量与质量的变化产生变化, 不是一成不变的, 随之而来的相对标准误差和相关系数的变化体现出这种变化是向“好”的方向变化, 还是向“坏”方向变化。如果相对误差减小, 同时相关系数增大说明新的数据的加入使测强曲线更加精确, 不需修正, 反之则需要根据具体情况加以修正。根据以上思想, 分别将影响因素不同水平的数据加入辽宁地区原有数据中对比前后测强曲线各参数及相对标准误差和相关系数的变化, 整理如表2:

从表2可得出以下结论:

(1) 外加剂对测强曲线的建立有影响, 因为外加剂品种众多, 需要根据具体情况加以修正。

(2) 养生条件对测强曲线在特定条件下有影响, 例如干燥状态与标养26d后浸水两种情况, 在实际工程中对养生条件加以限制不仅可以挺高混凝土结构物强度和质量, 还有利于质量监控, 也避免了运用测强曲线时的修正。

(3) 骨料方面, 同样是碎石, 不同品种对测强曲线没有明显影响, 不需修正。

(4) 数据显示水泥品种对测强曲线建立有影响, 实际曲线建立过程中应事先确定这种影响是“好”的还是“坏”的, 然后根据具体情况决定是否修正。

3 结论

综合上文数据及相关分析, 可以得出骨料品种对于超声回弹综合法测强无影响, 可不予特殊考虑;不同品种外加剂对综合法测强影响不同, 需根据具体外加剂种类加以分析, 影响显著的需制定修正系数加以修正;养生条件会对综合法测强有影响, 在施工中严格执行规范规定即可避免影响;水泥品种对综合测强法有影响, 在建立测强曲线时应事先确定是否需要修正。本文仅从四个主要的影响因素入手分析, 旨在提出一种分析影响因素的方法, 在综合法测定强度工作中或制定地方测强曲线时, 需要根据当地具体情况分析影响因素以保证测强曲线的准确性和适用性。

参考文献

[1]潘伟行.超声回弹综合法测强度及影响因素的研究[J].混凝土, 2002, (8) .

[2]孟凡深.无损测强主要影响因素的显著性分析[J].福建建材, 2005, (2) .

[3]陈钢.超声回弹综合法检测修正的必要性分析[J].广州建筑, 2008, (5) .

[4]徐明, 黎俊, 石平府.超声回弹综合法测强规程 (CECS02:2005) 在南京地区适用性的验证[J].江苏建筑, 2008, (2) .

[5]吴德义, 杨基明.石子粒径对超声回弹测强曲线的影响[J].施工技术, 2001, (2) .

[6]GB4883-85, 数据的统计处理和解释异常值的判断和处理[S].

[7]CECSO2, 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S].

[8]E.Arioglu, O.Koyluoglu.ADiscussion of the Paper“ConcreteStrength by Combined Nondestructive MethodsSimply and ReliablyPredicted”by H.Y.Qasrawi.Cement and Concrete ResearchEJ], 2001, 31:1 239-1 240.

回弹法检测混凝土的影响因素 篇2

关键词：碳化深度；回弹值；抗压强度；混凝土

混凝土无损检测技术，是在不破坏结构构件的前提下，直接从结构物上测试，推定混凝土强度或缺陷以及钢筋位置，可对混凝土结构进行重复测试，它既适用于工程建设过程中混凝土质量监测，又适用于工程竣工验收和建筑物使用期间混凝土质量检定[1]。用回弹法检测混凝土抗压强度，设备简单、操作方便、测试迅速，经济合理，且不破坏混凝土的正常使用，故在各种工程中直接测定中使用较多。

回弹仪检测混凝土强度的原理和方法

由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某种相关关系。回弹法的原理就是根据混凝土结构表面约6mm厚度范围的弹塑性能，回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度（通过回弹仪读得回弹值）与混凝土表面硬度成一定的比例关系，间接推定混凝土的表面强度，采用回弹仪所测得的回弹值一般就是混凝土表面层2cm～3cm的值，一般把构件竖向侧面的混凝土表面强度与内部看作一致，从而推导出混凝土的强度值。因此，混凝土构件的表面状态直接影响推定值的准确性和合理性。而水泥经水化游离出大约35%的氢氧化钙，它对混凝土的硬化起了重大的作用，而已经硬化的混凝土表面受到二氧化碳的作用，使氢氧化钙逐渐变化，生成硬度较高的碳酸钙，即发生混凝土的碳化现象，它对回弹法测强有显著的影响。

回弹法所用的测区选定采用抽检的方法，在0.4m2范围内测点均匀分布。所选测区相对平整和清洁，不存在蜂窝和麻面，也没有裂缝、裂纹、剥落，层裂等现象。按照利用回弹仪进行检测的规范，在每一个检测区测取16个回弹值，每一读数都精确到1，测点间距不小于20mm，测点距构件边缘不小于30mm，在检测时，回弹仪的轴线始终垂直于被检测区的测点所在面[3]。然后通过回弹值查表得出强度，再算出强度推定值。

影响回弹法准确度的因素较多，主观因素如操作方法、仪器性能，客观因素如混凝土所用的原材料，其成型工艺，气候条件等。为此，必须掌握正确的操作方法，注意回弹仪的保养和校正，用回弹法检测前，应全面、正确了解被测结构的情况，如混凝土设计参数、混凝土实际所用混合物材料、结构名称、结构形式等。

1.浇注所用的混凝土原材料

原材料是否对对回弹法测强有影响，还存在争议。有一种观点认为，只要考虑了碳化深度的影响，可以不考虑水泥品种的影响。但笔者在多个工地测量过程中发现，由于近几年大矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的大量应用，实际上2个月左右用矿渣水泥和复合水泥的混凝土构件其碳化深度都达到2mm,然后一修正，回弹法测定的推导值就比同条件试件抗压和抽芯试件的抗压强度都要小。另外一点就是，最近粉煤灰在混凝土中的大量应用，总所周知，碳化深度的原理是酚酞遇碱变红色，而水泥水化有氢氧化钙生成，表面接触空气时间长，氢氧化钙会与空气中二氧化钙发生化学反应，碳化深度就是测量没与二氧化碳发生化学反应的有氢氧化钙的深度，但是，掺加了粉煤灰的混凝土，一方面，水泥含量变少，令一方面，粉煤灰会与氢氧化钙反应，进一步降低氢氧化钙的含量，这样测量碳化深度的时候就会产生问题，以为没有显示红色就是碳化了，人为的增加了碳化深度，由于碳化修正的原因，往往回弹的数值都比抽芯或试块抗压强度的数值小，这个要注意。正好最近笔者做了组统计，一批用复合硅酸盐水泥搅拌C30混凝土共38组标准试块，龄期为28天，碳化深度取值为1mm,通过回弹此38组试块，再把此38组试块压碎取得抗压强度，然后去工程现场回弹相对应的20个混凝土构件，得出一组数据如下:

通过此表我們可以看出，此工程构件回弹推定值的数值只是标准试块强度值的89%，而回弹此试块的强度推定值也只是标准试块强度的91%，但是如果碳化深度取值为0的话，其回弹结果就和抗压强度结果相差不大，希望这些数据对大家有些借鉴意义。因此，我们需要尽量建立地区混凝土侧强曲线来计算回弹强度测定值，笔者建议，测强曲线可以由当地建设主管部门或者协会组织各有资质试验室以比对形式来建立。回弹法检测混凝土的龄期为7d～1000d，不适用于表层及内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件和特种成型工艺制作的混凝土的检测【2】。

2.混凝土表面缺陷和环境

根据检测经验，构件混凝土局部表面偶尔出现异常状态，强度异常低，在分析排除施工或材料异常的情况下，应考虑存在混凝土表面与内部强度差异较大的可能。造成表面强度局部异常的常见原因有施工振捣过甚，表面离析，砂浆层太厚，局部混凝土表面潮湿软化，构件表面粗糙，检测前未按要求认真打磨等操作失误或测区划分错误。混凝土表层强度几乎不影响构件的承载力和刚度，因此若仍按规程以测区强度最小值来推定，必然过于保守，可能导致错误决策，故有必要先进行异常值的判断，当判定属于数据异常时，有条件的可采取钻芯法进一步检测。

参考文献

[1]国家建筑工程质量监督检验中心主编.混凝土无损检测技术[M].北京：中国建材工业出版社，1996.

超声回弹法 篇3

回弹法检测混凝土抗压强度技术, 由于其方法简便, 成本低廉, 在我国工程界获得了广泛应用。特别是近年来, 质量监督、工程监理以及广大施工单位为了对结构混凝土强度进行抽样检查、摸底排查、复查验证等目的, 普遍采用了回弹法或回弹超声综合法。即使在正式结构检测评价中, 回弹法也是一种常用的基本方法。建设部在对结构在建工程进行全国大检查中, 也采用了回弹法测试。

回弹法虽然具有上述优点, 并在我国建筑工程施工中获得了广泛应用, 但是其误差较大, 对测试条件、测试对象以及测试结果的某些局限性, 显著影响了其测试结果的准确性。

例如, 当被测混凝土表面与内部质量差异较大时、养护龄期较长时、混凝土表面有某些缺陷时、混凝土碳化深度较大时, 均可能影响回弹测试精度。

为了提高回弹测试精度, 应制定本地区或单位的地方 (专用) 测强曲线。在现行《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2011标准有以下规定:6.1.2条“有条件的地区和部门, 应制定本地区的测强曲线或专用测强曲线。检测单位宜按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的顺序选用测强曲线。”

在现行《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS 02∶2005标准有以下规定:6.0.2条“结构或构件中第i个测区的混凝土抗压强度换算值, 可按本规程第5.2节和第5.3节规定求得修正后的测区回弹代表值Rai和声速代表值Vai后, 优先采用专用测强曲线或地区测强曲线换算而得。”

目前已建立的地方回弹曲线有:北京、上海、浙江、陕西、福建、山东等。

因此, 为了准确、方便地检测泵送混凝土强度, 提高测试精度、减小测试误差, 拟开展江西省各泵送混凝土专用测强曲线的制定工作。通过制定回弹测强专用曲线, 帮助各企业技术人员了解和掌握混凝土回弹法测强技术;建立本企业相同材料养护工艺等特定条件下结构混凝土非破损强度测定相对可靠的检测依据;对提高各混凝土企业技术质量管理水平, 提高试验室技术人员素质, 提升整个行业技术质量管理水平具有一定的意义。

2 回归方程

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》 (JGJ/T 23-2011) 全国曲线模型, 通过对泵送混凝土9843个实验数据, 进行回归而得到幂函数曲线方程为:

目前已建立的地方回弹曲线有: (1) 北京地区《回弹法、超声回弹综合法检测泵送混凝土强度技术规程》DBJ/T 01-78-2003; (2) 上海地区《结构混凝土抗压强度检测技术规程-回弹法、超声回弹综合法、钻芯法》DG/TJ 08-2020-2007; (3) 浙江省地方标准《回弹法检测泵送混凝土抗压强度技术规程》DB33/T1049-2008; (4) 陕西省地方标准《回弹法检测高强度混凝土抗压强度技术规程》DBJ-24-24-03; (5) 福建省地方标准《福建省公路工程回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DB35/T 1113-2011; (6) 2012年8月28日, 辽宁省交通厅科技处在沈阳主持召开了《辽宁区域超声回弹综合法检测砼强度的应用研究》项目成果鉴定会; (7) 山东省工程建设标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DBJ14-026-2004; (8) 贵州地方标准《回弹法测定山砂混凝土抗压强度技术规程》DBJ-17-95。

绝大多数具采用幂函数曲线方程, 因此我们也选用幂函数曲线方程作为数据模型, 并对其进行数学处理。

按照JGJ/T 23-2011附录E中的规定, 每一试块测试的回弹值、抗压强度试验值, 采用最小二乘法原理计算。

选用冥函数方程为回归曲线公式:fccu=ARB10cd

由于公式fccu=ARB10cd是非线性二元回归方程, 不便于回归统计, 所以对其做回归线性化处理, 两边同时取对数, 使之成为线性方程:

最终通过曲线方程解析出A、B、C三个常值。

3 方法和路线

试块成型———回弹检测———超声检测———试块破型———碳化测试———实体工程检测—钻芯取样———芯样试压———数据分析回归———形成地方曲线。

试块实验目的是采用江西地区有代表性的混凝土组分常用材料、成型工艺制作不同强度等级的混凝土试块, 通过实验室试块测试试验建立适应本地区的泵送混凝土测强曲线。试块主要由预拌混凝土公司提供, 同条件试块主要由相关工程送检。

试件制作:成型前每个等级混凝土应测定坍落度, 振捣方式插入式振捣棒, 试压试件成型后, 根据江西地区实际结构养护及现时气候情况建议:常温下静置一日后拆模, 试件置于通风、避免暴晒雨淋处 (如走廊、多面敞开的棚屋) , 试块堆放成“品”字形, 浇水养护三天。每个标号试块分别制作7组, 分别养护至7d、14d、28d、60d、90d、180d、360d。

取芯实验的目的是通过芯样测试数据验证试块试验建立的测强关系曲线, 使之符合混凝土结构实体的情况。对工地构件进行现场按JGJ/T 23-2011标准回弹测试, 并按测强曲线进行数据计算, 同时对构件回弹区按CECS 03-2007标准进行钻芯取样检测, 得到相对应的芯样强度数据, 该数据用来修正测强曲线。

4初步计算曲线

按照JGJ/T 23-2011附录E中的规定, 每一试块测试的回弹值、抗压强度试验值, 采用最小二乘法原理计算, 确定选用选用冥函数方程为回归曲线公式fccu=ARB10cd, 回归时主要按照误差大小和相关系数确定回归方程的形式。实验数据可以采用微软的Micirosoft Excel软件进行回归分析。

5结语

由于地区材料差异, 全国回弹曲线误差相差较大, 所以的条件的地区应制定本地区的回弹曲线, 本地区回弹实验值和抗压强度实验值进行初步回归分析, 得到了回归曲线, 经误差分析, 曲线的平均相对误差和相对标准差达到标准规定要求, 试验是成功的, 试验得到的测强曲线可反映江西地区混凝土回弹值与其实际强度之间的关系, 今后进一步用工程实验数据进行修正, 进一步加强减少曲线误差。

摘要：根据标准制定地区曲线的要求, 利用回弹法和超声回弹综合法对混凝土试块及构件的强度实体检测试验, 建立了江西地区的回弹法、超声回弹综合法测强曲线方程, 计算测试误差, 验证由试验得到曲线方程在江西地区的实用性和适用性。

关键词：回弹法,超声回弹综合法,地方曲线,钻芯修正,拟合检验

参考文献

[1]《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2011, 北京:中国建筑工业出版社, 2011.

超声回弹法 篇4

【关键词】回弹法；钻芯法；混凝土强度检测；应用策略

混凝土是构建工程建筑的关键部分，其强度和质量更是直接关系到建筑的稳定性、安全性和强度。使用强度和质量过关的混凝土材料来进行建筑工程的施工，那将是事半功倍。所以，为了提高混凝土材料的可靠性，必须对其特性进行检测，回弹法和钻芯法就是在此背景下在众多检测技术中脱颖而出。

1.回弹法现场混凝土强度检测技术

回弹法是混凝土强度检测中经常用到的一种技术，其原理是应用回弹仪对混凝土表面硬度进行测定，进而对混凝土抗压强度进行合理推测。混凝土强度现场检测中应用回弹法的优势和劣势都十分明显。首先，回弹法现场混凝土强度检测的优势是，检测仪器重量轻、体积小、使用方便，检测过程操作简单、容易控制，检测范围大、布置灵活，并且回弹法对混凝土结构强度的检测是无损检测，不会破坏混凝土结构的任何一个部位，因此，回弹法在现场混凝土强度快速检测中的应用是较为理想的。其次，回弹法现场混凝土强度检测的劣势是，回弹法检测混凝土强度的方法是间接性的、模糊性的，因此检测的结果精度较低、误差较大，不适用于需要精确检测混凝土强度的现场检测。

2.钻芯法现场混凝土强度检测技术

相较于回弹法，钻芯法的检测技术更加简便，其主要是从施工现场的混凝土中钻芯取样，对样本进行检测，以此推测整个混凝土结构的强度和质量。该检测方法具有较大的技术优势和技术局限性，具体有以下几点：第一，检测较为直观，没有繁杂的数据转换和估算，直接以混凝土样本为检测对象，检测结果较直观且可信度较大。第二，该技术在执行上会不可避免的对混凝土整体结构造成破坏，因为钻芯法必须对混凝土进行采样，这种采样即便是将采样的数量和采样体积控制到最小，也会不可避免的对混凝土整体造成破坏。第三，会存在一定的检测误差，因为样本即便具有代表性和一般性，但毕竟检测的对象只是样本，无法得到完全精准的混凝土数据。此外，该技术的执行需要取样、送样本、检测等多个环节，所需时间较长，所消耗的资金较多。

3.回弹法与钻芯法在现场混凝土强度检测中的应用

在检测混凝土强度的方法中，回弹法和钻芯法是较为常用的两种。在混凝土检测的实践过程中，这两种方法在应用过程中被不断改良，检测效果越来越好、越来越可靠，各自检测的优势凸显出来。但是仍然需要看到的是，这两种方法也存在一些固有的劣势，需要在正确分析这两种方法的基础上再进行应用，如此才能够发挥优势、避免劣势。每种技术都有其局限性，回弹法和钻芯法也是如此，为了保证这两种检测方法在实际应用过程中的规范使用，必须对其技术优势和技术局限性进行探究，便于采取合适的措施对其进行有效控制。只有这样才能保证这两种技术在实际应用过程中充分发挥出其实际价值和作用。笔者在下文中也对这两种技术的应用注意事项和关键点进行了分析探究，具体如下：

3.1 科学把握回弹法的应用关键点

在应用回弹法检测混凝土的过程中，必须抓住主要矛盾和关键技术要点，只有这样才能保证回弹法检测技术的使用效果。笔者根据自身多年的工作经验，对回弹法技术应用关键点做出了以下总结：首先，必须保证回弹检测仪器的质量，在正式检测前，要对回弹检测仪器进行质量检查，因为回弹检测仪器若是长久不使用或者选购时不加测试，很有可能存在质量问题，一旦其存在质量问题将造成整个检测过程成为无用功；其次，回弹仪使用的适宜温度是零下 4℃到零上 40℃之间，因此，在检测混凝土强度时应当确保在现场温度适宜的情况下，再应用回弹仪进行检测；第三，检测时，回弹仪的轴线应当始终和构件的表面垂直，对回弹仪的使用方法要正确、科学。科学把握回弹法现场混凝土强度检测的关键点，是提升检测结果准确度的基本途径，因此，在应用回弹法进行混凝土强度现场检测时，必须明确并落实回弹法检测的关键点，做到对回弹法的正确、科学、灵活应用。

3.2 科学把握钻芯法的应用关键点

钻芯法的使用，最重要的就是样本采集的合理性和样本检测的精确性。首先需要做的就是采集需要检测的建材样本。检测建材样本的选取必须保证其一般性，能够代表着整个混凝土结构，选取方式可以采取随机抽取法即在混凝土不同位置选取等量的样本，再从多个样本中选取检测样本。这里需要注意的是样本选取位置必须随机且具有代表性，样本选取的数量也要适量，根据混凝土的检测需求进行选取数量的限定。为了保证钻芯法的检测效果，除了保证样本采集质量外，还要重视样本的检测。混凝土样本检测关乎整个工程施工的正常开展，因此，必须给予足够的重视。

3.3 回弹法与钻芯法的结合应用

根据上文可知，这两种检测技术各有其技术优势和技术局限性，为了保证混凝土的检测质量，在使用时，一般将这两种技术混合使用，使其能够形成互补关系，利用其技术优势去弥补另一种检测技术的劣势，这样能够保证混凝土检测结果的精准性。建筑行业对回弹法和钻芯法的混合使用一般采取的方式为，先用回弹法对混凝土进行检测，这种检测只适用于成本较低和工作量较小的情况，检测完成后再利用钻芯法对检测结果进行修正，这种混合使用回弹法和钻芯法的检测方式最大程度上保证了检测结果的精准性。若是发现混凝土整体结构表面碳化现象较严重或者有明显损伤的痕迹，那就不适合在混合使用这两种检测方法。这两种检测方式的混合使用是当前建筑行业较为流行，也是较受欢迎的检测方式。

4.结束语

无论是回弹法，还是钻芯法，或者其他任何一种检测方法，都有其严格步骤流程。钻芯法和回弹法之所以倍受欢迎，必然有其技术优势，所以在该检测技术的过程中，必须遵循其技术要求，充分发挥出其原有的技术优势。

参考文献

[1]胡晓东.回弹法与钻芯法现场检测混凝土强度的技术与应用[J].内蒙古科技与经济，2008，14：164-165.

[2]王磊，张建仁，张克波.回弹法和钻芯法检测劣化桥梁混凝土强度相关性研究[J].中外公路，2010，02：101-104.

超声回弹法 篇5

四川雅泸高速公路C24标工地实验室在采用超声回弹综合法进行强度检测时, 首先使用了四川、云南测强曲线, 发现有较大误差, 卵石混凝土C20, C30的单轴抗压强度一般均比超声回弹综合法检测强度高出20%左右, 碎石混凝土C40, C50高出30%左右, 在使用全国统一测强曲线时, 误差更是惊人, 甚至达到了50%以上。因而, 只能制定本合同段的专用测强曲线。分别制备卵石混凝土C20, C30以及碎石混凝土C40, C50各50个预压件, 对每个预压件进行超声回弹综合法和单轴抗压强度检测, 根据检测结果建立各种标号混凝土相应的专用测强曲线。从计算的平均相对误差和相对标准差来看, 均符合要求, 可以报请上级组织审定。

1 工程概况

四川雅泸高速公路C24标位于川南凉山州冕宁县拖乌乡, 合同段内控制工程为三座特大桥, 总长约为4 km, 因此混凝土制备的结构物数量非常多。采用超声回弹综合法对预制的结构物进行强度检测, 使用四川测强曲线式 (1) , 式 (2) 时, 发现存在较大误差。由于项目所在地距离云南较近, 则又采用云南测强曲线式 (3) , 式 (4) , 误差仍然很大。 在地方测强曲线无法适用的情况下, 选取全国统一测强曲线式 (5) , 式 (6) 进行强度推算, 误差更加惊人。因而需建立专用测强曲线。

四川测强曲线:

f${}_{cu}^c$=0.006 78v3.57R1.43 (卵石混凝土) (1)

f${}_{cu}^c$=0.034v3.2R1.19 (碎石混凝土) (2)

云南测强曲线:

f${}_{cu}^c$=0.006 1v3.16R1.06 (卵石混凝土) (3)

f${}_{cu}^c$=0.088v3.5R0.89 (碎石混凝土) (4)

统一测强曲线:

f${}_{cu}^c$=0.003 8v1.23R1.95 (卵石混凝土) (5)

f${}_{cu}^c$=0.008v1.72R1.57 (碎石混凝土) (6)

2 室内试验

根据施工需要, 分别制备卵石混凝土C20, C30以及碎石混凝土C40, C50的预压件各50个, 采用标准养护28 d。对每个预压件先采用超声回弹综合法进行检测, 得出回弹值和超声波速, 再进行单轴抗压试验, 得出强度值。

2.1 混凝土制备的原材料

1) 水泥。采用云南国资水泥红河有限公司昆明分公司生产的P.O52.5R早强型普通硅酸盐水泥。2) 细骨料。采自冕宁县拖乌乡拖乌二号料厂, 天然中砂, 细度模数为2.9～3.1, 属Ⅱ区中砂。3) 粗骨料。采自冕宁县曹古乡曹古料场, 由天然河卵石破碎并分组筛分而得, 其主要成分为硅质石英砂岩属坚硬岩石类, 岩石抗压强度高达160 MPa～220 MPa, 因而有利于配制抗冲磨、抗空蚀能力较高的高性能混凝土。4) 拌合用水。采用地方饮用水, 水质满足要求。

2.2 超声回弹综合法检测

2.2.1 回弹值的测定及计算

采用山东乐陵回弹仪厂生产的ZC3-AA型回弹仪对每个试件的对应测试面上各弹击8次, 2个测试面共测定16个回弹值。将16个回弹值中的3个较大值和3个较小值剔除, 余下的10个回弹值取平均值R, 作为该试件的回弹值, 精确至0.1。

$R=\frac{1}{10}{\displaystyle \sum _{i=1}^{10}R}{}_i$ (7)

其中, R为混凝土试件回弹代表值, 取有效测试数据的平均值, 精确至0.1;Ri为第i个测点的有效回弹值。

2.2.2 超声波波速的测定及计算

采用北京康科瑞生产的NM-4A非金属超声波检测仪按照图1的测点布置对预压块进行波速的测定。测定的波速代表值为这三个波速值的平均值。

v= (v1+v2+v3) /3 (8)

其中, v为波速代表值;v1, v2, v3分别为三次检测的波速值。

2.3 单轴抗压试验

使用压力机对每个预压件进行单轴抗压试验, 得出其具体的抗压强度值。

3 测强曲线的建立以及误差分析

3.1 检测数据的回归分析

通过对预压件的超声回弹综合法以及单轴抗压试验, 得出了卵石混凝土、碎石混凝土的回弹值、波速值和抗压强度, 两种混凝土各有100组数据。

混凝土强度与波速、回弹值的关系公式为:

f${}_{cu}^c$=A (vi) B (Ri) C (9)

采用Excel软件自带的linest函数[3]分别对这100组数据进行最小二乘法回归分析, 结果见表1。

3.2 测强曲线的误差分析

将回归分析得出的A, B, C值代入式 (9) 中, 得出两种混凝土的测强曲线为:

卵石混凝土 (C20～C30) :

f${}_{cu,i}^c$=0.040 5v0.938 5iR${}_i^{1.5524}$ (10)

碎石混凝土 (C40～C50) :

f${}_{cu,i}^c$=0.000 8v3.756 4iR${}_i^{1.4063}$ (11)

从表1可知, 卵石混凝土、碎石混凝土的平均相对误差和相对标准差分别为11.32%, 0.04%和11.82%, 0.05%, 均低于规范对专用测强曲线的12%, 14%的规定。因此, 这两条专用测强曲线是符合规范要求的, 可以报请上级部门进行审定。

4 结语

1) 本合同段内的卵石混凝土和碎石混凝土的测强曲线可以选用公式:卵石混凝土 (C20～C30) :f${}_{cu,i}^c$=0.040 5v0.938 5iR${}_i^{1.5524}$。碎石混凝土 (C40～C50) :f${}_{cu,i}^c$=0.000 8v3.756 4iR${}_i^{1.4063}$。2) 在对试验数据进行回归分析时, 建议使用Excel自带的linest函数。3) 本合同段所得到的测强曲线的精度符合规范要求, 可以报请上级部门进行审定。

摘要：使用超声回弹综合法对混凝土结构物进行强度检测, 在地方测强曲线以及全国统一测强曲线无法满足施工实际的情况下, 建立各种标号混凝土的专用测强曲线, 从计算的平均相对误差和相对标准差来看, 新建立的专用测强曲线符合规范要求, 可以报请上级进行审定。

关键词：超声回弹,测强曲线,最小二乘法

参考文献

[1]CECS 02∶2005, 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S].

[2]JGJ/T 23-2001, 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

超声回弹法 篇6

南广高速铁路NGZQ-7标现浇梁采用华润水泥浇筑的18孔梁及南江口大桥2个悬灌施工节段进行混凝土强度检测, 以确定被检测简支梁及连续梁节段的混凝土强度是否满足设计要求及相关验收评定标准。

2 检测部位

本次检测对象为简支梁和连续梁的部分节段, 对于简支梁来说, 强度回弹截面为5个, 每个截面分为8个测区, 为了更好地获取回弹数据, 本次测试一个测区回弹20个点 (超过规范16个点) , 剔除大数、小数各3个, 取14个点的平均值作为回弹值, 受到工作条件的限制, 本次检测针对对每一片梁的检测测区数据略有调整。连续梁节段混凝土测试由于箱外表面测区测试困难, 仅测试箱内测区。超声波修正用超声波波速采用本批次生产的混凝土超声波速的平均测试值, 测区及测点布置说明见图1。

3 检测及评定依据

(1) “铁路工程结构混凝土强度检测规程”, TB10246-2004;

(2) “铁路混凝土强度检验评定标准”, TB10425-94;

(3) 技术资料 (主要为施工工艺、浇筑时间、施工配合比等) 。

4 检测设备及仪器

(1) 数显回弹仪, 型号:FH-G402;

(2) TICO超声波混凝土检测仪器 (瑞士) (北京铁科提供仪器及技术) ;

(3) 钢尺等测量工具。

5 混凝土构件施工工艺及配合比

混凝土简支箱梁采用膺架法现场浇筑, 连续梁采用悬灌法施工, 混凝土施工均用泵车泵送入模。

由表1可以看出, 现浇简支梁及悬臂施工的连续梁节段的混凝土施工配合比及理论配合比基本一致。

6 检测结果及分析

截至检测前, 混凝土的龄期均大于50天。回弹简支梁梁体共16孔和悬灌梁6个节段, 测试测区共451个。回弹法修正参数为测试角度、钢筋保护层修正、超声波检测修正、泵送修正, 强度推算按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 (JGJ/T23-2001) 》计算修正;超声波检测参照《超声波检测混凝土缺陷技术规程 (CECS21) 》计算修正。现以表2“一孔梁采用回弹超声波检测综合法计算示例”。

(1) 检测结果及分析

本测试451个测区, 对回弹强度作以分析统计, 统计结果见图2~6。

超声波检测法数据根据“TICO超声波混凝土检测仪器 (瑞士) ”仪器测试数据据实导出, 因数据较多, 仅以表3一孔梁 (与表2回弹对应) 回弹的数据示例。

(2) 超声回弹综合法测试结果及分析

根据实际梁体混凝土的超声波波速测试结果, 对回弹法得出的结果进行修正并考虑泵送修正值, 最终推算结果参阅表2中的最后一列数据。需要说明的是, 考虑到目前规范中混凝土的最高强度为60MPa, 本次结果处理中将大于60MPa的数据一律以“>60”计。综合分析超声回弹综合法测试的混凝土强度结果可知, 本次测试的451个测区, 强度大于60MPa的为432个, 占测区总数的95.8%;强度介于53.5MPa~60MPa之间的测区数为17个, 占测区总数的3.8%;强度介于50MPa~53.5MPa之间的测区数位2个, 占测区总数的0.4%。强度介于50MPa~53.5MPa之间的2个测区均位于建城河特大桥连续梁31号墩5号块大里程侧和小里程侧的顶板位置, 由于受到回弹操作条件的限制, 导致该部位回弹值略低, 左、右腹板混凝土超声回弹综合强度均高于60MPa, 据此推断顶板的混凝土强度亦满足设计及验收标准要求。

7 主要结论

本次检测得出的C50混凝土超声波波速范围为4400m/s~5130m/s, 与北京铁科在实验室制试件的试验波速4280m/s~5080m/s数据基本相当, 混凝土的密实性良好。

超声回弹综合法得出的混凝土强度满足“铁路混凝土强度检验评定标准”要求, 本次检测梁体混凝土强度的合格率为100%。

8 结束语

通过南广高速铁路现浇梁混凝土强度回弹法与超声波法综合检测的方法, 并依据科研部门试验室内回弹同标号混凝土制件超声波检测波速验证, 可充分说明, 回弹与超声波综合检测法能更好地验证实体混凝土强度, 为实体混凝土强度检测又提供路一条更科学的检测方法。

摘要：工程施工中混凝土强度检测一般通过两种方式检测, 一种是取芯试压, 此种方式可直接反应混凝凝土的真实强度, 但对混凝土结构会造成一定程度破坏, 或因构件含筋率较高, 不易取出完整的素混凝土芯样, 操作起来有一定的难度;另一种方式是采用现场回弹, 此种方法常因仪器或操作人员操作方式不当影响混凝土回弹数值的准确性, 只能作为混凝土强度值参考指标。本文通过介绍南广高铁混凝土现浇梁采用回弹超声波检测综合法的检测方式, 能真实检测混凝土实体的强度值。

超声回弹法 篇7

1 相关试验检测工作

1.1 原材料及配合比确定

通过各市质监处对本地区常用材料及配合比进行的前期调查,确定辽宁省内14个市制作混凝土常用的材料及配合比,其中选择水泥15种,碎石22种,砂18种,外加剂14种,全部配合比共计62种。

1.2 试件制作

各市都用本市常用水泥、粗骨料、细骨料,按规定配合比制作混凝土强度等级为 C20～C50、边长 150mm的立方体试件,其中本溪、丹东各加了一组二次衬砌配合比;试模采用符合相关标准要求的钢模,内表面光滑、平整无锈蚀,以防止制备的试块出现变形,防止试块表面由于试模原因产生蜂窝眼。

试件的测试龄期分为 7d、14d、28d、60d、90d、180d。

对同一强度等级的混凝土,在每个测试龄期测 3个试件(一组);每一混凝土强度等级每测试龄期的试件数为6块(两组),采用同一盘混凝土。

1.3 试件养生

试件拆模后,先放置在水池或湿砂堆中养护 7d,然后堆放在不受日晒雨淋处,到要求龄期后进行相关检测工作。

1.4 试块的测试

所有参加试验仪器都符合CECS 02∶2005规程要求,并且在测试之前进行率定,所有检测人员均经过省交通质安局统一培训,以保证测试的准确性。

(1)回弹测量要求

所采用的回弹仪应符合国家计量检定规程《混凝土回弹仪》JJG 817的要求,并通过技术鉴定,必须具有产品合格证和检定证,并应具有中国计量器具制造 CMC许可证标志。回弹仪应由有资格的检定单位按照现行国家计量检定规程《混凝土回弹仪》JJG 817的规定进行检定。

首先将试块上的耦合剂擦净,然后把试块置于压力机上、下承压板之间,使垂直浇注面的另一侧面朝向便于回弹测量的方向,然后加压至30～50kN 并保持此压力。分别在试件两个相对侧面上按CECE 02∶2005规程第5.2.1 条规定的水平测试方法各测8点回弹值, 记录16个回弹值数据,精确至0.1。

(2)超声波检测

采用的混凝土超声波检测仪应通过技术鉴定,必须具有产品合格证和检定证。所采用的超声波检测仪应符合现行行业标准《混凝土超声波检测仪》JG/T 5004的要求,并在计量检定有效期内使用。

(3)抗压强度测试

回弹测试完毕后卸载,将回弹值测试面放置在上下承压板之间,按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T 50081的规定速度连续均匀加荷至破坏。计算抗压强度实测值f${}_{\text{c}\text{u}}^0$,精确至 0.1MPa。

2 数据处理和曲线回归分析

2.1 数据处理

本项目初期因为数据较少,所以出现异常值时采取的是补做试验,追加观测值;后期数据量大,难以补做试验,采取的是把异常值从样本中排除。

按CECS 02:2005规程6.0.1要求,CECS 02:2005规程第6.0.1条规定了强度换算方法的适用范围,其中第7条规定混凝土强度需在10～70MPa范围内,据此剔除了辽宁省数据中强度在此范围外的数据,共剔除55个数据。

按CECS 02:2005规程6.0.8准则,混凝土无损检测还没有检测一组数是否异常的规则,因为同强度试件都是同盘混凝土成型的,可视为同批构件,因此选用CECS 02:2005规程中6.0.8规定来作为判定一组数据是否异常,判定异常的组先试着查找异常原因,如果找不到原因则予以剔除。其判定原则如下:

(1)一批构件的混凝土抗压强度平均值mf${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$<25.0 MPa,标准差Sf${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$>4.50 MPa;

(2)一批构件的混凝土抗压强度平均值mf${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$= 25.0～50.0 MPa,标准差Sf${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$>5.50 MPa;

(3)一批构件的混凝土抗压强度平均值mf${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$>50.0 MPa,标准差Sf${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$>6.50 MPa。

满足以上条件,则判定该组数据为异常组;否则,判定“没有异常值”。

2.2 回归分析

开展辽宁区域超声回弹综合法检测混凝土强度应用研究项目以来,经过各市处的辛勤工作,共采集2660个试件数据,剔除286组异常数据,留下2374组有效数据,再加上高速公路施工检测到的超声回弹测强数据813组,共3187组数据进行回归,回归计算模型采用规范推荐的f${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$=aRcVb。首先,两边取对数化为线性模型:ln f${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$=lna+clnR+blnV;然后将超声、回弹和实测抗压强度数据转化为对数形式,用excel提供的线性回归函数LINEST进行处理(整个过程相当于采用最小二乘法回归),得出参数a、b、c的值及相关性、相对误差等参数。

把处理过异常值的数据代入上面方程得出辽宁省测强曲线,并且把各市数据经过同样的处理计算各市曲线,共同整理如表1。

2.3 相关程度分析

回归相关系数R主要用于判断方程拟合的优劣程度,它体现了回归方程的几个变量之间回归关系的密切程度,其数值在0到1之间,越靠近1,则表示变量之间的回归关系越密切,回归方程越有效。

R的计算公式为:

$\text{R}=\sqrt{\frac{\text{U}}{\text{L}{}_{\text{y}\text{y}}}}(1)$

式中:

U—回归平方和,可按下式计算:

U=bL1y+cL2y (2)

根据公式求得全省及各市曲线相关系数R,整理如表2:

可见,全省曲线相关性很好,各市曲线相关性也都很好。

为方便实际工程应用中查阅,根据全省及各市曲线参数整理了测区混凝土抗压强度换算表。

2.4 辽宁区域曲线与全国通用曲线误差比较

把课题试验得到的3187组数据带入国家曲线和辽宁区域曲线得到曲线误差分析如下:

国家规范的碎石骨料曲线:

f${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$=0.0162R1.410V1.656

建立辽宁区域曲线的数据代入曲线,求得:

er=20.64%>15%

所以国家测强曲线相对于辽宁区域测强曲线误差较大。

辽宁区域曲线:

f${}_{\text{c}\text{u}}^{\text{c}}$=0.1072R1.391V0.561

er=13.59%<15%

精度较高,可用其进行工程质量控制。

摘要：通过大量的室内外试验检测工作及相关理论分析,建立了辽宁区域超声回弹综合法测强曲线,提高了检测精度。

关键词：超声回弹综合法,测强曲线,检测精度

参考文献

超声回弹法 篇8

1 声速的测量

在结构混凝土测强中混凝土超声检测仪的换能器通常采用平面换能器, 测距测量应以两平面换能器与混凝土接触面的中心点的直线距离来计算。某测点的声时读数减去测量前校零获得的声时初读数即为该测点的声时。测试方式主要有对测、角测和平测等三种。

超声测点应布置在回弹测试的同一测区内, 每一个测区布置3个测点。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[2]。对测或角测时, 应尽量保持发射和接收换能器在同一水平面上, 以便根据两换能器与构件接触面的中心到两换能器所在测区测面相交的公共边缘的垂直距离计算得到测距。

为了测试操作方便, 通常声速的测量选择在回弹值测试之后, 这是因为声速测量时, 通常在换能器与构件界面都会有耦合剂的存在, 为了不使混凝土回弹仪粘到耦合剂而弄赃, 操作过程中, 先选择回弹值测试, 后选择声速测量。

2 回弹测试

回弹测试时, 应始终保持回弹仪的轴线垂直于混凝土测试面。宜首先选择混凝土浇筑方向的侧面进行水平方向测试。当不具备浇筑方向侧面水平测试的条件时, 可采用非水平状态测试, 或测试混凝土浇筑的顶面或底面。

回弹测区的布置, 采用对测方法时, 发射和接收换能器所在的回弹测区应对称布置;当采用角测方法时, 发射和接收换能器所在的回弹测区应布置在同一水平面上。回弹时, 应在发射和接收换能器所在的测区各弹击8点, 当单面平测时, 可在发射和接收换能器之间弹击16点。

3 混凝土缺陷对超声回弹综合法检测混凝土强度的影响

通常情况下, 在进行超声回弹综合法检测混凝土强度时, 超声声速测点和回弹测区都应尽量避免混凝土缺陷。实际情况下, 构件表面的缺陷如麻面、蜂窝等可以尽量避免, 但是构件内部缺陷却比较难以避免。

混凝土构件内部缺陷的判定, 可以采用超声声速以及声幅或声时综合判定。当混凝土构件内部缺陷不明显如微裂缝时, 则难以判定。

同一强度批次的混凝土, 其超声声速相差不大, 强度等级越高的混凝土, 一般超声波在其内部传播的速度也越快。声波在介质中的传播速度, 固体最快, 液体次之, 气体最慢, 当混凝土构件内部存在缺陷, 声波的传播或绕过缺陷继续传播或横穿缺陷, 造成声时延长, 声速下降。当声时增长或声速下降明显时, 则可判定为异常点。

4 超声回弹综合法检测混凝土强度的特点

超声回弹综合法是建立在超声传播和回弹值与混凝土抗压强度之间相互关系上, 以声速和回弹值来综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。超声回弹综合法在一定程度上克服了以单一指标评定混凝土强度的不足, 它把石子和测试面的影响, 从检测结果中加以修正, 对于多指标综合, 能较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用, 提高了测试精度。

在全国统一测区混凝土抗压强度换算公式中, 测区混凝土抗压强度换算值随着超声波在混凝土中的声速和回弹值的增大而增大。

对于大多数情况下, 随着混凝土龄期的增长, 混凝土强度也增长, 而超声波的声速和回弹值都会随着混凝土强度的增加而增大, 所以混凝土龄期的增长将使得超声回弹综合法的混凝土抗压强度的增大。随着混凝土的水化完全后, 混凝土强度趋于稳定, 混凝土强度达到最大值。随着混凝土龄期的增长, 混凝土碳化深度的增大, 使得混凝土表层结构强度降低, 如果碳化层深度不深, 对超声波的声速和回弹值影响不大, 计算所得测区混凝土抗压强度换算值变化不大, 当碳化层深度足够影响到超声波的声速和回弹值的减小时, 测区混凝土抗压强度换算值也相应减小, 但是这是一个十分缓慢的过程。

摘要：《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》规定的全国统一测强曲线, 保留了原规程测强数据。吸收了国内一些地区制定泵送混凝土测强曲线的经验, 收集了长龄期混凝土试件数据, 重新对测强数据进行分析, 满足泵送混凝土成型工艺, 延长混凝土龄期 (7～2000天) 及强度 (10～70MPa) , 扩大了应用范围。

参考文献

[1]混凝土无损检测技术, 国家建筑工程质量监督检测中心主编, 北京:中国建材工业出版社, 1996

超声回弹法 篇9

关键词：混凝土 建筑结构 强度 设计

0 引言

建筑工程主体检测工作是工程质量监督的重要组成部分，是科学、客观、公正地进行工程质量监督的重要保证。对主体结构的检测主要是对混凝土及砌筑砂浆进行检测。对混凝土的检测可采用回弹法、钻芯法、后装拨出法等来推定混凝土的强度；混凝土回弹法检测因操作简单、易于掌握，评定快捷而被广泛采用。是我国目前工程检测中应用最为广泛的检测方法之一。下面对其中几个问题作一探讨。

1 抽样数量的问题分析

1.1 在按批量检测时，《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(以下简称规程)4.1.2规定：按批进行检测的构件，抽检数量不得少于同批构件总数的30％且构件数量不得少于10件。抽检构件时，应随机抽取并使所选构件具有代表性。

1.2 《建筑结构检测技术标准》(以下简称标准)3.3.11第5条规定：按检测批检测的项目应进行随机抽样，且最小样本容量宜符合本标准第3.3.13的规定。

1.3 当检测批构件总体数量较少(≤50)时，《规程》中抽查30％的数量和《标准》中的样本最小容量基本接近，较为合理，工作量不大，费用合理；当检测批构件总体数量较多(>50)时，《规程》中抽查30％时，构件数量较大，工作量较大，检测费用较高，使受检单位很难承担。而《标准》中的最小样本容量分为A，B，C三类，A类为一般施工质量的检测，数量最少，C类为较严格的检测或复检，数量最多。与《规程》相比，C类抽检数量少于规范中的30％，数量不大，费用较合理，受检单位可以承担。

2 规范操作，确保检测数据真实可靠

回弹法本身是一种科学的操作方法，国家也专门制定了相应的规程。操作人员是否规范操作，用力是否合适和均匀，是否垂直于结构或构件的表面，将直接决定回弹精度。为此，应加强检测人员的职业道德素养，提高检测责任心，严格按照检测标准操作，也只有如此，才能真正提高回弹法的检测精确度。

2.1 测试前必须进行回弹仪的率定试验 回弹仪的质量及测试性能直接影响混凝土强度推定的准确性，只有性能良好的回弹仪才能保证测试结果的可靠性。回弹仪的标准状态应是在洛氏硬度HRC为60±2的标准钢砧上，垂直向下弹击三次，其平均率定值应为80±2，否则回弹仪必须进行调整或校验…。在单个构件检测中，一般只需测试前进行率定即可，但在大批量检测时，由于受现场灰粉及回弹仪自身稳定性等因素的影响，随着工作时间的延长，回弹仪的工作状态逐渐低于标准状态。有时一个批量检测项目检测前后回弹仪率定值的差异较大，从而导致测试结果偏低。因此，在大批量检测时，应随身携带标准钢砧，以便随时进行率定检测，适时更换，从而保证检测结果的精确性。

2.2 测区正确选择 依《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23—2001)规定，取一个结构或构件混凝土作为评定混凝土强度的最小单元，至少取10个测区。对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。测区宜选在构件的两个对称可测面上，且测区面积不宜大于0.04m。相邻测区间距不宜过大，当混凝土浇筑质量比较均匀时可酌情增大间距，但不宜大于2m；构件或结构的受力部位及易产生缺陷部位(如梁与柱相接的节点处)需布置测区；测区优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面(与混凝土浇筑方向相垂直的贴模板的一面)，如不能满足这一要求时，可选在混凝土浇筑的表面或底面；测区应避开位于混凝土内保护层附近设置的钢筋和埋入铁件；另外，对于体积小、刚度差以及测试部位的厚度小于100mm的构件，应设置支撑加以固定。

2.3 检测面处理 《规程》规定：用于回弹检测的混凝土构件，表面应清洁平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、蜂窝、麻面。我们在检测时经常遇到麻面或有浮浆的构件，回弹前必须用砂轮磨平，且不应有残留的粉末或碎屑，否则结果偏低。此外，还应保证检测面干燥，因为混凝土的含水率会影响其表面的硬度，混凝土在水泡之后会导致其表面硬度降低。对于潮湿或浸水的混凝土，须待其表面干燥后再进行检测。建议采用自然干燥的方式，禁止采用热火等强制快速干燥，以防混凝土面层被灼伤，影响检测精确度。

2.4 碳化深度值测量 用合适的工具在测区表面形成直径约为15mm的孔洞，清除洞中的粉末和碎屑后(注意不能用液体冲洗孔洞)立即用1％的酚酞酒精溶液滴在混凝土孔洞内壁的边缘处，用碳化深度测量仪或其他工具测量自测面表面至深部不变色边缘处与测面相垂直的距离1—2次，该距离即为该测区的碳化深度值，准确至0.5mm。一般一个测区选择1—3处测量混凝土的碳化深度值，当相邻测区的混凝土质量或回弹值与它基本相同时，那么该测区的碳化深度值也可代表相邻测区的碳化深度值，一般应选不少于构件的30％测区数测量碳化深度值。

2.5 回弹值测量 测试时回弹仪应始终与测面相垂直，并不得打在气孔和外露石子上。每一测区的两个测面用回弹仪各弹击8点，如一个测区只有一个测面，则需测16点。同一测点只允许弹击一次，测点宜在测面范围内均匀分布，每一测点的回弹值读数准确至一度，相邻两测点的净距一般不小于20mm，测点距构件边缘或外露钢筋、铁件的间距不得小于30mm。另外，当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土侧面时，一定要先按非水平状态检测时的回弹值进行修正，然后再按角度修正后的回弹值进行不同浇筑面的回弹值进行修正，这种先后修正的顺序不能颠倒，更不能用分别修正后的值直接与原始值相加或相减，否则将造成计算错误，影响对混凝土强度的推定。

3 碳化深度值的测量问题分析

碳化深度值的测量准确度与回弹值一样，直接影响推定混凝土强度的精度，故其测量要认真细致进行。

3.1 要认真清除所打孔洞中的粉未和碎屑，且不得用水擦洗，否则将难以区分已碳化和未碳化的分界线。同时用标准试液(1％ 酚酞酒精溶液)滴在孔洞内壁边缘处，当已碳化和未碳化的界线分明时进行测量。因为不同的水泥品种，水化后出现已碳化和未碳化分界线的时间不同。

3.2 碳化深度测量要用专用测量仪器，取已碳化和未碳化交界面到混凝土表面的垂直距离(不得目测)，测量不应少于三次，取其平均值。

3.3 回弹值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值。测点不应少于构件测区数的30％，取其平均值作为该构件每测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值，这可能预示该结构构件混凝土强度不均匀。

3.4 碳化深度应在已清除疏松层、蜂窝、麻面的部位测量，否则将不能得到该检测部位的实际碳化深度，从而影响混凝土强度值的精确度。我站对某商住楼钢筋混凝土梁进行回弹，其混凝土推定值为14.2、18.9、13.2MPa，碳化深度为6.0mm。经混凝土钻芯检测，检测强度为20.1、18.5、23.3MPa。审查技术资料，该工程为冬季施工，水泥、砂、石配比浇筑均符合要求，但从钻芯取样处观察，表皮有5.0mm的疏松层，且有轻微冻害。因回弹检测前未有效清除疏松层，也未对清除后的碳化深度进行测量，故造成了回弹值的差错。

4 结束语

超声回弹法 篇10

超声回弹综合法是上世纪六十年代兴起的一种检测硬化混凝土强度的无损检测技术,由于该方法与单一回弹法相比具有测试精度高、操作性强、能够反映混凝土内部质量等优点,近年来在我国建工、市政、铁路、公路领域均得到广泛应用。中国工程建设标准化协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)是目前国内该方法所依据的主要技术规程,该规程对超声波波速测量方法的介绍较为简单,且并未对影响波速测量的因素进行分析,而在实际检测中波速测量的准确性对推定的混凝土强度影响较大,因此,结合实际工作,开展了超声波波速测量方法研究。

2 超声波波速测量的基本原理

混凝土中纵向应力波的传播速度与混凝土的密度ρ、弹性模量E及泊松比μ相关,ASTM C597-2002第5.1条中给出了波速v的计算公式(见式(1)),由式(1)可知波速与混凝土的动弹性模量成正比,与密度成反比。通过测量发射和接收探头间的距离L(声距)及超声波的传播时间T(声时),按式(2)可计算波速v。

$\text{ν}=\sqrt{\frac{\text{E}(1-\text{μ})}{\text{ρ}(1+\text{μ})(1-2\text{μ})}}(1)$

式中: E—动弹性模量;

μ—动泊松比;

ρ—密度。

ν=L/T (2)

式中:ν—波速(m/s);

L—声距(m);

T—声时(s)。

因此,混凝土的动弹性模量和动泊松比是影响波速的内在因素,波速在一定程度上能够反映混凝土的强度;混凝土的潮湿状况、探头与混凝土接触状况及混凝土内部的钢筋是影响波速的外在因素,可以通过改进测试方法(如测试时结构处于干燥状态、磨光接触面并采用耦合剂、发射和接收探头连线与附近钢筋成40～50°角等方法)来降低影响。

3 波速对超声回弹综合法推定强度的影响分析

为了分析波速测试精度对超声回弹推定强度的影响,按CECS 02:2005中推荐的全国统一测强曲线(如式(3)),取回弹值Rai均为45,νai由4.500km/s按间隔1%递增至4.950km/s,计算混凝土强度推定值,分析波速变化对推定强度的影响,对波速变化值与推定强度变化值进行相关分析,相关方程如式(4),相关曲线见图1。由相关方程可知推定强度变化是波速变化的1.47倍,如果波速的测试误差为10%,那么混凝土推定强度的偏差将达到14.7%,因此,波速的测式精度对强度推定值影响较大。

f${}_{\text{c}\text{u},\text{i}}^{\text{e}}$=0.0056ν${}_{\text{a}\text{i}}^{1.439}$R${}_{\text{a}\text{i}}^{1.769}$ (3)

$\frac{\text{Δ}\text{f}{}_{\text{c}\text{u}}^{\text{e}}}{\text{f}{}_{\text{c}\text{u}}^{\text{e}}}=1.47\frac{\text{Δ}\text{ν}}{\text{ν}}(4)$

式中:f${}_{\text{c}\text{u},\text{i}}^{\text{e}}$—推定强度(MPa);

νai—声速(km/s);

Rai—回弹值。

常见的波速测量方法有对测法(直接传播法)、角测法(半直接传播法)和平测法(非直接或表面传播法),如图2所示。

对测法可以精确的测量出超声波的路径长度,是检测精度最高的方法,在波速测量中尽量采取该方法;角测法是通过间接测量的方法计算发射和接收探头中心间的距离,因此,检测精度要略低于对测法,在不具备对测的条件下,采用该方法也是能够得到满意的测试精度的,平测法是三种方法中测量精度最低的方法,当被测部位只有一个表面可供检测时,才采取该方法测量波速,在实际检测中诸如桥梁的主梁和台身、隧道的衬砌、水泥混凝土桥面铺装等大量结构或构件仅能用平测法进行测量,因此,笔者对平测法进行了深入的研究和分析。

4 超声波波速表面平测法研究

4.1 超声波波速表面平测法基本原理

超声波在介质中的传播分为纵波(介质中质点的振动方向与波的传播方向一致)、横波(介质中质点的振动方向与波的传播方向相垂直)和表面波(是沿着固体表面传播的具有纵波和横波的双重性质的波)的三种方式,纵波波速大于横波波速大于表面波速,在超声回弹法中通常采用纵波探头检测纵波波速。

纵波又称为压缩波,平测法中发射探头下面的混凝土会产生竖向的疏密变形,由于混凝土材料泊松比的存在,横向同样会产生水平的疏密变形,在同一平面上的接收探头底面也就有了竖向疏密变形的产生,接收探头便接收到了脉冲波(如图3所示),因此,平测法中接收到的首波波幅通常仅为相同声距对测时波幅的2%～3%,首波并不明显(如图4、图5)。另外,由于超声探头与混凝土表面的有效接触面积无法确定(受表面平整度、探头的压力影响),同样也无法准确地确定声距的长度,使得平测法的检测精度受到了一定的影响。

4.2 超声波波速表面平测法的试验研究

CECS 02:2005附录B给出了波速表面平测法的检测方法,即在同一测试面按探头中心到另一探头中心350～450mm的声距l布置探头,利用式(5)计算平测,换算声速νa,按式(5)计算平测声速,式中λ为平测修正系数,按式(6)计算。

$\begin{array}{l}\text{ν}{}_{\text{a}}=\text{λ}\cdot \frac{1}{\text{t}}(5)\\ \text{λ}=\frac{\text{ν}{}_{\text{d}}}{\text{ν}{}_{\text{p}}}(6)\end{array}$

式(6)中νd为对测声速,当被测结构或构件不具备对测与平测的对比条件时,选取有代表性的部位,以测距l(传感器中心到中心距离)=200～500mm,间隔50mm,逐点测读相应声时值t,各平测声速的平均值即为νp,用回归分析方法求出直线方程l=a+bt,回归系数b即为νd。

为了研究该平测法的精度,我们利用混凝土抗折试模制作了20块150mm×150mm×550mm的混凝土试块进行试验研究,对每个试件按200～400mm,间隔50mm按平测法测量声时,在中部和两端部按对测法分别测量对测声时,并取3点的平均值为对测声速νds,由于篇幅所限,表1中仅列出部分检测分析数据,通过对20个试件检测数据的分析,利用该平测方法所测波速均为负误差,误差在3.53%～-11.32%范围内,由于该波速误差所引起的推定强度误差在5.19%～16.64%范围内,将会明显影响对混凝土强度检测结果的判定。

分析产生该平测法波速测试误差有以下几点原因:

(1)平测声速νp的计算取值原因,通过对检测数据的分析,可以发现随着平测声距的增大波速存在逐渐变小的趋势,当声距接近400mm(在实际检测中平测声距通常取400mm),波速趋于稳定,因此,采用取平均值的方法使得νp取值偏大。

(2)线性回归数学模型的选用原因,依据数理统计学原理在所采用l=a+bt回归模型中,a为声时等于0时,声距的数学期望值。实际上当声时t=0,理论上声距l应该等于0,a不等于0的原因应该是由于探头与混凝土表面的有效接触面积不确定所导致的检测误差,因此,采用通过原点的回归模型l=bt,更加符合实际。

对检测数据采用l=bt模型进行回归分析,不采用λ进行修正,直接以回归系数b作为测区波速进行分析(部分数据见表2),分析表明波速检测误差在2%以内,精度远远高于规范的方法,且回归方程相关性较好。

5 结论

(1)试验研究表明,按《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005)中超声波波速平测的方法所测波速均为负误差,误差在3.53%～11.32%范围内,由于波速误差所引起的推定强度误差在5.19%～16.64%范围内,将会影响对混凝土强度检测结果的判定。

(2)分析表明导致平测误差较大的原因为平测声速νp的计算取值偏差和线性回归数学模型与实际的偏差。

(3)在进行超声波单面平测时,采用通过原点的线性回归模型l=bt,并直接以系数b作为超声回弹测区的波速值的改进方法,可明显提高超声回弹综合法(波速平测时)的检测精度。

参考文献

[1]CECS 02:2005,超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S].