混凝土強(qiáng)度超聲波檢測(cè)影響因素分析

1、混凝土強(qiáng)度超聲波檢測(cè)影響因素分析 摘 要 本文主要介紹超聲波檢測(cè)砼強(qiáng)度存在的幾種不確定因素。用超聲波檢測(cè)值與回彈值以及抗壓強(qiáng)度值相比較，從而得出偏離準(zhǔn)確值的內(nèi)在原因。 關(guān)鍵詞 超聲波檢測(cè)混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)混凝土構(gòu)件強(qiáng)度偏差1 概 述非破損法以砼強(qiáng)度與某些物理量之間的相關(guān)性為基礎(chǔ)，檢測(cè)時(shí)在不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件砼任何性能的前提下，測(cè)試這些物理量，然后根據(jù)相關(guān)關(guān)系推算被測(cè)砼的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度換算值，并據(jù)此推算出代表強(qiáng)度。通常情況下，施工單位均以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度值作為砼構(gòu)件強(qiáng)度評(píng)定值，然而構(gòu)件養(yǎng)護(hù)條件與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件存在很大的差異。當(dāng)對(duì)砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度產(chǎn)生懷疑時(shí)，在很多情況下無(wú)法完成砼強(qiáng)度破壞檢驗(yàn)，因此無(wú)損檢測(cè)更加體

2、現(xiàn)出它的優(yōu)越性，超聲波檢測(cè)就是其中之一。所以必須在測(cè)試前了解影響推定準(zhǔn)確性的各項(xiàng)因素，以便予以消除或修正。本文主要利用大量組數(shù)的砼試塊，同時(shí)做回彈檢測(cè)試驗(yàn)、破壞檢測(cè)試驗(yàn)和超聲波檢測(cè)試驗(yàn)相互比較，得出影響超聲波檢測(cè)準(zhǔn)確推定的幾項(xiàng)限制條件。2 超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及誤差2.1 超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按 CECS0：2 2005超聲回彈綜合法檢測(cè)砼強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合檢測(cè)，推算其強(qiáng)度值。2.2 誤差原因分析在工程檢測(cè)過(guò)程中，超聲波儀器內(nèi)部的計(jì)算原理是從大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中推算出來(lái)的，屬于一個(gè)規(guī)律性的公式；因此，僅適用于檢測(cè)普通砼強(qiáng)度，而并不適用于檢測(cè)有特殊要求的砼強(qiáng)度。另外，超聲波檢測(cè)主要通過(guò)聲速、回彈以及修正系

3、數(shù)來(lái)綜合推算強(qiáng)度的，這些因素又受很多條件的變化而不同（如干濕狀態(tài)、成型配比、骨料類(lèi)型等），產(chǎn)生很多的不確定性，來(lái)影響強(qiáng)度推算的準(zhǔn)確性。3 影響超聲波測(cè)試強(qiáng)度的因素3.1 超聲波聲速影響經(jīng)過(guò)大量組數(shù)的試驗(yàn)，及數(shù)據(jù)的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，在干燥狀態(tài)下，測(cè)試砼28天強(qiáng)度，不考慮試塊表面碳化，先做回彈試驗(yàn)，在超聲波儀器上輸入回彈值，可以得出超聲波檢測(cè)的強(qiáng)度。當(dāng)聲波在砼試塊中傳播的速度較大時(shí)，超聲波儀計(jì)算出的強(qiáng)度也相對(duì)較大。這是由于砼聲速的傳播受到砼內(nèi)部粘接密實(shí)性的影響。聲速較大時(shí)，從側(cè)面說(shuō)明了砼內(nèi)部的結(jié)構(gòu)越密實(shí)，各界面的粘接力愈大。硅內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)度存在宏觀和微觀之分，宏觀指粗骨 料之間的填充與擠壓密實(shí)；微觀指水

4、泥內(nèi)部各化學(xué)膠粘組份與骨料粘合的 緊密程度。兩種密實(shí)度越好，則超聲波在硅內(nèi)部的傳播速度越快，檢測(cè)推 算強(qiáng)度越高。3.3 、超聲波修正系數(shù)影響在超聲波檢測(cè)法實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，為了更加直觀的得出接近實(shí)際的強(qiáng)度值，所以必須選擇合適的修正系數(shù)。 針對(duì)儀器內(nèi)部0.95、0.98、1.00、1.03 這幾種修正系數(shù)，分別選擇得出下列關(guān)系表格：表3.3-1修正系數(shù)為0.95試塊 狀態(tài)超聲聲速(m/s)超聲強(qiáng)度 (MPa實(shí)際強(qiáng)度 (MPa4690 4410 449035.130.2干一2510 4530 435034.727.1燥4670 4500 444035.432.4條4620 4630 469038.53

5、1.6件二2520 4500 467037.534.74620 4500 464037.134.2從上表中可以比較得出修正系數(shù)為 0.95時(shí)的計(jì)算結(jié)果較實(shí)際的偏大, 很不利于真實(shí)強(qiáng)度的推定，很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的導(dǎo)向得出偏離實(shí)際強(qiáng)度較大 的結(jié)論，對(duì)構(gòu)件作出錯(cuò)誤的判斷。表3.3-2修正系數(shù)為0.98試塊 狀態(tài)超聲聲速(m/s)超聲強(qiáng)度 (MPa實(shí)際強(qiáng)度 (MPa干 燥 條 件46404640465037.937.145304560458035.644.2一3 48304710465039.344.044104480442033.933.343704450441032.931.3一32204420436

6、031.031.7但我們?nèi)⌒拚禂?shù)為0.98時(shí)，可以看出，對(duì)于實(shí)際強(qiáng)度在 10 MPa-40 MPa寸，偏離較小，相對(duì)更多的接近實(shí)際的強(qiáng)度。3.4 硅干、濕狀態(tài)影響硅處于環(huán)境溫度為5-35 C情況下，因?yàn)闇囟壬叨鸬乃俣茸兓?大，硅的抗壓強(qiáng)度隨其含水率的增加而降低，而超聲波傳播速度隨孔隙被水填滿(mǎn)程度而逐漸增高。速度的變化特性取決于硅的結(jié)構(gòu)，隨著硅孔隙率 的增大，干硅中超聲波傳播速度的差異也增大。表3.4-1干、濕狀態(tài)影響超聲聲速養(yǎng)護(hù)條件干燥檢測(cè)(m/s)潮濕檢測(cè)(m/s)同條1460046804600462047804710件下2462046504580468046804710養(yǎng)護(hù)345

7、5046804620465045404620在相同的力學(xué)條件下，水中養(yǎng)護(hù)的硅比空氣中養(yǎng)護(hù)的硅試塊具有更高的 超聲傳播速度。水中養(yǎng)護(hù)的硅具有較高的水化度并形成大量的水化產(chǎn)物，超 聲波傳播速度對(duì)此產(chǎn)物的反映大于空氣中硬化的硅。因此，水中養(yǎng)護(hù)的硅比 空氣中養(yǎng)護(hù)的硅超聲波傳播速度大，甚至能夠掩蓋了隨著硅強(qiáng)度增長(zhǎng)而提高 的聲速的影響，所以，硅構(gòu)件表面的干、濕條件也是導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的 一個(gè)外在因素，因此在檢測(cè)硅構(gòu)件時(shí)要求表面和內(nèi)部干燥。3.5 粗骨料影響每立方米硅中骨料用量的變化、顆粒組成的改變對(duì)硅強(qiáng)度影響要比水灰 比、水泥用量及標(biāo)號(hào)的影響小得多，但是，粗骨料的數(shù)量、品種及顆粒組成 對(duì)超聲波傳播速度的

8、影響卻十分顯著，甚至稍微增加一些碎石的用量或采用 較高彈性模量的骨料，敏感性最強(qiáng)的是超聲脈沖的聲速。下表為不同品種粗骨料的聲速。由于骨料的聲速比硅中其它組分的聲 速要高得多，它在硅中所占比例又高達(dá)75溢右。因此，骨料聲速對(duì)硅總聲 速具有決定性的影響。表3.5-1不同品種粗骨料的聲速值骨料的 品種比重(g/cm3)縱波速度 (km/s)橫波聲速 (km/s)花崗巖2.664.772.70玄武巖2.635.573.40石灰?guī)r2.655.972.88砂巖2.665.151.97石英巖2.646.602.75河卵石2.785.0-5.58在超聲檢測(cè)過(guò)程中，主要以大粒徑粗骨料、碎石之間的比較為主，分 別

9、得出超聲檢測(cè)強(qiáng)度值。在同樣的養(yǎng)護(hù)條件和實(shí)驗(yàn)條件下，不存在碳化深 度影響，將它們與實(shí)際抗壓強(qiáng)度相比較，從實(shí)驗(yàn)中可以清楚的看出：表3.5-2骨料粒徑大小對(duì)超聲強(qiáng)度影響大粒徑超聲聲速超聲強(qiáng)度實(shí)壓值(m/s)(MPa)(MPa)(%)一1463345.148.46.82479346.548.23.53472046.146.71.3碎石(m/s)(MPa)(MPa)r (%)二1424029.446.236.42423029.146.737.73434030.351.140.7由上表可見(jiàn)，若不注意粗骨料品種的影響，簡(jiǎn)單的采用某一特定的硅 強(qiáng)度與相應(yīng)的超聲聲速關(guān)系曲線(xiàn)，在確定硅強(qiáng)度時(shí)將會(huì)造成很大的誤差。

10、經(jīng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)表明，大粒徑粗骨料配制的硅超聲檢測(cè)和實(shí)際強(qiáng)度偏差一般為 5溢右，碎石配制的硅與實(shí)際抗壓值偏差較大。其原因主要是大粒徑粗骨 料的密度比碎石大，而且，聲速傳播時(shí)所經(jīng)過(guò)的粘結(jié)界面相對(duì)較少，故而， 聲速損失較小，推算出強(qiáng)度較高；反之，則越低。從一定意義上說(shuō)，骨料品種相同時(shí)，不同含石量對(duì)硅中超聲脈沖傳播速 度隨粗骨料含量增加而提高。在硅的組合料中，砂率變化、骨灰比的大小， 對(duì)硅中超聲聲速影響仍然是粗骨料含量起主導(dǎo)作用。3.6 其他因素的影響超聲法對(duì)加入外加劑的硅體現(xiàn)出色盲效果。超聲波無(wú)法對(duì)外加劑加以識(shí) 別，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主要對(duì)早強(qiáng)劑進(jìn)行測(cè)定。對(duì)同一試塊檢測(cè)結(jié)果表明，7天測(cè)定超聲聲速和實(shí)壓值，不加外加劑的試塊超聲聲速為4700m/s、4450m/s、4430m/s,實(shí)壓強(qiáng)度為775KN加入外加劑的超聲聲速分別為：4780m/s、 4620m/s、4530m/s,實(shí)壓值905KN加入早強(qiáng)劑的試塊的聲速相對(duì)偏差不是 很大，但是實(shí)際強(qiáng)度相差接近7MPa所以外加劑對(duì)強(qiáng)度的表現(xiàn)很明顯，但是 對(duì)于超聲波傳播速度卻沒(méi)有明顯的影響。所以，在加入外加劑的硅檢測(cè)過(guò)程 中要分外小心，如果有必要盡可能的結(jié)合更多的檢測(cè)方法，經(jīng)過(guò)多重論證， 從不同的方面作綜合解釋?zhuān)荒苈槟酒哪囊环N固定模式，以免產(chǎn)生強(qiáng)