聲波檢測技術(shù)：第七章 超聲回彈綜合法檢測混凝土強度

1、超聲回彈綜合法檢測混凝土強度 概述 超聲回彈綜合法是以聲速值、回彈值與混凝土強度之間的相關(guān)關(guān)系為基本依據(jù), 在自然狀態(tài)下測試出混凝土的某些物理量, 進而按相關(guān)關(guān)系推算出混凝土的特征強度。由于綜合法采用多項物理力學參量, 能較全面地反映構(gòu)成混凝土強度的各種因素, 并且還能抵消部分影響強度與物理量相關(guān)關(guān)系的因素, 因而它比單一物理量的無損檢測方法具有更高的準確性和可靠性。 概述與單一回彈或超聲法相比綜合法具有以下特點：1減少齡期和含水率的影響混凝土含水率大，超聲的聲速偏高，而回彈值則偏低；混凝土的齡期長，超聲聲速的增長率下降，而回彈值則因混凝土碳化程度增大而提高 2彌補相互不足一個物理參數(shù)只能從某

2、一方面，在定范圍內(nèi)反映混凝土的力學性能，超過一定范圍，它可能不很敏感或者不起作用。3. 提高測試精度出于綜合法能減小一些因素的影響程度，較全面的反映整體混凝土質(zhì)量，所以對提高無損檢測混凝土強度的精度，具有明顯的效果。綜合法測強的影響因素 （一）、水泥品種及水泥用量的影響 綜合法測強的影響因素（二）、細骨科(砂)品種及砂率的影響綜合法測強的影響因素（三）、粗骨料(石子)品種、石子用量及粒徑的影響用卵石和碎石配制的混凝土進行對比試驗，結(jié)果證明，石子品種對“ ”綜合關(guān)系有十分明顯的影響。若以卵石混凝土為基礎(chǔ)，則碎石混凝土所推算的強度平均約偏高25%左右.當石子用量變化時，聲速和回彈值均隨含石量的增加

3、而增加。當石子粒徑在2cm4cm范圍內(nèi)變化時，對“ ”的影響不明顯，但石子粒徑超過4cm后，其影響不可忽視。由此可見，在超聲回彈綜合法測強中，石子的影響是必須予以重視的。 綜合法測強的影響因素（四）、外加劑的影響一般認為，外加劑的主要效應在早期，即混凝土塑化作用和3-5天早期強度均增高，而超聲回彈綜合法測強規(guī)定28天后進行所以外加劑的影響可以不予修正。（五）、碳化深度的影響在回彈法測強中，碳化對回彈值有顯著影響，因此必須把碳化深度作為一個重要參量。試驗證明，在綜合法中碳化深度每增加1mm，用“ ”關(guān)系推算的混凝土強度僅比實際強度高0.6%左右。為了簡化修正項，在實際檢測中碳化因素可不予考慮。在

4、綜合法中碳化因素可不予修正的原因，是由于碳化僅對回彈值產(chǎn)生影響，而碳化深度較大的混凝土含水量相應降低，導致聲速稍有下降，因此在“ ”關(guān)系中可部分抵消因回彈值上升所造成的影響。綜合法測強的影響因素（六）、混凝土含水率的影響試驗證明，混凝土表面的濕度對回彈值有顯著影響。一般來說濕度越大，回彈值越低。而對超聲來說，聲波在水中傳播要比在空氣中傳播速度快，因此在“ ”關(guān)系中可抵消因回彈值下降所造成的影響。（七）、測試面的影響當測試在混凝土澆筑上表面或底面進行時，由于石子離析下沉及表面水、浮漿等因素的影響，其回彈值與聲速值均與側(cè)面測量時不同。若以側(cè)面測量為準，上表面或底面測量時對回彈值及聲速值均應分別乘以

5、修正系數(shù)。綜合法測強曲線 用混凝土試塊的抗壓強度與非破損參數(shù)之間建立起來的相關(guān)關(guān)系曲線，即為測強曲線。 測強曲線的分類 :1. 統(tǒng)一測強曲線(全國曲線)2. 地區(qū)(部門)測強曲線3. 專用(率定)測強曲線建立混凝土強度曲線的方法及基本要求 1. 采用中型回彈儀和低頻超聲波檢測儀；換能器頻率滿足超聲檢測的基本要求，頻率一般在50100kHz。2. 混凝土用水泥應符合現(xiàn)行國家標準硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥與粉煤灰硅酸鹽水泥的要求，混凝土用砂、石應符合現(xiàn)行部標準普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法和普通混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法的要求。3. 選用本地區(qū)常用水

6、泥、粗骨料、細骨料，按最佳配合比制作混凝土強度等級為C10C50的邊長為150mm立方體試塊。 試件聲時值測試 試件聲時值測試，應按下列規(guī)定進行：1）試塊聲時測量，應取試塊澆注方向的側(cè)面為測試面，宜采用黃油為期合劑；2）聲時測量應采用對測法，在一個相對測試面上測3點，發(fā)射和接收換能器軸線應在一直線上，試塊聲時值為3點平均值，保留小數(shù)點后一位數(shù)字。試塊邊長測量精確至1mm，測量誤差不大于1%；試塊回彈值測試 試塊回彈值測試1) 在每個試塊的對應測試面上各彈擊8次，兩個測試面共測得16個回彈值，回彈測試時要求回彈儀的軸線應與試塊側(cè)面保持垂直 2) 相鄰兩測點的間距一般不小于30mm，測點離試塊邊緣

7、的距離不小于30mm。 3) 將16個回彈值中的三個最大值和三個最小值剔除，余下的10個回彈值取平均值，作為試塊的回彈值R，保留小數(shù)后一位數(shù)字。 抗壓強度試驗 回彈測試完畢后，卸荷載，將試塊回彈值面放置在壓力機平板間加壓，以每秒 kN的速度連續(xù)均勻進行，直至試塊破壞為止，計算抗壓強度 精確到0.1MPa。 測強曲線計算 1）將各試塊測試所得的聲速值v、回彈值R及試塊抗壓強度值 匯總，進行多元回歸分析和誤差分析；2）回歸分析時，常采用下列回歸方程式： 如回歸方程式的誤差滿足條件：專用測強曲線，相對標準誤差 ；地區(qū)測強曲線，相對標準誤差 。則可報請有關(guān)部門批準，作為專用或地區(qū)測強曲線。測強曲線計算

8、為便于在工程測試中使用，減少計算工作量，可將系數(shù)已知的回歸方程式，在非破損參數(shù)v、R的有效范圍內(nèi)，從小到大為序等距分級，與計算的對應混凝土強度列表，建立 測區(qū)混凝土強度換算表。超聲波聲速應精確至0.01km/s，回彈值應精確至0.1，強度值應精確至0.1MPa。 檢測的一般規(guī)定 1. 測試前應具備下列有關(guān)資料1）工程名稱及設(shè)計、施工、建設(shè)單位名稱；2）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件名稱、施工圖紙及要求的混凝土強度等級；3）水泥品種、標號、用量、出廠廠名、砂石品種、粒徑、外加劑或摻合料品種、摻量以及混凝土配合比等；4）模扳類型，混凝土澆灌和養(yǎng)護情況以及成型日期；5）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件存在的質(zhì)量問題。 檢測的一般規(guī)定2. 測

9、區(qū)布置應符合下列規(guī)定：1）當按單個構(gòu)件檢測時，應在構(gòu)件上均勻布置測區(qū)，每個構(gòu)件上的測區(qū)數(shù)不應少于10個；2）對同批構(gòu)件按批抽樣檢測時，構(gòu)件抽樣數(shù)應不少于同批構(gòu)件的30%，且不少于10件，每個構(gòu)件測區(qū)數(shù)不應少于10個；3）對長度小于或等于2m的構(gòu)件，其測區(qū)數(shù)量可適當減少，但不應少于3個。檢測的一般規(guī)定3. 當按批抽樣檢測時，符合下列條件的構(gòu)件才可作為同批構(gòu)件：1）混凝土強度等級相同；2）混凝土原材料、配合比、成型工藝、養(yǎng)護條件及齡期基本相同；3）構(gòu)件種類相同；4）在施工階段所處狀態(tài)相同。檢測的一般規(guī)定4. 構(gòu)件的測區(qū)應滿足下列要求：1）測區(qū)布置在構(gòu)件混凝土澆灌方向的側(cè)面；2）測區(qū)均勻分布，相鄰兩

10、測區(qū)的間距不宜大于2m；3）測區(qū)避開鋼筋密集區(qū)和預埋件；4）測區(qū)尺寸為200mm200mm；5）測試面應清潔、平整、干燥，不應有接縫、飾面層、浮漿和油垢，并避開蜂窩、麻面部位，必要時可用砂輪片清除雜物和磨平不平整處，并搞凈殘留粉塵。檢測的一般規(guī)定5. 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上的測區(qū)應注明編號，并記錄測區(qū)位置和外觀質(zhì)量情況。6. 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的每一測區(qū)，宜先進行回彈測試，后進行超聲測試。7. 非同一測區(qū)內(nèi)的回彈值及超聲聲速值，在計算混凝土強度換算值時不得混用?；貜椫档臏y量與計算 1. 測試基本要求：1）用回彈儀測試時，宜使儀器處于水平狀態(tài)，測試混凝土澆灌方向的側(cè)面。如不能滿足這一要求。也可非水平狀態(tài)測試，或測

11、試混凝土澆灌方向的頂面或底面。2）要求對構(gòu)件上每一測區(qū)的兩個相對測試面各彈擊8點，每一測點的回彈值測讀精確至1.0。3）測點在測區(qū)范圍內(nèi)宜均勻分布，但不得布置在氣孔或外露石子上。相鄰兩測點的間距一般不小于30mm；測點距構(gòu)件邊緣或外露鋼筋、鐵件的距離不小于50mm，且同一測點只允許彈擊一次?；貜椫档挠嬎?）計算測區(qū)平均回彈值時，應從該測區(qū)兩個相對測試面的16個回彈值中，剔除3個最大值和最小值，然后將余下的10個回彈值按下面公式計算：2）非水平狀態(tài)測得的回彈值，應按下面公式修正：3）由混凝土澆灌方向的頂面或底面測得的回彈值，按下面公式修正： 非水平狀態(tài)測得的回彈修正值 由混凝土澆灌方向的頂面或底

12、面測得的回彈修正值 超聲聲速值的測量與計算 1. 測試基本要求：1）超聲測點應布置在回彈測試的同一測區(qū)內(nèi)；2）測試的聲時值應精確至0.1 ，聲速值應精確至0.01km/s。超聲測距的測量誤差應不大于1%。3）在每個測區(qū)內(nèi)的相對測試面上，應各布置3個測點，且發(fā)射和接收換能器的軸線應在同一軸線上。 聲速值的計算 1）測區(qū)聲速值應按下面公式計算：2）當在混凝土澆灌的頂面與底面測試時，測區(qū)聲速按下式公式修正： 在混凝土澆灌頂面及底面測試時， ；在混凝土側(cè)面測試時， 。 測區(qū)混凝土強度值的確定 1）粗骨料為卵石時 2）粗骨料為碎石時 修正系數(shù)的計算 1）有同條件立方試塊時 2）有混凝土芯樣試件時 結(jié)構(gòu)或

13、構(gòu)件混凝土強度推定值 1. 當按單個構(gòu)件檢測時，單個構(gòu)件的混凝土強度推定值 ，取該構(gòu)件各測區(qū)中最小的混凝土強度換算值 2. 當按批抽樣檢測時，該批構(gòu)件的混凝土強度推定值按下面公式計算： 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強度推定值3. 當同批測區(qū)混凝土強度換算值標準差過大時，此批構(gòu)件的混凝土強度推定值也可按下式計算： 4. 當屬同批構(gòu)件按批抽樣檢測時，若全部測區(qū)強度的標準差出現(xiàn)下列情況時，則該批構(gòu)件應全部按單個構(gòu)件檢測： 1）當混凝土強度等級低于或等于C20時：2）當混凝土強度等級高于C20時：綜合法測定混凝土強度曲線的驗證方法 1、如缺少專用或地區(qū)測強曲線時，在采用本規(guī)程基準測強曲線前，應進行驗證。2、測強曲

14、線按下列方法進行驗證：1）選用該地區(qū)常用混凝土的原材料，按最佳配合比配制強度等級為C10、C20、C30、C40、C50的混凝土，制作邊長為150mm立方體試塊各3組，采用自然養(yǎng)護；2）使用符合各項要求的回彈儀和符合各項要求的超聲波檢測儀；綜合法測定混凝土強度曲線的驗證方法3）按齡期為28d、60d和90d進行綜合法測試和試塊抗壓試驗；4）根據(jù)每個試塊測得的回彈值、超聲聲速值，由附表2-1和附表2-2查出強度；5）將實測試塊抗壓強度 和查表所得強度 按公式4-35、4-36進行計算，如 ，則可使用本規(guī)程測強曲線；如 ，應另建立專用或地區(qū)測強曲線。 混凝土強度換算表 本附錄的強度換算表適用于下列條件的普通混凝土：1、混凝土用水泥應符合國家標