超聲回彈綜合法在混凝土強度檢測中的應用

俞長隆

(水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

超聲回彈綜合法目前被廣泛應用于各類建筑項目中，它在評估檢測現(xiàn)場取樣與測試設備方面特別到位，特別是針對混凝土的鑄造質(zhì)量檢測非常具有針對性。在施工現(xiàn)場需要采用該綜合法獲取測試數(shù)據(jù)變化，分析表明混凝土強度實際狀況。

1 超聲回彈綜合法的混凝土強度檢測試驗發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 超聲回彈綜合法的混凝土強度檢測試驗基本概況

從常規(guī)混凝土施工過程來看，確定混凝土強度的方法無外乎兩種：損傷法與非損傷法。其中非損傷法主要基于回彈方法客觀表現(xiàn)，它客觀反映了混凝土結(jié)構(gòu)的真實強度、鑄造實踐包括其它不受外部反彈環(huán)境的影響因素。而伴隨混凝土年齡的不斷增加，其可能會出現(xiàn)碳化物等外部因素偏差問題，此時可利用到超聲回彈綜合法展開檢測，相對直接、明了的體現(xiàn)各類影響因素內(nèi)容，提高混凝土強度檢測準確性與可靠性。超聲回彈綜合法在測量結(jié)果把握過程中主要根據(jù)測量特定元件超聲波T的具體傳播時間分量來計算特定超聲波的聲傳播速度，再采用回彈值R來評估強度，確保混凝土超聲波傳輸速度與混凝土構(gòu)建質(zhì)量評估到位。在該過程中還會運用到超聲儀與回彈儀，它們專門用來檢測混凝土聲速值與回彈值，客觀推定混凝土強度與勻質(zhì)性內(nèi)容，在不破壞結(jié)構(gòu)、不影響實用性的基礎之上確混凝土強度檢測試驗實施到位。

1.2 超聲回彈綜合法的混凝土強度檢測試驗基本特征

超聲回彈綜合法在混凝土強度檢測試驗實施方面不同于傳統(tǒng)中的單次超聲檢測與其它回彈儀測試檢測，它所體現(xiàn)出的功能基本特征應該包含如下：

1)它可實現(xiàn)對物理參數(shù)的客觀反映，例如客觀反映某一施工區(qū)域內(nèi)的混凝土構(gòu)件機械性質(zhì)，如果其物理參數(shù)超出一定范圍，則不會產(chǎn)生任何特殊效果。舉個例子，在回彈R值分析過程中要了解它對于混凝土強度與指示砂漿彈性函數(shù)的函數(shù)關(guān)系，了解混凝土強度偏低、回彈效果不敏感這些問題。在針對特定部件的橫截面積與重量之間差異分析過程中，則希望客觀反映特定元件實際強度，了解混凝土表面的動態(tài)彈性。如果其強度指標指數(shù)偏低，則聲速就同樣偏低，所以它在物理參數(shù)客觀反映方面還是相對準確的。

2)要提高測試精確度。超聲回彈綜合法在一定程度上降低了其它因素對測量方法的影響，它可客觀完全的反映混凝土構(gòu)件的混凝土質(zhì)量，且在改進對混凝土強度試驗準確性方面也有一定作用。

3)它可減少混凝土齡期含水率影響。除對骨料影響進行測試以外，它也能夠?qū)炷笼g期含水量等因素進行分析，了解其對混凝土整體質(zhì)量的影響。此時要充分考量到混凝土的含水量較高這一問題，伴隨混凝土中含水量的升高，其超聲速度增長率則會降低，回彈值則會增加，所以結(jié)合傳統(tǒng)與超聲回彈綜合法兩種方法進行檢測可有效規(guī)避許多不良影響因素，例如混凝土年齡與水分含水量所帶來的客觀影響[1]。

2 超聲回彈綜合法的混凝土強度檢測試驗案例分析

2.1 試驗案例概況

在試驗案例中專門采用到了超聲回彈綜合法針對RFC展開檢測，分析聲波速度對于巖體與大體積混凝土物理力學性質(zhì)的直觀影響，通過試驗大量收集各項重要指標。在案例中，專門對RFC聲波速度與混凝土本身強度進行全面分析，采用超聲波與回彈法專門進行RFC聲波速度檢測，較為客觀反映聲波均勻性、強度與密實性的重要評價指標。

在該案例超聲回彈綜合法背景下的混凝土強度檢測試驗中專門分析了堆石混凝土的抗壓強度、彈性模量等重要指標，結(jié)合基礎綜合法開展試驗，并為試驗提供可靠參考數(shù)據(jù)。在針對堆石混凝土材料指標進行分析過程中，要明確混凝土等級為C15，擴展度為700mm，坍落度為300mm。所有混凝土用水均采用到施工現(xiàn)場用水，選擇粒徑>300mm的石灰?guī)r塊石并進行隨機堆放，其堆石率控制在55%左右。在試驗中采用到混凝土RFC澆筑方法，展開自密實性能混凝土配合比試驗，其試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 基于超聲回彈綜合法分析的自密實性能混凝土配合比試驗數(shù)據(jù)

在試驗中試件的制備方面采用到大型切割機，專門對大試件進行切割，并運輸?shù)郊庸S進行試件幾何尺寸的高精度切割與打磨。打磨后進行超聲回彈綜合法試驗，對其抗壓強度、劈裂抗拉強度進行分析，最后進行靜力彈性模量試驗[2]。

2.2 試驗過程分析

在試驗過程中，主要采用到超聲回彈綜合法對混凝土RFC大試件進行檢測，將其切割加工成型，在標準養(yǎng)護過程中分析混凝土試件是否達到規(guī)定齡期要求，再展開試驗檢測工作。在試驗中所采用到的是中型回彈儀與超聲波檢測儀。在超聲檢測過程中主要采用到山砂混凝土測強曲線，其曲線方程應該如下：

(1)

配合對側(cè)法展開試驗分析，主要對試件澆筑面所對應的兩個垂直面由上至下、由左至右布置相對應的4個檢測點，保持每個檢測點間距控制在500mm左右，再取三組超聲波平均值作為代表值實現(xiàn)良好耦合分析。在回彈檢測過程中，專門選用澆筑面試件配合超聲檢測對應垂直面展開分析，在一個檢測區(qū)域內(nèi)獲得多個計算數(shù)值并進行數(shù)據(jù)處理，最終獲得回彈代表值。另外展開抗壓強度檢測，主要對超聲、回彈檢測內(nèi)容進行分析，參考抗壓強度試驗標準方法展開強度試驗過程[3]。

2.3 試驗數(shù)據(jù)分析

利用超聲回彈綜合法進行試驗中所提取試驗數(shù)據(jù)分析，即對RFC展開試驗，檢測RFC混凝土大試件試驗數(shù)值，明確推定値數(shù)值量，同時分析劈裂抗拉強度與聲速關(guān)系，了解其超聲回彈試驗數(shù)據(jù)試驗比例關(guān)系，如表2所示。

表1 超聲回彈值切割大試件強度值對應關(guān)系數(shù)據(jù)

2.4 試驗結(jié)果分析

結(jié)合上述試驗結(jié)果數(shù)據(jù)，了解RFC混凝土回彈推定値，分析在20MPa條件以上所有測試點的回彈推定比例，并對RFC混凝土波速推定値與全部測試點進行分析，分析得出超聲回彈綜合法測強曲線方程回歸系數(shù)[4]。根據(jù)結(jié)果分析其測強曲線可選擇多元非線性冪函數(shù)方法，分析提出RFC大試件數(shù)值關(guān)系式如下：

(2)

fcuc=33.32176×VR

(3)

2.5 試驗結(jié)論總結(jié)

結(jié)合上述超聲回彈綜合法試驗結(jié)果分析得出結(jié)論：①RFC混凝土回彈推定値可滿足工程建設要求，不過其數(shù)值范圍相對離散；②RFC波速是呈現(xiàn)快速攀升分布趨勢的，能夠從2000m/s上漲到5500m/s，其數(shù)值范圍離散率較高，上波速所占比例比值相對較大；③采用RFC復合材料可分析回彈法實驗易回彈堆砌混凝土RFC強度推定値。具體來講就是利用聲波法試驗評定RFC均勻性與密實性相關(guān)內(nèi)容。

3 超聲回彈綜合法的混凝土強度檢測試驗的其它要點

在利用超聲回彈綜合法對混凝土強度進行檢測試驗過程中，也要分析其中其它技術(shù)要點，例如要對超聲波檢測儀進行分析，了解其仿照式檢測方式以及實際檢測數(shù)據(jù)。就以仿照式檢測結(jié)果為例，要分析其連續(xù)模擬值，配合空間傳輸信號相結(jié)合形成得出報告值。而實際數(shù)字式檢測模式則利用傳輸信號轉(zhuǎn)化計算實際數(shù)，結(jié)合一定計算過程對相關(guān)信息進行保存處理，了解其聲波傳輸具體頻率與轉(zhuǎn)換數(shù)字準確性，模擬傳感器基本特性，通過塑料滑塊或信號控制等方法對混凝土強度進行檢測優(yōu)化調(diào)整。在這里需要運用到手動調(diào)諧技術(shù)，配合dB衰減器讀取第一波高網(wǎng)格數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容，對數(shù)字檢測器屬性進行分析。過程中可采用到高速ADC，將傳輸信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w計算數(shù)據(jù)，然后展開對應計算過程。在該過程中要注意對軟件、回彈幅度以及回彈基礎等等因素進行分析，了解其頻率變化，然后再在設備屏幕顯示數(shù)字上分析信號智能采集、控制與存儲結(jié)果。

另外在校準與養(yǎng)護方面，需要基于常溫角度對空氣中強度、溫度變化進行分析，結(jié)合空氣聲速圖定期檢查設備的實際運行狀況。在實際使用超聲回彈綜合法過程中也要對設備抵抗污垢與沖擊能力進行進一步分析。在設備長時間未能投入使用狀況下，應該對其設備劇烈振動與碰撞情況進行調(diào)整，基于超聲回彈綜合法對內(nèi)外部各種影響因素進行分析，例如要分析外部水泥、粗糙骨料與硬化條件是否已經(jīng)發(fā)生變化，結(jié)合這些變化與回歸分析了解混凝土強度檢測試驗結(jié)果，建立回歸準確率曲線，分析曲線值。一般來說，強度與聲波都是會對混凝土的施工使用產(chǎn)生較大影響的，為此需要首先確?；炷两M成材料選擇條件到位，再一點要對水泥溫度、混凝土使用面積進行控制，了解它們受到其它超聲影響后的變化情況[5]。

4 總 結(jié)

采用超聲回彈綜合法可實現(xiàn)對混凝土強度的有效監(jiān)測，提高檢測精度，減少混凝土齡期與含水量負面影響問題。而在具體施工過程中，也要做到對混凝土施工的科學配置規(guī)劃，確保道路施工質(zhì)量到位。