工程混凝土材料強(qiáng)度檢測技術(shù)和應(yīng)用

王 濤

湖北華茂商品混凝土有限公司

1 引言

技術(shù)的發(fā)展以及城市化建設(shè)的推進(jìn)，讓混凝土材料強(qiáng)度檢測技術(shù)的技術(shù)類型、技術(shù)成本、效果、復(fù)雜程度、穩(wěn)定性等方面逐漸多元化，因此建筑企業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需求來進(jìn)行選擇，而眾多技術(shù)當(dāng)中較具代表性的有四種，分別為超聲波檢測技術(shù)、回彈檢測技術(shù)、回彈-超聲波檢測技術(shù)、鉆芯技術(shù)，這四項技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，因此本文研究將著重圍繞四者開展。通過對混凝土材料強(qiáng)度檢測技術(shù)的研究，可以給建筑企業(yè)技術(shù)選擇提供參考，此舉具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

2 混凝土材料強(qiáng)度檢測技術(shù)的類型及特點(diǎn)

常見的混凝土材料強(qiáng)度檢測技術(shù)有四種，分別是超聲波檢測技術(shù)、回彈檢測技術(shù)、回彈-超聲波檢測技術(shù)和鉆芯技術(shù)，每種檢測技術(shù)的檢測方式、檢測效果都存在差異性，具體如下。

2.1 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)是混凝土材料強(qiáng)度檢測中的常用技術(shù)，該技術(shù)以超聲波為檢測手段，通過超聲波在混凝土中產(chǎn)生的反射波形來判斷混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。具體技術(shù)路線為在混凝土強(qiáng)度檢測過程當(dāng)中采用超聲波發(fā)射器向檢測目標(biāo)發(fā)出20kHz~200kHz的超聲波，當(dāng)超聲波接觸到混凝土表面后會沿著表面向四周進(jìn)行擴(kuò)散，如果混凝土表面存在有縫隙，那么在擴(kuò)散過程中超聲波就會沿著縫隙進(jìn)入到混凝土內(nèi)部進(jìn)行反射，并以此產(chǎn)生反射波形。操作人員根據(jù)反射波接收器便能夠了解超聲波在混凝土內(nèi)反射波的路線、速度、強(qiáng)度等數(shù)值，這些數(shù)值的大小取決于混凝土的強(qiáng)度，所以操作人員便可根據(jù)數(shù)值表現(xiàn)了解到混凝土的強(qiáng)度。除了對混凝土材料的強(qiáng)度進(jìn)行測試，超聲波檢測技術(shù)還擁有對混凝土材料進(jìn)行探傷的作用，根據(jù)混凝土表面超聲波進(jìn)入混凝土內(nèi)部的情況，操作人員可以掌握到混凝土材料存在有多少缺口、缺口大小與深度，并根據(jù)這些信息對混凝土材料的強(qiáng)度做出綜合性判斷。舉例而言，操作人員為了掌握某工程建筑中以混凝土為墻體材料的承重墻強(qiáng)度，采用超聲波檢測技術(shù)來進(jìn)行檢測，那么在檢測過程中，操作人員要在過程中在墻體上布置測點(diǎn)，然后將超聲波發(fā)射裝置對準(zhǔn)各測點(diǎn)運(yùn)作，其次采用換能器對各測點(diǎn)擴(kuò)散波形、反射波形進(jìn)行接收，由此得到檢測結(jié)果，在進(jìn)行檢測時，操作人員需要配備一臺超聲波發(fā)射裝置和一臺換能器，市面上較通用的超聲波發(fā)射裝置為ZBL-U5700多通道超聲測樁儀，而較常見的換能器為10kHz超聲波換能器，操作人員根據(jù)聲速，即可測試出聲時、計算縫深、測試縫深和誤差，并最終檢測出混凝土強(qiáng)度。

2.2 回彈檢測技術(shù)

回彈檢測技術(shù)是一種采用回彈儀對混凝土材料強(qiáng)度進(jìn)行檢測的技術(shù)，依靠回彈儀操作人員可以測出混凝土材料的回彈值、碳化值，在混凝土材料中，回彈值和碳化值分別代表材料的載荷能力與極限載荷，因此操作人員可以根據(jù)回彈值和碳化值判斷混凝土當(dāng)前強(qiáng)度。在基本原理上，回彈檢測技術(shù)通過回彈儀首先可得混凝土材料的表面硬度，也就是回彈值，材料的回彈值越大則表面硬度越大，然后再根據(jù)碳化值建立測強(qiáng)曲線，依照曲線變化便可進(jìn)行強(qiáng)度判斷。

例如檢測人員需要了解某個施工項目的鋁膜板混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度，因此選擇用回彈檢測技術(shù)作為檢測手段，在檢測時，檢測人員首先要在混凝土結(jié)構(gòu)上布置測點(diǎn)，每個測區(qū)測點(diǎn)要在10個以上。用回彈儀測量材料強(qiáng)度時，相鄰測區(qū)的間距要控制在2m以下，而相鄰測點(diǎn)間距要控制在20mm以下，檢測人員需將回彈儀對準(zhǔn)各測點(diǎn)進(jìn)行回彈值、碳化深度值檢測，檢測完成后即可得到回彈值，根據(jù)結(jié)果得到混凝土表面硬度，然后再結(jié)合碳化值做出變化曲線，根據(jù)曲線就可以計算出混凝土的最終強(qiáng)度。

2.3 回彈-超聲波檢測技術(shù)

回彈-超聲波檢測技術(shù)是指將回彈檢測技術(shù)與超聲波檢測技術(shù)結(jié)合運(yùn)用的一種混凝土材料強(qiáng)度檢測技術(shù)，通過兩種技術(shù)，檢測人員可以同時得到材料的回彈值和超聲波反射波形，所以相比使用回彈檢測技術(shù)或者超聲波檢測技術(shù)中的單獨(dú)一項技術(shù)，回彈-超聲波檢測技術(shù)的精度更高，檢測結(jié)果更準(zhǔn)確，很多實(shí)驗當(dāng)中，該項技術(shù)都表現(xiàn)出了良好的性能優(yōu)勢，不過由于需要的硬件設(shè)備較多以及操作上的復(fù)雜性，回彈-超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用還不普及，在現(xiàn)代建筑工程混凝土檢測當(dāng)中并不常見。

原理上，回彈-超聲波檢測技術(shù)就是針對混凝土材料分別采用回彈檢測技術(shù)和超聲波檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，得到混凝土材料的回彈值和超聲波反射波形后，將得到的聲速、超聲測距、聲時讀數(shù)用公式進(jìn)行計算，以此得到混凝土材料的強(qiáng)度，列出公式：

式中：

v——聲速；

Li——第i個超聲測距；

ti——第i個測點(diǎn)的聲時讀數(shù)；

t0——初始時刻。

根據(jù)該公式，檢測人員可將測得的混凝土材料回彈值和超聲波反射波形融合到一起，計算出材料的強(qiáng)度。

回彈—超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用流程與回彈檢測技術(shù)及超聲波檢測技術(shù)一致，都需要在墻體上布置用于檢測的測點(diǎn)，然后再開啟回彈儀和超聲波發(fā)射器對混凝土上的各測點(diǎn)進(jìn)行檢測，在取得回彈值、超聲波聲速、聲時后，便可使用上述公式計算，得到檢測結(jié)果。

2.4 鉆芯技術(shù)

鉆芯技術(shù)是一種非常特殊的混凝土材料硬度檢測方法，和回彈檢測技術(shù)、超聲波檢測技術(shù)與回彈-超聲波檢測技術(shù)有非常大的區(qū)別，這種檢測方法并不是依靠對材料數(shù)值的獲得與計算來測出材料強(qiáng)度，而是直接從檢測目標(biāo)上取下一部分作為樣品實(shí)施檢測，從而得到檢測結(jié)果。即應(yīng)用鉆芯技術(shù)檢測混凝土材料強(qiáng)度時，檢測人員需要使用鉆頭來得到檢測用的樣品，然后將該樣品送入試驗室進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗，通過實(shí)驗結(jié)果直接得到混凝土的強(qiáng)度，這種檢測方法的檢測結(jié)果更加直觀、可靠、準(zhǔn)確，在操作上更加簡便、快捷，但需要強(qiáng)大的技術(shù)力作為支持，檢測門檻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)檢測技術(shù)，因此在現(xiàn)代混凝土強(qiáng)度檢測中并不常見。

鉆芯技術(shù)的檢測硬件配置至少要擁有2個空心薄壁鉆頭，鉆取的樣本數(shù)量則要在5個以上，鉆井深度通常在0.6m左右，鉆進(jìn)寬度控制在0.8m之間，鉆芯技術(shù)不需要設(shè)置測點(diǎn)，鉆進(jìn)點(diǎn)取代了測點(diǎn)的作用，檢測人員首先要根據(jù)鉆芯原則在墻體上設(shè)置了鉆進(jìn)點(diǎn)，并對鉆進(jìn)深度、寬度進(jìn)行了設(shè)置，要求工作人員依照設(shè)置要求來進(jìn)行鉆芯，最大誤差不得超過±1。其次通過鉆芯得到了若干樣品，將樣品送入壓強(qiáng)實(shí)驗中進(jìn)行檢測，最終取得混凝土材料的強(qiáng)度數(shù)值。

3 不同檢測方式的優(yōu)勢和缺點(diǎn)

3.1 超聲波檢測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

超聲波檢測技術(shù)作為混凝土檢測強(qiáng)度中最常見的技術(shù)，具有應(yīng)用范圍廣、檢測數(shù)據(jù)清晰、應(yīng)用便捷、定位準(zhǔn)確等眾多優(yōu)勢，且通過該項技術(shù)可以對混凝土的質(zhì)量、均質(zhì)性進(jìn)行檢測，而這些檢測內(nèi)容依靠回彈檢測技術(shù)或者鉆芯技術(shù)很難達(dá)成，因此超聲波檢測技術(shù)得到了廣大建筑企業(yè)的青睞。

但同時，超聲波技術(shù)對環(huán)境條件有非?？量痰囊?，容易受環(huán)境因素影響。在對混凝土材料進(jìn)行超聲波檢測過程當(dāng)中，如果出現(xiàn)了某些會對超聲波運(yùn)動造成影響的因素，就會導(dǎo)致超聲波反射波異常，相應(yīng)檢測結(jié)果就會不準(zhǔn)確。因此，超聲波技術(shù)在混凝土強(qiáng)度檢測當(dāng)中的優(yōu)勢頗多，不僅是便捷性和檢測范圍上，都非常出眾，但因為對實(shí)際施工環(huán)境過于苛刻的要求，以及容易遭受的環(huán)境因素太多，大部分時候依靠超聲波技術(shù)得到檢測結(jié)果只能作為參考，不能作為混凝土材料的實(shí)際強(qiáng)度，否則容易在建筑施工中出現(xiàn)意外問題。也因此，如非必要，并不建議在一般情況下使用超聲波技術(shù)，但如果工程承包單位可以排除施工現(xiàn)場的影響因素，那么超聲波技術(shù)便可以作為混凝土材料強(qiáng)度檢測的首選技術(shù)。

3.2 回彈檢測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

回彈檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用簡便、成本低廉，且不需要太專業(yè)的人員進(jìn)行操作，因此該項技術(shù)的應(yīng)用也比較常見。其次回彈檢測技術(shù)的劣勢在于其應(yīng)用條件十分苛刻，同時檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，大部分結(jié)果都是預(yù)估得出的數(shù)值范圍，無法用于精準(zhǔn)強(qiáng)度檢測工作中，即在回彈檢測技術(shù)應(yīng)用之前必須保障混凝土表面干凈、平整，否則回彈值必然產(chǎn)生誤差，且碳化值是根據(jù)相關(guān)信息計算出來的，導(dǎo)致最終強(qiáng)度判斷結(jié)果的精確性不足。綜合來看，回彈檢測技術(shù)的優(yōu)劣表現(xiàn)鮮明，但在大部分施工建筑企業(yè)并不需要得到精確的強(qiáng)度值，因此該項技術(shù)還是具備一定應(yīng)用價值的，但在選擇該項技術(shù)之前必須先確認(rèn)檢測目標(biāo)表面狀況，如果有異物、凸起等，則必須先進(jìn)行清理，后進(jìn)行檢測。

3.3 回彈-超聲波檢測技術(shù)優(yōu)劣

首先回彈-超聲波檢測技術(shù)的結(jié)合抵消了回彈檢測技術(shù)、超聲波檢測技術(shù)的劣勢，因此在優(yōu)勢上表現(xiàn)十分突出，應(yīng)用中并不會出現(xiàn)結(jié)果不準(zhǔn)確及苛刻的應(yīng)用條件等。其次該項技術(shù)的劣勢為檢測范圍有限，即該項技術(shù)只能對混凝土表面硬度進(jìn)行檢測，而實(shí)際強(qiáng)度檢測必然涉及混凝土內(nèi)部，說明該項技術(shù)存在缺陷。綜合來看，回彈-超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用價值較高，但實(shí)際檢測工作中不能只采用這項技術(shù)來進(jìn)行檢測，必須結(jié)合其他技術(shù)來進(jìn)行綜合判斷。

3.4 鉆芯技術(shù)優(yōu)劣

首先鉆芯技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢有很多，例如應(yīng)用便捷性高、檢測結(jié)果準(zhǔn)確、成本低廉等，因此該項技術(shù)的應(yīng)用也十分常見。其次鉆芯技術(shù)的唯一缺陷就是會破壞檢測目標(biāo)，導(dǎo)致檢測后需要投入人力、時間、經(jīng)濟(jì)對檢測目標(biāo)進(jìn)行修復(fù)。綜合來看，鉆芯技術(shù)適用于一些強(qiáng)度檢測精確度要求較高的工作當(dāng)中，如無必要不建議采用該項技術(shù)進(jìn)行檢測。

4 結(jié)語

綜上，對超聲波檢測技術(shù)、回彈檢測技術(shù)、回彈-超聲波檢測技術(shù)、鉆芯技術(shù)的應(yīng)用方法、應(yīng)用效果及優(yōu)劣進(jìn)行了分析、總結(jié)。通過分析闡明了各項檢測技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)劣表現(xiàn)、適用條件等，可為建筑企業(yè)技術(shù)選型提供參考，且有利于混凝土強(qiáng)度檢測工作質(zhì)量提升。