超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)研究

黃莉

摘 要：超聲回彈綜合法在是一種混凝土強(qiáng)度的確定性試驗方案技術(shù)，該技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于橋梁工程領(lǐng)域的混凝土材料生產(chǎn)施工過程中當(dāng)中，它在提高特定混凝土強(qiáng)度準(zhǔn)確性方面具有突出作用。本文結(jié)合理論基礎(chǔ)與橋梁工程檢測實踐應(yīng)用分析了超聲回彈綜合法在混凝土強(qiáng)度檢測方面的回彈試驗數(shù)據(jù)，分析了其技術(shù)應(yīng)用案例。

關(guān)鍵詞：超聲回彈;強(qiáng)度檢測;混凝土

1 超聲回彈綜合法技術(shù)優(yōu)勢

超聲法和回彈法都是以材料的應(yīng)力、應(yīng)變行為與強(qiáng)度的關(guān)系為依據(jù)。超聲速度主要反映材料的彈性性質(zhì)，同時由于它穿過材料，因而也反映了材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某些信息。回彈法反映了材料的彈性性質(zhì)，同時在一定程度上也反映了材料的塑性性質(zhì)，但它只能反映混凝土表層（約3 cm）的狀態(tài)。因此超聲與回彈值的綜合，既能反映混凝土的彈性，又能反映混凝土的塑性;既能反映表層的狀態(tài)，又能反映內(nèi)部的構(gòu)造，自然能較準(zhǔn)確地反映混凝土的強(qiáng)度。

2 超聲檢測設(shè)備簡介

超聲檢測設(shè)備和器材包括超聲波檢測儀、換能器、試塊、耦合劑和機(jī)械掃查裝置等。超聲檢測儀和換能器對超聲檢測系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵性的作用，是產(chǎn)生超聲波并對經(jīng)材料中傳播后的超聲波信號進(jìn)行接收、處理、顯示的部分。由這些設(shè)備組成一個綜合的超聲檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)的總體性能不僅受到各個分設(shè)備的影響，還在很大程度上取決于它們之間的配合。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的提高，對檢測的可靠性、速度提出了更高的要求，以往的手工檢測越來越多地被自動檢測系統(tǒng)取代。

3 超聲回彈綜合法的混凝土強(qiáng)度檢測試驗案例分析

超聲回彈綜合法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度已廣泛應(yīng)用于各個工程行業(yè)，下面以橋梁工程為例，簡要介紹超聲回彈綜合法在公路工程中的應(yīng)用。橋梁工程中的混凝土強(qiáng)度檢測分為兩部分：一是下部結(jié)構(gòu)的墩柱和橋臺混凝土強(qiáng)度檢測，如肋板式橋臺、重力式橋臺、圓柱形墩柱、矩形墩柱（空心薄壁墩）、變截面墩柱等等;二是上部結(jié)構(gòu)的梁板混凝土強(qiáng)度檢測，如預(yù)應(yīng)力箱梁、T梁、空心板、支架現(xiàn)澆梁板、懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁板等等。

3.1 下部結(jié)構(gòu)

（1）依據(jù)現(xiàn)場超聲回彈工作程序，進(jìn)行超聲回彈的檢測，了解檢測目的，工程概況和相關(guān)混凝土的技術(shù)資料，進(jìn)場開展工作。根據(jù)混凝土的強(qiáng)度等級（墩柱一般為C30-C40）采用合適的回彈儀進(jìn)行回彈強(qiáng)度檢測，再根據(jù)構(gòu)件的形狀和現(xiàn)場的可操作性選取合適的聲速采集方式進(jìn)行聲速采集，例如對圓柱形墩柱可采用對測，對矩形墩柱和橋臺可采用平測進(jìn)行聲速采集。

（2）以曾經(jīng)的項目為例，坪上大橋位于四川省瀘州市，應(yīng)質(zhì)量監(jiān)督站要求，超聲回彈檢測依據(jù)DB51/T1996-2013地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測強(qiáng)曲線采用四川省統(tǒng)一曲線。0#橋臺，設(shè)計強(qiáng)度等級C30，混凝土粗集料為碎石，齡期2個月，因無對測檢測條件，故聲速采集采用平測進(jìn)行，平測需對聲速進(jìn)行修正，確定修正系數(shù)λ。

（3）測區(qū)布劃。布劃前通過圖紙了解橋臺鋼筋布置，也可通過一體式鋼筋定位測試儀確定主筋與分布筋的位置。平測測區(qū)在橋臺前墻進(jìn)行布劃，布劃10個測區(qū)，測區(qū)尺寸為400 mm*400 mm，布劃測區(qū)的矩形對角線盡量與主筋與分布筋平行，利于控制聲速測量軸線與鋼筋成40°～50°，滿足規(guī)范要求。

（4）以測距l(xiāng)=250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm，逐點測讀相應(yīng)聲時值t，用回歸分析方法求出直線方程l=a+bt。以回歸系數(shù)b代替對測聲速vd，再按λ（λ=vd/vp）對各平測聲速進(jìn)行修正。

由圖1可知，斜率b=4.174=Vd，6組平測聲速數(shù)據(jù)的平均值作為Vp=4.270，λ=Vd/Vp=0.978，對每個測區(qū)的平測聲速均應(yīng)乘以λ予以平測聲速修正。

（5）測區(qū)聲速采集。平測聲速修正系數(shù)λ可以在聲波儀器內(nèi)設(shè)置，也可在后期數(shù)據(jù)處理時進(jìn)行手動修正。在每個測區(qū)的對稱的等分點上測試3組聲速數(shù)據(jù)，依次完成10個測區(qū)的聲速數(shù)據(jù)采集。

（6）強(qiáng)度推定，通過采用超聲回彈綜合法推定坪上大橋0#橋臺現(xiàn)齡期混凝土抗壓強(qiáng)度為46.1 MPa。

（7）橋梁下部結(jié)構(gòu)的墩柱可采用對測、側(cè)面進(jìn)行聲速和回彈測試，免去修正過程。但應(yīng)注意測區(qū)的布劃內(nèi)的聲速測點的準(zhǔn)確對稱，保證在一條軸線上。

3.2 上部結(jié)構(gòu)

（1）依據(jù)現(xiàn)場超聲回彈工作程序，進(jìn)行超聲回彈的檢測，了解檢測目的，工程概況和相關(guān)混凝土的技術(shù)資料，進(jìn)場開展工作。根據(jù)混凝土的強(qiáng)度等級（梁板一般為C40-C60）采用合適的回彈儀進(jìn)行回彈強(qiáng)度檢測，C60高強(qiáng)混凝土應(yīng)采用高強(qiáng)回彈儀進(jìn)行回彈測試。再根據(jù)構(gòu)件的形狀和現(xiàn)場的可操作性選取合適的聲速采集方式進(jìn)行聲速采集，例如對模板支架現(xiàn)澆、懸臂現(xiàn)澆的連續(xù)梁、預(yù)制的箱梁和空心板可采用平測，對預(yù)制T梁可采用對測進(jìn)行聲速采集。

（2）以曾經(jīng)的項目為例，松灘水庫大橋位于四川省瀘州市，應(yīng)質(zhì)量監(jiān)督站要求，超聲回彈檢測依據(jù)DB51/T1996-2013地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測強(qiáng)曲線采用四川省統(tǒng)一曲線，構(gòu)件以7-4預(yù)應(yīng)力T梁為例，設(shè)計強(qiáng)度等級C50，混凝土粗集料為碎石。開展工作前回彈儀應(yīng)率定合格，聲波儀校準(zhǔn)檢定合格，并確保儀器電量充足。先進(jìn)行測區(qū)布劃，測區(qū)布劃10個測區(qū)，因采用對測進(jìn)行聲速采集，測區(qū)尺寸為200 mm*200 mm，測區(qū)距離構(gòu)件邊緣以及測區(qū)之間測間距應(yīng)滿足規(guī)范要求，測區(qū)應(yīng)避開預(yù)應(yīng)力孔道的位置，T梁兩側(cè)均應(yīng)布置10個測區(qū)，且兩側(cè)的測區(qū)應(yīng)對稱，分別編號為1和 。

（3）采用普通回彈儀在測區(qū)1和 內(nèi)，分別彈擊8個點的回彈值，作為1號測區(qū)的回彈數(shù)據(jù)，依次進(jìn)行其他9對測區(qū)的回彈數(shù)據(jù)采集。

（4）進(jìn)行聲速采集，耦合劑建議采用黃油，經(jīng)濟(jì)耐用。在1和 測區(qū)內(nèi)分別確定三點聲速采集位置，位置應(yīng)相互對稱，且避開蜂窩麻面以及裂縫位置;在每對聲速采集位置涂抹黃油，然后測量聲速采集位置的距離，作為測距，輸入到聲波儀設(shè)置參數(shù)內(nèi)。將聲波儀兩個探頭進(jìn)行對接（對接不涂抹黃油）進(jìn)行零聲時修正，通過調(diào)節(jié)聲波儀的零聲時修正選項，使此時聲波儀顯示的聲時為0;聲速采集由3人完成，1人操作聲波儀，其余2人分別持一探頭在互相對稱的測區(qū)內(nèi)的聲速采集位置通過按壓黃油使探頭與T梁混凝土表面耦合良好。通過觀察采集的波形情況，調(diào)整耦合情況及耦合位置，滿足要求后儲存采集數(shù)據(jù)，完成1號測區(qū)的其余2個聲速采集。最后依次完成剩余的9個測區(qū)的聲速采集。

（5）強(qiáng)度推定。松灘水庫大橋7-4預(yù)應(yīng)力T梁現(xiàn)齡期的混凝土強(qiáng)度推定值為51.4 MPa。

（6）值得注意的是，在進(jìn)行梁板超聲回彈檢測時，應(yīng)避開預(yù)應(yīng)力孔道的位置;對于配筋情況存在彎起鋼筋的空心板，測區(qū)布置時應(yīng)避開彎起鋼筋的區(qū)域，以免在采集聲速時自認(rèn)為是與鋼筋成45°，然而實際是與鋼筋接近平行，導(dǎo)致聲速值偏大。

（7）對于強(qiáng)度等級大于等于C60的高強(qiáng)混凝土應(yīng)采用《高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T294-2013）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，測強(qiáng)曲線應(yīng)遵照執(zhí)行。相應(yīng)的平測與對測聲速采集方法同上。

4 結(jié)論

實踐表明超聲回彈綜合法是一種較為成熟、可靠的混凝土強(qiáng)度檢測方法，因其對混凝土構(gòu)件幾乎無損傷，綜合性強(qiáng)，準(zhǔn)確度高，在檢測機(jī)構(gòu)和工程上的認(rèn)知度也較高，因此超聲回彈綜合法被廣泛應(yīng)用于各大工程的混凝土抗壓強(qiáng)度檢測，為保證工程質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉倩，劉京紅，劉婷，等.超聲回彈綜合法檢測再生混凝土強(qiáng)度[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020，43（4）：121-126.