三、超聲法測試砼強度是基于超聲縱波在砼中的傳播速度和砼強度有較好的相關(guān)性，知道強度和波速之間的定量關(guān)系后，即可通過波速而知道砼強度，一般強度R↑，波速V↑，但由于砼的非勻質(zhì)性，R－V之間的關(guān)系一般不能確定，它與砼本取的技術(shù)條件有關(guān)，如水泥品種、水泥用量、W/C、骨料品種、粒徑、養(yǎng)護條件、含水率等有關(guān)，所以在用超聲法測砼強度之前，首先針對相同技術(shù)條件的砼成型試塊進(jìn)行率定，即先確定R－V曲線，然后再用于實際工程中的測定，并進(jìn)行有關(guān)因素的修正，如鋼筋含水率需進(jìn)行波速的修正，砼R-V的關(guān)系曲線有如下三種：（二次函數(shù)）（指數(shù)函數(shù)）（冪函數(shù)）3/3/2023建材測試技術(shù)影響超聲法測強的主要因素：1．橫向尺寸效應(yīng)，通常縱波聲速指聲波在無限大的介質(zhì)中的傳播速度，而隨著構(gòu)件橫向尺寸的減小，縱波速度可能向桿、板波的速度轉(zhuǎn)變，即聲速可能會變小。當(dāng)混凝土橫向尺寸d≧2λ(λ為波長)時傳播速度與大塊體中縱波速度之相當(dāng)；當(dāng)混凝土橫向尺寸λ<d<2λ，可使傳播速度降低2.5～3％；當(dāng)混凝土橫向尺寸0.2λ<d<λ時，傳播速度變更較大，約降低6～7％，在這個區(qū)間里測量時，估計強度地誤差可能達(dá)到30～40％；當(dāng)混凝土橫向尺寸d<0.2λ時，屬于波在桿件中傳播。3/3/2023建材測試技術(shù)2．溫度和濕度的影響當(dāng)混凝土處于環(huán)境溫度為5～30℃時，影響不大，當(dāng)溫度達(dá)40～60℃時，脈沖速度約降低5％，當(dāng)溫度在0℃以下時，由于水的結(jié)冰，脈沖速度增加(水中的v＝1.45km/s，冰的v＝3.5km/s)。在水中養(yǎng)護的混凝土，一方面由于具有更高的水化程度，另一方面，水分充分滲透并填充了混凝土的孔隙，而超聲波在水中傳播速度高于在空氣中的傳播速度(水中的v＝1.45km/s,空氣中的v＝0.34km/s)，故超聲波的脈沖速度較高。1．故混凝土試件的含水率增加，超聲波的傳播速度增加。速度的變更特性取決于混凝土的結(jié)構(gòu)，隨著混凝土的孔隙率的增大，干混凝土中超聲波傳播差異也很大。3/3/2023建材測試技術(shù)3．鋼筋的影響，超聲波在鋼筋中的傳播速度是一般混凝土的1.2～1.9，有鋼筋影響時，會使所測的聲速偏高。但是當(dāng)鋼筋配置的軸向垂直于超聲波的傳播方向時的影響較小，而平行于超聲傳播方向時，影響較大。3/3/2023建材測試技術(shù)4．粗骨料品種、粒徑和含量的影響在強度相同的狀況下，混凝土的超聲脈沖速度最高，砂漿次之，水泥石最低，其主要緣由是超聲脈沖在骨料中的傳播速度快。骨料粒徑越大，則單位體積混凝土中骨料所占有的聲程隨之增加，即混凝土的聲速隨骨料最大粒徑的增加而增加。一般相同強度的混凝土其超聲聲速隨粗骨料含量增加而提高的趨勢。事實上，在混凝土的組合料中，砂率變更、骨灰比的大小起主導(dǎo)作用。不同粗骨料品種的超聲傳播速度也不一樣，一般石英巖>石灰?guī)r>玄武巖>花崗巖>陶粒。3/3/2023建材測試技術(shù)5．水灰比和水泥用量的影響，水泥用量和水灰比的影響事實上就是混凝土的強度，密實度以及彈性性質(zhì)的影響。6．齡期和養(yǎng)護方法的影響，試驗證明，在硬化早期或低強度fcu的增長小于聲速v的增長。7．混凝土的缺陷和損傷的影響3/3/2023建材測試技術(shù)我國陜西省建科院，曾利用杭州，貴陽、成都、咸陽、湘潭、南京、北京等不同地區(qū)的15種石子的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行換算處理后，得出混凝土強度和砂漿換算聲速的回來方程其中fcuc-用砂漿聲速法所推算的混凝土強度，MPa；Vm－經(jīng)換算求得的混凝土中的砂漿的聲速，km/s用該式計算的相關(guān)系數(shù)為r=0.91，相對誤差為±15.49%，其適用范圍還是比較寬的。3/3/2023建材測試技術(shù)四、超聲法測量砼裂縫超聲波通過裂縫時，由于裂縫中一般由水或空氣填充,而砼和空氣（或水）是兩種阻抗差別很大的物質(zhì)，當(dāng)超聲波通過裂縫時，將產(chǎn)生多少反射而表減，最終能量幾乎全部被反射，接收到的信號極其微弱，另一方面，由于砼超聲檢測中，是接受較低的超聲頻率，當(dāng)探頭置于裂縫的兩側(cè)時，低頻的超聲波又可以從裂縫尾端傳過而傳到接收探頭，這樣即可利用超聲波傳播時間來測裂縫的深度。測定裂縫的深度分為兩種規(guī)定：(1)、針對裂縫深度≤500mm的裂縫。①

要求：1.需檢測的裂縫中，不得充水或泥漿；2．如有主筋穿過裂縫且于兩探頭的位置十三大致平行，布置測點時，應(yīng)留意使兩探頭所在位置的連線至少與該主筋軸線相距1.5倍的裂縫隙預(yù)料深度。②

測試方法：平測法或斜測法等。3/3/2023建材測試技術(shù)（一）平測法當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位只有一個可側(cè)面，可接受平測法檢測，平測法應(yīng)在裂縫隙的被測部位以不同的測距同時測跨縫和不跨縫布置測點進(jìn)行聲時測量。步驟：1.不跨縫隙聲時測量，將兩探頭置于裂縫的同一側(cè)，其間距分別為100、150、200、250mm，分別讀取聲時值tm。2．跨縫聲時測量，將兩探頭置于裂縫兩側(cè)對稱放置，兩種換能器中心連線垂直于裂縫方向，間距分別為100、150、200、250mm，讀取聲時值tf。3．計算裂縫隙深度hf∵聲波傳播速度一樣，則∴∴例3/3/2023建材測試技術(shù)l/2l/2

h3/3/2023建材測試技術(shù)（二）斜測法當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫隙具有相互平行的測試表面時，可接受斜測法檢測。該方法的基本點是保持換能器的連線通過縫與不通過縫的測試距離相等、傾斜角一樣時，讀取相應(yīng)各點的聲時值ti波幅Ai及頻率fi，如圖。如放射與接收探頭的連線通過裂縫時，由于混凝土失去了連續(xù)性能在裂縫界面產(chǎn)生很大的衰減，接收信號的波幅及頻率與不過縫相比較，存在顯著差異，據(jù)此所可推斷裂縫深度，及是否在水平方向貫穿。此方法比較直觀，測試結(jié)果比較牢靠，適用于工業(yè)和民用建筑的混凝土構(gòu)件等。（三）對測法：兩個換能器平行放置于同一水平面，相對來說受鋼筋干擾較小。3/3/2023建材測試技術(shù)(2)、深裂縫檢測通用于大體積，砼結(jié)構(gòu)中設(shè)計深度在500mm以上的裂縫檢測。當(dāng)然在實際檢測中，深度裂縫與淺裂縫并沒有嚴(yán)格的界限，尤其是對大體積混凝土結(jié)構(gòu)，即使是深度小于500mm的裂縫，也可用以下方法檢測。一般在大體積結(jié)構(gòu)中假如施工管理不善，則簡潔深度裂縫的出現(xiàn)，這主要是因為在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于水化熱的散失相對較慢，內(nèi)部溫差較大，而產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。溫差越大，產(chǎn)生的拉應(yīng)力越大，裂縫越深。3/3/2023建材測試技術(shù)要求①允許在裂縫兩旁鉆孔測試；②裂縫中不得充水或水泥漿。對所測試孔的要求：1.孔徑比探頭直徑大5～10mm；2．對應(yīng)的兩個測試孔必需始終位于裂縫兩側(cè)，其軸線應(yīng)保持平行；3．孔深應(yīng)至少比裂縫預(yù)料深度深70㎜，經(jīng)測試如淺于裂縫深度，則應(yīng)加深鉆孔；4．對應(yīng)測試孔的間距宜為2000㎜，同一結(jié)構(gòu)的各對應(yīng)測孔間距應(yīng)相同；5．孔中粉末碎屑，應(yīng)清理干凈；6．測試無縫砼的聲學(xué)參數(shù)，供對比判別。3/3/2023建材測試技術(shù)步驟：1.選用頻率為20～40KHZ的徑向振動式換能器，前在其軸線上作等距離標(biāo)記（一般間距100～500㎜）2．測試前應(yīng)先向測試孔中注滿清水，然后分別將兩探頭置于裂縫兩側(cè)的對應(yīng)孔中，以相同高程等間距從上至下同步移動，逐步讀取聲時，波幅和探頭所處的深度。1．裂縫深度的判定，以探頭所處的深度（d）與對應(yīng)的波幅值（A）繪制d-A坐標(biāo)圖，隨著探頭位置的下移，波幅漸漸增大，當(dāng)探頭下移至某一位置后，波幅達(dá)最大并基本穩(wěn)定，該位置所對應(yīng)的深度便是裂縫深度d。3/3/2023建材測試技術(shù)3/3/2023建材測試技術(shù)五、超聲法探測砼內(nèi)部缺陷超聲波在砼中傳播，如遇缺陷（如空洞、縫隙等），使超聲波的正常傳播發(fā)生變更，低頻超聲波將全部繞過缺陷傳播，傳播時間變長、聲時計算值變小，同時聲波能量衰減，首波振幅變小，由于這些緣由，到達(dá)接收器反映出來的波形就會發(fā)生畸變，因此可以依據(jù)聲時，首波幅值及接收信號頻率的變更進(jìn)行綜合分析推斷砼內(nèi)部有無缺陷，但因為混凝土本身是非勻質(zhì)的，內(nèi)部密實性，強度存在確定的波動和離散，但只要符合質(zhì)量保證率的條件下，這種波動和離散是允許的，不應(yīng)作缺陷處理。3/3/2023建材測試技術(shù)如何判定聲學(xué)參數(shù)的變更是正常的還是砼內(nèi)部的缺陷，用一種概率分析的方法，砼強度是聽從正態(tài)分布的，依據(jù)R-V相關(guān)性，求出R-V曲線，然后以R-2σp作為判定缺陷的依據(jù)，如測點的強度低于R-2σP，則屬于砼缺陷，如未具備R-V曲線，可近似以聲時的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差t-2σt或者v-2σv作判此缺陷的臨界值。3/3/2023建材測試技術(shù)在實際工作中，判此密實區(qū)的大小用對測法，首先按支配將各測點布置好，測出聲時，然后按從小到大排列，將排在后面明顯大的視為可疑，再將這些可疑數(shù)據(jù)中最小的一個連同前面的數(shù)據(jù)計算出平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，計算若tio大于或等于可疑值中的最小值，則最小值及排在其后的試等于可疑數(shù)值中均為異樣值，當(dāng)tio小于最小值時，則應(yīng)將最小值后的次小值，代進(jìn)去重新計算。3/3/2023建材測試技術(shù)λi與測數(shù)有關(guān)（計算的點數(shù)）n141618202224262830323436λi1.471.531.591.641.691.731.771.801.831.861.891.92n3840424446485052545658

λi1.941.961.982.002.022.042.052.072.092.102.12

n6062646668707274767880

λi2.132.142.162.172.182.192.202.212.222.232.23

n828486889092949698100102

λi2.252.262.272.282.292.302.302.312.322.322.33

3/3/2023建材測試技術(shù)若用波幅推斷，則按從大到小的依次排列，x1≥x2≥x3≥x4≥……≥xn。視某xi為可疑數(shù)據(jù)，將可疑數(shù)據(jù)中最大的連同前面的計算平均值mx、標(biāo)準(zhǔn)差Sx，以x0＝mx－λiSx為臨界值，若可疑數(shù)據(jù)xi≤x0，則xi及排在其后的參數(shù)值異樣，反之若xi≥x0，則再將xi+1的放進(jìn)去，重新進(jìn)行統(tǒng)計判別。3/3/2023建材測試技術(shù)例：20個聲時值，從大到小排列序號1234567聲時值106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6序號891011121314聲時值109.6110.4110.4111.2111.4111.6111.8序號151617181920

聲時值112.2112.4114.3114.6115.1115.8

3/3/2023建材測試技術(shù)推斷：假設(shè)t15為可疑，則計算t1～t15的平均值mt和標(biāo)準(zhǔn)差Stn＝15時，mt＝109.9，St＝1.71t01=mt＋λiSt＝109.9＋1.50×1.71＝112.5，t15=112.2<t01，t15正常因t15和t16相近，故假設(shè)t17為可疑，則計算t1～t17的平均值mt和標(biāo)準(zhǔn)差Stn＝17時，mt＝110.3，St＝2.00t02=mt＋λiSt=110.3＋1.56×2.00＝113.4，t17=114.3>t02，t17～t20為異樣數(shù)據(jù)，故舍去。3/3/2023建材測試技術(shù)課堂作業(yè)：如有20個振幅值，按從小到大排列為3/3/2023建材測試技術(shù)序號1234567振幅值44444142404039序號891011121314振幅值39363434333130序號151617181920振幅值3026252523203/3/2023建材測試技術(shù)當(dāng)砼內(nèi)部存在空洞時,接受100KHZ換能器超聲檢測,則在缺陷區(qū)的聲時明顯偏長,其波幅度和信號頻率均有明顯下下降,如圖P61當(dāng)空洞位于放射器和接收器的中間位置時,且空洞的范圍大于換能器直徑時,缺陷的最小橫向尺寸(垂直于超聲傳播方向)為3/3/2023建材測試技術(shù)ahDdl3/3/2023建材測試技術(shù)tD—缺陷處最大傳播時間tC—無缺陷處砼中平均聲時d—缺陷的最小尺寸D—換能器直徑L—試件寬度3/3/2023建材測試技術(shù)當(dāng)砼表面因水災(zāi)、冰，化學(xué)介質(zhì)傳播作用而損壞形成疏松層時，可用表面平測法確定破壞層的厚度，如圖P61放射A固定，接受換能器置于B1，B2，B3…，沿混凝土表面以100㎜間距測量，當(dāng)接受換能器置于B0時，縱波按確定角度入射時，以折線傳播再經(jīng)過破壞層到達(dá)接收換能器，則超聲波傳播時間為作傳時間的與距離t－L的關(guān)系曲線3/3/2023建材測試技術(shù)其中x為水平投影距離，v1為損傷層中傳播速度，V2為密實層中傳播距離聲時傳播最短，對x求導(dǎo)∴得疏松層厚度多用于砼路面、機場跑道、表面受損狀況檢測。3/3/2023建材測試技術(shù)第四節(jié)

超聲－回彈綜合法超聲回彈綜合法是指接受超聲儀和回彈儀，在混凝土中同一測區(qū)分別測量聲速值vi及回彈值Ni，然后通過測得公式或表格推算該測混凝土的強度值Ri的一種測試方法。綜合法與單一的回彈法或者超聲法相比，具有以下特點：1．削減齡期和含水率的影響。混凝土濕度與齡期對超聲速度與回彈值有影響，濕度高，超聲速度偏高，而回彈值偏低。齡期長，超聲速度的增長率下降，強度小，碳化深度提高，回彈值高，強度大，因此接受超聲—回彈法可以部分的削減齡期和含水率的影響。3/3/2023建材測試技術(shù)2．彌補相互不足，提高測試精度一個物理參數(shù)只能從一個方面，在確定范圍內(nèi)反映混凝土的力學(xué)性能，超過確定范圍，它可能就不敏感甚至不起作用。超聲回彈綜合法與回彈法是反映不同方面的混凝土性能?；貜椃ㄊ且罁?jù)表面硬度的回彈值，以表層砂漿的彈性性能來推算混凝土強度值，只能反映混凝土表層2～3㎝深度的強度狀況，當(dāng)混凝土強度較低，塑性變形比較大的時候，且當(dāng)構(gòu)件截面尺寸和內(nèi)外質(zhì)量有較大差異時，回彈法就很難反應(yīng)構(gòu)件的實際狀況。3/3/2023建材測試技術(shù)而超聲法則是以整個斷面的動彈性來反映混凝土內(nèi)部密實度和彈性性質(zhì)，通過超聲速度Vi建立R-Vi相關(guān)曲線，來推算混凝土強度。當(dāng)混凝土強度較高的時，彈性指標(biāo)變更幅度小，相應(yīng)聲速隨強度變更的幅度也不大，其微小變更往往被測試誤差所掩蓋。由于綜合法內(nèi)外結(jié)合，又能在較低和較高強度區(qū)間相互彌補各自的不足，能減小一些因素的影響程度，較全面的反映整體混凝土的質(zhì)量狀況，從而提高檢測混凝土的精度。3/3/2023建材測試技術(shù)（一）強度關(guān)系混凝土強度Ri同聲束Vi和回彈值Ni之間有較強的正相關(guān)系，粗骨料為卵石時粗骨料為碎石時 Ri—第i個測定的強度換算值MPa（0.1MPa），Vi—修正后聲時值（0.01km/s）Ni—修正后回彈值精確到(0.1)3/3/2023建材測試技術(shù)本公式運用于P·I、P·O、P·S、P·P、P·F五大水泥及符合標(biāo)準(zhǔn)的一般砂石配制的強度等級為C10～C30的砼，齡期為7～730d。當(dāng)結(jié)構(gòu)所用材料與制定測強曲線所用材料有較大差異時或齡期已超過，須用條件試塊或從結(jié)構(gòu)構(gòu)件測區(qū)取芯進(jìn)行強度修正，試件數(shù)量不少于3個，得到的公式計算的強度值乘以修正系數(shù)，修正系數(shù)的計算公式為：1．當(dāng)按單個構(gòu)件檢測時，其強度應(yīng)推定值，取該構(gòu)件各側(cè)區(qū)中最小的砼強度換算值。3/3/2023建材測試技術(shù)2．當(dāng)按批抽樣檢測時

R