1、超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)應(yīng)用王江楠 07土木4班 070401428摘 要：隨著建筑市場(chǎng)管理日趨完善，建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中的十六字指導(dǎo)思想“驗(yàn)評(píng)分離，強(qiáng)化驗(yàn)收，完善手段，過(guò)程控制”在工程中的具體應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，“完善手段”這一指導(dǎo)思想在工程質(zhì)量驗(yàn)收中也就顯示出越來(lái)越重要的地位；用科學(xué)的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)判斷，避免減少人為因素的干擾和主觀評(píng)價(jià)的影響，同時(shí)監(jiān)理規(guī)范的“平行檢查”中增加檢測(cè)手段控制，這些都為工程質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)構(gòu)完整和使用功能的完善提供保證。關(guān)鍵字：超聲回彈,混凝土,強(qiáng)度,技術(shù)應(yīng)用用無(wú)破損試驗(yàn)方法直接檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)物的混凝土強(qiáng)度、缺陷及其他物理力學(xué)性能指標(biāo)，可以確保結(jié)構(gòu)質(zhì)量，節(jié)約材料，提

2、高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加快施工進(jìn)度。特別適用于確定不利條件(火災(zāi)、冰凍、超載、地震、各種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕等等)下混凝土的損害程度，研究和評(píng)價(jià)同一試樣隨時(shí)間而變異的各種能，在這些方面，無(wú)破損試驗(yàn)方法的優(yōu)越性較傳統(tǒng)的破損試驗(yàn)方法就更為突出。因此，對(duì)無(wú)破損試驗(yàn)方法這項(xiàng)新技術(shù)的研究就具有更大的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的發(fā)展前景。 單一回彈法無(wú)破損檢測(cè)在實(shí)際的應(yīng)用中效率高，速度快，較適應(yīng)現(xiàn)在的改建工程質(zhì)量監(jiān)控的需要，但受設(shè)備、環(huán)境、結(jié)構(gòu)物材料等因素的影響較多，因此其準(zhǔn)確性較抽芯試壓要低，如：用回彈儀來(lái)作混凝土構(gòu)件的回彈檢測(cè)，雖然速度快，易掌握、方便，但其結(jié)果與實(shí)際的試壓值相差較大，很難對(duì)混凝土的強(qiáng)度作出準(zhǔn)確的判斷。幾年來(lái)，

3、我們?cè)趯?shí)際工作中采用超聲回彈綜合法來(lái)測(cè)定混凝土強(qiáng)度，利用儀器的構(gòu)造特點(diǎn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行檢測(cè)，最后綜合評(píng)定混凝土的強(qiáng)度，實(shí)踐證明，其檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性要比單一回彈檢測(cè)法的準(zhǔn)確性有較大幅度的提高?；貜椃y(cè)試因其儀器價(jià)格便宜，試驗(yàn)費(fèi)用低廉，操作簡(jiǎn)單方便，不受構(gòu)件特征限制等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外工程的質(zhì)量檢驗(yàn)、質(zhì)量監(jiān)督、事故處理和工程擴(kuò)建中得到了更廣泛的應(yīng)用。日本、美國(guó)、西德、英國(guó)、保加利亞、波蘭、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織都已將該法規(guī)范化。我國(guó)于20世紀(jì)五十年代中期開(kāi)始采用回彈法測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)混凝土抗壓強(qiáng)度，1978年國(guó)家建委將混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究列入了建筑科學(xué)發(fā)展計(jì)劃，并提出了具有我國(guó)特色的回彈標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)及“回彈值深度強(qiáng)度

4、”相互關(guān)系；1985年8月1日我國(guó)第一部無(wú)破損檢驗(yàn)混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)回彈法評(píng)定混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(JGJ2385)開(kāi)始試行：1993年又對(duì)回彈法規(guī)程作了修訂，頒布了回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(JGJ/T2392)。 回彈法檢測(cè)實(shí)際上是測(cè)定構(gòu)件表面硬度，考慮到大量的工程實(shí)踐中常常碰到一些剛度較低，表面受腐蝕、損傷或無(wú)可靠支撐，不適合于回彈法使用的測(cè)試對(duì)象，以及一些受環(huán)境因素影響不便于回彈儀操作的構(gòu)件，利用超聲法可檢測(cè)其相對(duì)強(qiáng)度。我們國(guó)家應(yīng)用超聲波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度這一新技術(shù)始于50年代末，近年來(lái)也成立了相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)，開(kāi)始了有組織有計(jì)劃的研究工作；在儀器研制、測(cè)試技術(shù)及工程質(zhì)量的實(shí)測(cè)等方面都取

5、得了較大進(jìn)步，積累了不少有益的經(jīng)驗(yàn)，取得了一定水平的科研成果，縮小了與國(guó)外同時(shí)期先進(jìn)水平的差距。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有關(guān)于超聲檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的規(guī)范，也就沒(méi)有全國(guó)統(tǒng)一的測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)，只制定了超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程(CECS21:90)。上世紀(jì)六十年代羅馬尼亞的建筑及建筑經(jīng)濟(jì)科學(xué)研究院，率先提出采用超聲回彈綜合法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)起，我國(guó)從1976年也開(kāi)始對(duì)此方法進(jìn)行了全面及大量的檢測(cè)，并于1988年制訂了中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程（CECS 02：88）。2005年由中國(guó)建筑科學(xué)研究院會(huì)同有關(guān)單位再次對(duì)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程進(jìn)行了修訂，并于2005

6、年12月1日?qǐng)?zhí)行超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程CECS 02：2005。簡(jiǎn)稱(chēng)綜合法。為了執(zhí)行綜合法，國(guó)家規(guī)范在混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（GBJ10787）中規(guī)定：“當(dāng)時(shí)混凝土試件強(qiáng)度的代表性有懷疑時(shí)，可采用從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中鉆取試件的方法或采用非破損檢驗(yàn)方法，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行推定”?；炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB 50204-2002）中也有規(guī)定，“當(dāng)混凝土試件強(qiáng)度評(píng)定不合格時(shí)，可采用非破損或局部破損的檢驗(yàn)測(cè)方法，按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行推定，并作為處理的依據(jù)”。超聲回彈檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)“綜合法”，是混凝土強(qiáng)度的無(wú)損檢測(cè)中的

7、非破損方法之一。所謂綜合法就是采用兩種或兩種以上的無(wú)損檢測(cè)方法（超聲波脈沖速度回彈值），獲取多種物理參量，并建立強(qiáng)度與多項(xiàng)物理參量的綜合相關(guān)關(guān)系，以便從不同角度綜合評(píng)價(jià)混凝土的強(qiáng)度。由于綜合法采用多項(xiàng)物理參數(shù)，能較全面地反映構(gòu)成混凝土強(qiáng)度的各種因素，并且還能抵消部分影響強(qiáng)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(wú)損檢測(cè)方法（回彈法、超聲法）具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性。單一的回彈法和超聲法，同一影響因素對(duì)不同方法影響程度不同，有的甚至完全相反。例如:當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)相同，生產(chǎn)工藝和配合比基本相同的混凝土標(biāo)養(yǎng)試件在用單一的回彈法和超聲法進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，混凝土齡期和混凝土濕度，對(duì)回彈法來(lái)講

8、，隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，混凝土表面硬化，加上混凝土表面結(jié)硬，使回彈值偏高，對(duì)潮濕混凝土表面硬度降低，回彈值顯著偏低。對(duì)超聲法來(lái)講，情況卻相反，隨著齡期增長(zhǎng)，混凝土內(nèi)部逐漸趨于干燥，傳播速度偏低，對(duì)潮濕混凝土傳播速度要比干燥混凝土要快。如果將兩種單一方法結(jié)合后，混凝土齡期和濕度的影響可以相互抵消而不加考慮了。這樣，綜合法正是利用了兩種對(duì)構(gòu)件損傷最小，一個(gè)利用構(gòu)件內(nèi)部的物理指標(biāo)，一個(gè)從表面硬度著手，起到由表至內(nèi)多側(cè)面綜合反應(yīng)混凝土抗壓強(qiáng)度，正因?yàn)槭嵌鄠?cè)面反應(yīng)混凝土強(qiáng)度指標(biāo)，故有較好的相關(guān)性，另外，綜合法和半破損法的鉆芯法相比也有一定的優(yōu)點(diǎn)，鉆芯法由于要造成結(jié)構(gòu)或構(gòu)件局部結(jié)構(gòu)破壞，不宜在一結(jié)構(gòu)中大面

9、積使用。這樣“超聲波脈沖速度回彈值”綜合法成了混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方法。檢測(cè)方法基本原理：混凝土是一種多項(xiàng)復(fù)合材料，均質(zhì)性較差，應(yīng)用單一的非破損檢測(cè)方法推算混凝土強(qiáng)度，因影響因素多，使推算的混凝土強(qiáng)度不能達(dá)到一定的精度。如果采用兩種或兩種以上的非破損檢測(cè)方法，獲取多種物理力學(xué)參量，并建立混凝土強(qiáng)度與多項(xiàng)物理力學(xué)參量之間的綜合相關(guān)關(guān)系，即可從不同角度綜合評(píng)價(jià)混凝土的強(qiáng)度。超聲回彈綜合法是以聲速值、回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系為基本依據(jù)，超聲速度主要反映材料的彈性性質(zhì)，同時(shí)，由于它穿過(guò)材料，因而也反映材料內(nèi)部構(gòu)造的某些信息?；貜椫捣从沉瞬牧系膹椥孕再|(zhì)，同時(shí)在一定程度上也反映了材

10、料的塑性性質(zhì)，但它只能反映混凝土表層的狀態(tài)。因此，超聲與回彈的綜合，既能反映混凝土的彈性，又能反映混凝土的塑性；既能反映混凝土表層狀態(tài)，又能反映內(nèi)部的構(gòu)造。另一方面，將超聲值v和回彈值R合理綜合后，能消除原來(lái)影響f-v與 f-R關(guān)系的許多因素。為了能確切反映混凝土的強(qiáng)度，測(cè)試前對(duì)混凝土表面進(jìn)行了清除，在自然狀態(tài)下測(cè)試混凝土的某些物理量，進(jìn)而按相關(guān)關(guān)系推算混凝土的特征強(qiáng)度。由于綜合法采用多項(xiàng)物理力學(xué)參量，能更多地反應(yīng)構(gòu)成混凝土強(qiáng)度的各種因素，并且還能抵消部分影響強(qiáng)度與物理量相關(guān)關(guān)系的因素，因而它比單一的非破損檢測(cè)方法具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性。綜合法的工程應(yīng)用：（1） 監(jiān)理工程實(shí)踐中，常常由于施工

11、控制不嚴(yán)或施工過(guò)程中某種意外事故可能影響混凝土的質(zhì)量，以及發(fā)現(xiàn)預(yù)留試塊的取樣、制作、養(yǎng)護(hù)、抗壓試驗(yàn)等不符合有關(guān)技術(shù)規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的條款，懷疑預(yù)留的試塊強(qiáng)度不能代表結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，如：預(yù)留試塊的丟失、同條件養(yǎng)護(hù)和標(biāo)養(yǎng)不真實(shí)，都應(yīng)優(yōu)先采用綜合法。（2） 當(dāng)需要了解混凝土在施工期間的強(qiáng)度增長(zhǎng)情況，以便滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的拆模、出養(yǎng)護(hù)池、出廠、吊裝、預(yù)應(yīng)力筋張拉或放張，以及施工期間負(fù)荷對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求時(shí)。如：冬期施工等，都應(yīng)優(yōu)先采用綜合法。（3） 對(duì)已建成結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行維修、加層、拆除等決策時(shí)，或受災(zāi)害性因素影響時(shí)，可優(yōu)先采用綜合法對(duì)原有混凝土強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度推定，以便提供改建、加固設(shè)計(jì)時(shí)的基本強(qiáng)度參

12、數(shù)和其他設(shè)計(jì)依據(jù)。（4） 另外，國(guó)際上對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的檢測(cè)已擴(kuò)大到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的檢測(cè)，對(duì)混凝土強(qiáng)度部分都應(yīng)優(yōu)先采用綜合法。用混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與無(wú)損檢測(cè)的參數(shù)之間建立起來(lái)的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)。超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)，是以混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與超聲聲速值、回彈值，選擇響應(yīng)的數(shù)學(xué)來(lái)擬合它們之間的相關(guān)關(guān)系。建立適合自己的測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)，采用本地區(qū)（或以某一工程為對(duì)象）具有代表性的混凝土原材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝和齡期為基本條件，制作一定數(shù)量的試塊，進(jìn)行非破損測(cè)試后，再進(jìn)行破損試驗(yàn)建立的測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)。這樣建立起來(lái)的測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)其現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性和強(qiáng)度測(cè)試精度均優(yōu)于統(tǒng)一的測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)。另外，在各地區(qū)紛紛建立自己的測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)時(shí)候，保

13、定市也建立起了自己的測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)。超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程CECS 02：2005新增部分工程應(yīng)用：（1） 綜合法使用的回彈儀和超聲波檢測(cè)儀，必須具有產(chǎn)品合格證及檢定證。對(duì)于混凝土超聲波檢測(cè)儀，符合混凝土超聲波檢測(cè)儀JG/T5004檢定要求的模擬式和數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀，均可用于綜合法測(cè)試?；貜梼x檢定有效期為半年，混凝土超聲波檢測(cè)儀有效期為一年。（2） 綜合法新增加了超聲波平測(cè)、角測(cè)等內(nèi)容：角測(cè)法：當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供兩個(gè)相鄰表面時(shí)，雖然無(wú)法進(jìn)行對(duì)測(cè)，但可以采用丁角方法檢測(cè)。即將一對(duì)F、S換能器分別耦合于被測(cè)構(gòu)件的兩個(gè)相鄰表面進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試，兩個(gè)換能器的軸線(xiàn)形成90夾角。例如：檢測(cè)旁邊

14、存在墻體、管道等障礙物的混凝土柱子。平測(cè)法。當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供一個(gè)測(cè)試表面時(shí)，可采用平測(cè)法檢測(cè)。將一對(duì)F、S換能器置于被測(cè)結(jié)構(gòu)同一表面，以一定測(cè)試距離進(jìn)行逐點(diǎn)檢測(cè)。比如：檢測(cè)路面、飛機(jī)跑道、隧道壁等結(jié)構(gòu)。另外，超聲測(cè)試宜優(yōu)先采用對(duì)測(cè)或角測(cè)，當(dāng)被測(cè)構(gòu)件不具備對(duì)測(cè)或角測(cè)條件時(shí)，可采用單面平測(cè)法。平測(cè)時(shí)兩個(gè)換能器連線(xiàn)與附近鋼筋線(xiàn)保持4050夾角，以減少鋼筋的影響，超聲測(cè)距宜在350mm450mm。因?yàn)榫C合法強(qiáng)度換算表中超聲波聲速是以對(duì)測(cè)的縱波聲速回歸計(jì)算的，如單面平測(cè)大部分接受到的是表面波，不能直接查讀強(qiáng)度換算表，需要進(jìn)行修正后使用強(qiáng)度換算表。（3） 在測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)的修訂中延長(zhǎng)測(cè)強(qiáng)曲線(xiàn)齡期、增加強(qiáng)度范圍、增加高強(qiáng)混凝土和泵送混凝土內(nèi)容等。規(guī)程6.0.1第6點(diǎn)齡期72000d（原7730d,如超過(guò)此齡期時(shí)，可鉆取混凝土芯樣進(jìn)行修改）；第7點(diǎn)混凝土強(qiáng)度：1070MPa（原C10C50），從而使混凝土受檢時(shí)間、范圍得到更廣泛的應(yīng)用?；炷练瞧茡p檢測(cè)技術(shù)具有無(wú)損、簡(jiǎn)便、快速、便于大面積測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)與民用建筑、水利、電力等工程建設(shè)項(xiàng)目的混凝土質(zhì)