超声回弹技术在混凝土强度检测方法中的应用
摘要：在混凝土强度检测技术中回弹技术的广泛应用主要是由于该项检测技术检测过程中对混凝土无损伤，并且具有检测效率高，费用低的特点。本文笔者就现阶段超声—回弹检测方法的实验研究进行了分析总结，以供参考。
关键词：超声—回弹；混凝土强度实验研究 一、超声一回弹检测技术发展
随着超声一回弹技术的广泛使用，超声一回弹检测技术的发展受到了工作人员的广泛关注。超声—回弹综合法检测结构混凝土强度的首次提出是在1996年由罗马尼亚建筑及建筑经济科学研究院。从此，超声—回弹综合法受到各国科技工作者的重视，广泛的开展了这项技术的研究，并在实践工程中应用。我国于1976年引进这一方法，在结合我国具体情况的基础上，进行了大量的研究实验。近十年来完成了多项科研成果，使这一方法在工程质量检测中得以广泛的推广使用。1988年我国工程标准化委员会批准了我国第一本《超声—回弹综合法检测混凝土强度技术规程》，由于超声—回弹综合法能够较全面的、有效的评价混凝土质量，在混凝土强度非破损检测方面，将有广阔的发展远景。
二、试验研究
本试验完全依据国家《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》和《超声—回弹综合法检测混凝土强度技术规程》制定的地方测强曲线的基本设计进行。
2.1 试验原理
超声—回弹综合法是利用回弹法测定混凝土表面硬度即回弹值，同时利用超声仪测定超声波在混凝土构件中的传播时间并计算出超声波在混凝土中的声速值，根据回弹值和声速值推定混凝土强度。由于超声声速值反应混凝土的内部密实度，而且混凝土强度不同，其结构密实度不同，因此某种意义上，超声波波速和混凝土强度之间存在相关关系，完全可以建立回弹值和超声波波速与混凝土抗压强度之间的相关关系式。由于超声波波速与回弹值综合后，原来对超声波波速和回弹值有影响的水泥种类、混凝土龄期、混凝土含水量、混凝土碳化等因素，都不像原来单一方法那样显著，这就扩大了超声——回弹综合法的适应范围，提高了测试温度。
2.2 试验方法
依照回弹法和超声—回弹综合法制定测强曲线的要求，考虑检测方法应用环境和待测物状态，对自然养护试块进行不同龄期的回弹和超声法试验，根据试块的回弹值、超声声速值和抗压强度，利用回归分析原理，分别回归出回弹测强曲线和超声—回弹综合法测强曲线。同时在相应龄期，对相应的试块进行回弹法、超声法试验。将其回弹值、声速值分别代入回归曲线，计算构件推定强度，再将
推定强度与构件实际强度对比，来验证回归测强曲线的精度和偏差。
2.2.1 试块测点布置
在100mmx100mmx100mm 试块的侧面分别2 个回弹对侧面和2 个超声对侧面。在每个回弹对侧面上均匀布置8 个测点，测点尽量不要在气孔或外露的石子上，每个超声对侧面上沿对角线方向均匀布置3 个测点，要使发射和接受探头的轴线在同一轴线上。
2.2.2 构件测点布置
与试块测区布置一样，构件测区也要选在混凝土侧面，由于试验构件较小，每龄期的对测面积只有1200mmx300mm，因此前后对测面的回弹测区共划分10个，每个测区面积20cmx20cm，均匀布置8个测点，每2个测点的距离不小于5cm，每个区沿对角线方向均匀布置3个超声测点，要求两个对测面上超声测点相对应。
2.2.3 回弹值和超声声速值的测定和计算
（1）回弹值和超声声速值的测定
对试块来讲，先按照事先布置的超声测试点进行超声声时值测定，然后擦掉超声测试面的耦合剂，在60kn 压力试验机上，预加30~60KN的压力在超声测试面上，再在两对测面上分别弹击8 次，得到该试块的回弹值。对构件来讲，先根据划定的回弹测区进行回弹试验，得到每个测区回弹值，然后根据超声测点布置，分区进行超声声时值的测定。
（2）回弹值和超声声速值的计算
每个测区或每个试块的两个相对测试面的16个回弹值中，剔除3个最大值和最小值，然后将余下的10个回弹值平均，计算出测区试块的平均回弹值。
每个测区或试块声速值的计算是根据超声测距与测区或试块的平均声时值的比值求得。
（3）碳化深度的测定
考虑试验龄期最长是90天，对于低强度等级的混凝土构件可能会发生碳化，故在试验中对试验试块和构件均做碳化深度测定，通常采用“碎块断面法”测定，即丛测区混凝土表面凿取一小块混凝土，然后劈开，并立即将1%的酚酞酒精溶液滴在断面上，由于碳化部分的混凝土不变色，而未碳化部分的混凝土会变成紫红色，即可由碳化深度测试仪量测出碳化深度值，每一个龄期，对构件的不同测区或进行抗压试验的3组试块分别进行碳化深度量测，然后取平均值，即得构件或试块在此龄期的碳化深度。平均碳化深度小于或等于0.4mm 的按无碳化处理。
2.3 试验结果分析
（1）测强曲线回归
将试验测得的声速值v，回弹值R作为两个无损参量，同时对试块抗压强度进行二元分析。
（2）影响因素分析
与回弹法相比较，超声—回弹综合法的影响因素要少得多，超声—回弹综合法可以弥补回弹法和超声法的不足，抵消或减弱因素影响，因此对回弹法有显著影响的因素，对综合法来说可能微不足道。但是粗骨料品种和用量、测试面对综合法测试值有显著影响，需要进行修正，混凝土含水率有一定影响，但不显著，在此简要讨论一下。
①粗骨料的影响，通常混凝土中采用卵石或碎石作为粗骨料。由于卵石和碎石的表面情况完全不同，使混凝土内部界面的粘结情况也不同，相同的配合比，碎石因其表面粗糙，与砂浆界面粘结较好，混凝土强度较高；而卵石表面光滑，界面粘结较差，混凝土强度偏低。但是超声声速与回弹值对于混凝土内部的界面粘结状态并不敏感，因此对同一声速值和回弹值，所推算出的强度就会产生偏差，需要进行修正。
②含水率的影响，混凝土表面的湿度对回弹值有较大影响，湿度越大，回弹值越低，而对超声来讲，声波在水中的传播速度比在空气中传播速度快，因此在超声—回弹综合法中可以抵消部分因回弹值下降所造成的影响。但是由于混凝土湿度与气候条件、龄期、混凝土原材料条件等有关系，各地区测得的影响程度区别较大，因此在本试验试块均采用干燥状态，规定在现场检测中应采用干燥状态。
③测试面的影响，通常超声、回弹均在混凝土浇筑的侧面进行，但由于一些特殊的原因，只能在构件底面或上表面进行测试。由于石子额离析下沉及表面水、浮浆的影响，使回弹值和声速值均与侧面测得的不同。本试验推荐使用的测强曲线，是以侧面测量为基准制定的，因此对于测试面的变化应进行回弹值和声速值的修正。
2.4 试验结论
通过试验数据处理，回归分析、误差分析及影响因素分析，考虑混凝土特点，完全依照建立超声—回弹综合法测强曲线的要求，最终得到应用超声—回弹综合法测强曲线，具体结论如下：采用超声—回弹综合法检测结构混凝土强度，可采用测强曲线来换算混凝土强度，该曲线使用范围是：强度80mpa 以下，自然养护，表面干燥状态，以碎石为粗骨料的混凝土构件。
三、结论及建议
超声—回弹综合法以其简便、快捷的操作，适用于大面积构件检测，往往被优先考虑，但其测试精度较低，尤其是回弹法，影响因素较多，一般要与钻芯法或拔出法结合使用，来修正推定结果。
对于整体结构或构筑物进行大面积混凝土强度检测，可采用超声—回弹综合法，但有代表性的进行钻芯取样使用，对测试结果进行修正。对于龄期在1000天以上的构件检测，构件碳化较大，采用超声—回弹综合法和拔出法，二者推定精度较好。
参考文献：
（1）《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-87
（2）《普通混凝土力学性能试验》GBJ81-85
（3）回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JG/T23-2001
（4）超声—回弹综合法检测混凝土强度技术规程CECS02：88 北京，19
（5）超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS21：90，北京，1992
