超声—回弹综合法在检测导流工程中的应用

杨 萌，刘 甦，王锦龙

（山东省水利科学研究院，山东 济南 250013）

导流工程拦河闸位于东鱼河干流桩号11+100处，该工程机架桥排架为C30 F150钢筋混凝土结构，排架柱尺寸为4 500 mm×500 mm×500 mm。受建管单位委托，对排架框架柱混凝土抗压强度进行了抽样检测。

1 检测原理

超声—回弹综合法即采用混凝土超声波检测仪和混凝土回弹仪，在结构混凝土同一测试区域分别测出超声传播速度V和回弹值N，利用事先建立的相关曲线推定混凝土强度R。实践证明，声速V和回弹值N合理综合后，能消除原来影响R～N和R～V关系中的许多因素，使测试精度得到提高，使综合法的R～V～N关系有更广泛的适应性和更高的精度。

2 影响因素

采用超声—回弹综合法测定混凝土抗压强度，不仅涉及混凝土表面硬度，还涉及到混凝土内部密实度和匀质性，应根据其影响程度分别进行修正。

1）水泥品种影响。在相同条件下，不同水泥品种对混凝土强度与回弹曲线R～N影响较小，对强度与声速曲线R～V虽有一定影响，但不显著。由于水泥品种不同而造成在28 d以前的某一龄期区间强度不同。因此现场检测中一般选择混凝土到达28 d龄期后再进行测试。

2）粗骨料品种和粒径影响。粗骨料在混凝土中起着骨架作用，且占有较大比例。碎石与卵石的表面情况完全不同：碎石因表面粗糙，与砂浆的界面黏结较好，因而混凝土的强度也高；卵石则因表面光滑而影响黏结，混凝土强度较低。试验表明，若以卵石混凝土为基础，则碎石混凝土所推算的强度平均约偏高25%左右。当粗骨料用量变化时，声速和回弹值均随粗骨料用量的增加而增加。试验证明，当石子粒径<4 cm时，影响不显著，可不予考虑修正；当石子粒径>4 cm时，影响显著，应予以修正。

3）换能器与构件的耦合。由于被测混凝土的表面粗糙不平，当换能器辐面与之接触时有空气夹层阻隔其间。因此需要在换能器与混凝土之间加上耦合剂填充于二者之间，排除了空气形成的耦合层。测试过程中，由于测试者主观上不重视，测点耦合层没有涂抺均匀，未排掉空气，将会有部分超声波被反射，部分超声波先通过夹层中空气后再进入混凝土，将延迟超声波的传播时间，使声速值变小，影响测试精度。因此测试中操作者的熟练程度也不容忽视。

3 检测应用

2010年5月对排架框架柱进行了现场测试。采用超声—回弹综合法检测框架柱的第2排、第7排、第10排、第13排、第16排混凝土抗压强度。

3.1 设备及测点布置

测试设备包括：ZC3一A型混凝土回弹仪、NM—4A型超声波检测仪、JCl0型读数显微镜、米尺等。检测共布置了50个测区，详如表1。

3.2 测试步骤

1）碳化深度测定。首先用l%酚酞乙醇试液和混凝土碳化深度测试仪对各测区的碳化层深度进行测量。测试结果表明，排架框架柱碳化深度为零。

2）回弹测试。采用回弹仪对排架框架柱双面对测，即在构件测区内超声波的发射和接收面各弹击8个点。测点均匀布置，避开外露的石子和气孔。对隐藏在表层下的石子和气孔，测值明显变异的予以舍弃，并补充测点。测区的回弹值从16个测点的读数中分别剔除3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值按下式计算测区平均回弹值式中为测区平均回弹值，精确至0.1；Ni为第i个测点的回弹值。

表1 超声—回弹综合法检测测区的布置

3）超声测试。在排架框架柱每个测区布置3个测点，测得3个声时值ti，再按《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02—2005)附录B进行修正，求得修正后的对测时混凝土声速值Va。超声测试点布置在同一个测区的回弹值测试面上，但探头安放位置未与弹击点重叠。

3.3 测试结果

根据每个测区测试的回弹值N和声速V，按《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中碎石粗骨料混凝土的基准公式。式中：fccu,i为第i个测区混凝土抗压强度换算值（MPa），精确至0.1 MPa。计算结果如表2。

表2 排架框架柱混凝土抗压强度检测结果

4 结语

采用超声—回弹综合法对导流工程拦河闸排架框架柱进行混凝土强度测试，从实测结果及数据分析来看：混凝土强度满足设计强度要求，内部结构均匀、密实完整，质量良好，可以安全使用。