探究混凝土强度超声声学检测的研究

凌通

【摘 要】随着科技在不断的发展，社会在不断的进步，检测建筑物的混凝土质量，一般的方法是用混凝土试件做力学实验，通常认为此方法只能反映在一定条件下的混凝土性能，而不能代表结构混凝土本身真实的状态。“超声-回弹法”可以解决这一难题。“超声-回弹法”综合法是检测混凝土强度而无损伤的无损探伤法。

【关键词】超声-回弹法；混凝土强度

引言

混凝土超声检测技术在国内得到一定的实践运用，本文以某地区泵送混凝土为研究对象，试验选取地区常用原材料设计混凝土配合比，制作C15～C50强度等级的150mm×150mm×150mm标准试件，测试7d，28d龄期下混凝土试件的超声波声速和抗压强度值，分析各测试数据的变化规律，总结超声波声速与泵送混凝土强度的关系，以建立地区测强曲线。

1混凝土强度概述

混凝土强度这一指标主要包括立方体抗压强度、强度保证率、轴心抗压强度等，强度值还可分为设计值与标准值两种。与立方体抗压强度相比，轴心抗压强度更接近混凝土构件混凝土实际受压强度，故而，轴心抗压强度是非常重要的混凝土检测指标。强度保证率指的是混凝土强度整体超过设计强度等级的概率，这一指标是结合概率统计方式得来的，也就是混凝土强度超过等级的组数占总组数的百分比。强度保证率一方面应考虑混凝土强度自身质量的稳定特性，一方面还需要考虑其自身的设计要求以及强度等级合格率，也就是说强度保证率。在混凝土强度中，强度保证率必须超过设计标准的强度等级标准值概率。强度等级这一指标是结合立方体抗压强度的值来综合确定的，立方体抗压强度标准数据是150mm*150mm*150mm立方体试件（按照标准方法制作），在龄期28天之内，用标准方式测试的95%的抗压强度。立方体抗压强度与轴心抗压强度是两个概念，立方体抗压强度指的是150mm*150mm*150mm，而轴心抗压强度则是150mm*150mm*300mm.根据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》相关要求规定：轴心抗压强度标准值=棱柱体（高宽比为2-3）进行轴心抗压强度检测，95%强度保证率的强度。

2混凝土超声检测的影响因素

超声-回弹综合法将各种影响因素见表1中。从表1的影响因素的分析试验知综合法测强中，混凝土的配合比、水泥品种及用量、粗骨料性质及粒徑、龄期、检测环境等因素对测试结果有不同程度的影响，为了解决这个问题，提高测试精度，通常建立测强曲线，建立曲线有两种方法：方法一是采用标准曲线然后通过多个参数进行修正从而得出混凝土强度，即标准混凝土法；方法二是通过采用的配合比、原材料等绘制出多组测强曲线，即常用配合比或最佳配合比法。因为标准混凝土法是人为规定影响因素的影响系数均为1的情况下所制成的混凝土，而采用最佳配合比，配置不同等级的混凝土试块，然后在不同龄期进行测试，以建立测强曲线，这样建立的测强曲线针对性强，精度比较高，但曲线的数量多。本文采用的是最佳配合比法。

3超声回弹综合法

在混凝土强度检测方式当中，超声回弹综合法属于非破损方法之一。利用此种方法检测混凝土强度的主要原理和依据是，混凝土浇筑物的表面硬度、内部密实度、内部材质均匀程度的不同可以通过超声波脉冲速度以及回弹值这两个物理量将混凝土的强度准确的反映出来。超声回弹综合法包括多方面的物理参数，因而能够相对更全面的收集混凝土强度信息。此外，应用此种方法还可以有效抵消某些影响混凝土强度的物理因素。总之，相比于应用单一的检测方法，应用超声回弹法更具有可靠性和准确性。在实际检测过程中，应首先确定需要检测的混凝土浇筑物构件，并根据要求科学的选取检测区域，确保对于与每个测区对应的两个相邻测点都有不低于三次的测试。应用超声回弹综合法的主要缺点在于，这种方法技术难度更大，无论是对于检测人员的工作经验要求还是对其技术要求都更高。在检测过程中，某一个小的操作失误都有可能被放大，从而严重影响检测数据的准确性和可靠性。应用超声回弹综合法的优点在于，比单一的检测方法更能降低含水率以及混凝土工龄可能对检测结果产生的影响，更能真实的反映混凝土的塑性，不仅可以反映出混凝土的表面状态信息，还能检测到混凝土浇筑物的内部性能，这对于更全面的获取混凝土强度信息具有重要意义。

4超声法

利用超声法检测混凝土强度的主要工作原理是根据超声波在不同介质中具有不同的传播速度、不同的频率、不同的波幅以及不同的密度来建立它们之间的比例关系，从而实现一种对混凝土强度无损的检测方式。站在专业理论知识角度来看，超声波的传播特性非常适合作为描述混凝土强度的参数，其可以更为真实的、全面的反映混凝土内部强度及密度。除此之外，超声波的声速与混凝土强度性质之间也存在某种相关关系。通常来说，如果混凝土的密实度越强，则代表着其强度越强；相反，如果混凝土越稀松，则其强度就越小。这两种情况通过超声波反映出来就是超声波的传播速度与混凝土强度成正比关系，超声波随混凝土强度增加而变强，随混凝土强度降低而减小。利用超声波检测混凝土强度的优点在于其相关检测装置简单、相关操作简单、相关技术操作要求也相对较低，并且超声波的穿透能力非常强，因而特别适用于检测混凝土的强度，尤其是对于大型水站堤坝、桥梁、、桥墩、灌注桩混凝土的检测效果显著。利用超声波检测混凝土强度的主要缺点包括：对操作人员、技术人员的工作经验有较高的要求；检测精度不高，只能检测到测线上的强度信息，而不能将混凝土物体整个断面的强度信息检测出来。

结语

当各影响因素的变化范围不同时，对其影响也不同。此外，当各种影响因素同时出现的时候，由于其相互的作用，所产生影响的显著性又通常与单一因素影响时有所不同。

参考文献：

[1]GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》[S]，北京，中国建筑工业出版社.

[2]国家建筑工程质量监督检验中心主编，混凝土无损检测技术[M]，北京，建材工业出版社.

[3]吴慧敏，等.新编混凝土无损检测技术[M].北京：中国环境科学出版社.