探究混凝土強度超聲聲學檢測的研究

凌通

【摘 要】隨著科技在不斷的發展，社會在不斷的進步，檢測建筑物的混凝土質量，一般的方法是用混凝土試件做力學實驗，通常認為此方法只能反映在一定條件下的混凝土性能，而不能代表結構混凝土本身真實的狀態。“超聲-回彈法”可以解決這一難題。“超聲-回彈法”綜合法是檢測混凝土強度而無損傷的無損探傷法。

【關鍵詞】超聲-回彈法；混凝土強度

引言

混凝土超聲檢測技術在國內得到一定的實踐運用，本文以某地區泵送混凝土為研究對象，試驗選取地區常用原材料設計混凝土配合比，制作C15～C50強度等級的150mm×150mm×150mm標準試件，測試7d，28d齡期下混凝土試件的超聲波聲速和抗壓強度值，分析各測試數據的變化規律，總結超聲波聲速與泵送混凝土強度的關系，以建立地區測強曲線。

1混凝土強度概述

混凝土強度這一指標主要包括立方體抗壓強度、強度保證率、軸心抗壓強度等，強度值還可分為設計值與標準值兩種。與立方體抗壓強度相比，軸心抗壓強度更接近混凝土構件混凝土實際受壓強度，故而，軸心抗壓強度是非常重要的混凝土檢測指標。強度保證率指的是混凝土強度整體超過設計強度等級的概率，這一指標是結合概率統計方式得來的，也就是混凝土強度超過等級的組數占總組數的百分比。強度保證率一方面應考慮混凝土強度自身質量的穩定特性，一方面還需要考慮其自身的設計要求以及強度等級合格率，也就是說強度保證率。在混凝土強度中，強度保證率必須超過設計標準的強度等級標準值概率。強度等級這一指標是結合立方體抗壓強度的值來綜合確定的，立方體抗壓強度標準數據是150mm*150mm*150mm立方體試件（按照標準方法制作），在齡期28天之內，用標準方式測試的95%的抗壓強度。立方體抗壓強度與軸心抗壓強度是兩個概念，立方體抗壓強度指的是150mm*150mm*150mm，而軸心抗壓強度則是150mm*150mm*300mm.根據GB50010-2010《混凝土結構設計規范》相關要求規定：軸心抗壓強度標準值=棱柱體（高寬比為2-3）進行軸心抗壓強度檢測，95%強度保證率的強度。

2混凝土超聲檢測的影響因素

超聲-回彈綜合法將各種影響因素見表1中。從表1的影響因素的分析試驗知綜合法測強中，混凝土的配合比、水泥品種及用量、粗骨料性質及粒徑、齡期、檢測環境等因素對測試結果有不同程度的影響，為了解決這個問題，提高測試精度，通常建立測強曲線，建立曲線有兩種方法：方法一是采用標準曲線然后通過多個參數進行修正從而得出混凝土強度，即標準混凝土法；方法二是通過采用的配合比、原材料等繪制出多組測強曲線，即常用配合比或最佳配合比法。因為標準混凝土法是人為規定影響因素的影響系數均為1的情況下所制成的混凝土，而采用最佳配合比，配置不同等級的混凝土試塊，然后在不同齡期進行測試，以建立測強曲線，這樣建立的測強曲線針對性強，精度比較高，但曲線的數量多。本文采用的是最佳配合比法。

3超聲回彈綜合法

在混凝土強度檢測方式當中，超聲回彈綜合法屬于非破損方法之一。利用此種方法檢測混凝土強度的主要原理和依據是，混凝土澆筑物的表面硬度、內部密實度、內部材質均勻程度的不同可以通過超聲波脈沖速度以及回彈值這兩個物理量將混凝土的強度準確的反映出來。超聲回彈綜合法包括多方面的物理參數，因而能夠相對更全面的收集混凝土強度信息。此外，應用此種方法還可以有效抵消某些影響混凝土強度的物理因素?？傊?，相比于應用單一的檢測方法，應用超聲回彈法更具有可靠性和準確性。在實際檢測過程中，應首先確定需要檢測的混凝土澆筑物構件，并根據要求科學的選取檢測區域，確保對于與每個測區對應的兩個相鄰測點都有不低于三次的測試。應用超聲回彈綜合法的主要缺點在于，這種方法技術難度更大，無論是對于檢測人員的工作經驗要求還是對其技術要求都更高。在檢測過程中，某一個小的操作失誤都有可能被放大，從而嚴重影響檢測數據的準確性和可靠性。應用超聲回彈綜合法的優點在于，比單一的檢測方法更能降低含水率以及混凝土工齡可能對檢測結果產生的影響，更能真實的反映混凝土的塑性，不僅可以反映出混凝土的表面狀態信息，還能檢測到混凝土澆筑物的內部性能，這對于更全面的獲取混凝土強度信息具有重要意義。

4超聲法

利用超聲法檢測混凝土強度的主要工作原理是根據超聲波在不同介質中具有不同的傳播速度、不同的頻率、不同的波幅以及不同的密度來建立它們之間的比例關系，從而實現一種對混凝土強度無損的檢測方式。站在專業理論知識角度來看，超聲波的傳播特性非常適合作為描述混凝土強度的參數，其可以更為真實的、全面的反映混凝土內部強度及密度。除此之外，超聲波的聲速與混凝土強度性質之間也存在某種相關關系。通常來說，如果混凝土的密實度越強，則代表著其強度越強；相反，如果混凝土越稀松，則其強度就越小。這兩種情況通過超聲波反映出來就是超聲波的傳播速度與混凝土強度成正比關系，超聲波隨混凝土強度增加而變強，隨混凝土強度降低而減小。利用超聲波檢測混凝土強度的優點在于其相關檢測裝置簡單、相關操作簡單、相關技術操作要求也相對較低，并且超聲波的穿透能力非常強，因而特別適用于檢測混凝土的強度，尤其是對于大型水站堤壩、橋梁、、橋墩、灌注樁混凝土的檢測效果顯著。利用超聲波檢測混凝土強度的主要缺點包括：對操作人員、技術人員的工作經驗有較高的要求；檢測精度不高，只能檢測到測線上的強度信息，而不能將混凝土物體整個斷面的強度信息檢測出來。

結語

當各影響因素的變化范圍不同時，對其影響也不同。此外，當各種影響因素同時出現的時候，由于其相互的作用，所產生影響的顯著性又通常與單一因素影響時有所不同。

參考文獻：

[1]GB/T50107-2010《混凝土強度檢驗評定標準》[S]，北京，中國建筑工業出版社.

[2]國家建筑工程質量監督檢驗中心主編，混凝土無損檢測技術[M]，北京，建材工業出版社.

[3]吳慧敏，等.新編混凝土無損檢測技術[M].北京：中國環境科學出版社.