超聲回彈綜合法在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中的應(yīng)用

俞長(zhǎng)隆

(水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

超聲回彈綜合法目前被廣泛應(yīng)用于各類建筑項(xiàng)目中，它在評(píng)估檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)取樣與測(cè)試設(shè)備方面特別到位，特別是針對(duì)混凝土的鑄造質(zhì)量檢測(cè)非常具有針對(duì)性。在施工現(xiàn)場(chǎng)需要采用該綜合法獲取測(cè)試數(shù)據(jù)變化，分析表明混凝土強(qiáng)度實(shí)際狀況。

1 超聲回彈綜合法的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 超聲回彈綜合法的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)基本概況

從常規(guī)混凝土施工過(guò)程來(lái)看，確定混凝土強(qiáng)度的方法無(wú)外乎兩種：損傷法與非損傷法。其中非損傷法主要基于回彈方法客觀表現(xiàn)，它客觀反映了混凝土結(jié)構(gòu)的真實(shí)強(qiáng)度、鑄造實(shí)踐包括其它不受外部反彈環(huán)境的影響因素。而伴隨混凝土年齡的不斷增加，其可能會(huì)出現(xiàn)碳化物等外部因素偏差問(wèn)題，此時(shí)可利用到超聲回彈綜合法展開檢測(cè)，相對(duì)直接、明了的體現(xiàn)各類影響因素內(nèi)容，提高混凝土強(qiáng)度檢測(cè)準(zhǔn)確性與可靠性。超聲回彈綜合法在測(cè)量結(jié)果把握過(guò)程中主要根據(jù)測(cè)量特定元件超聲波T的具體傳播時(shí)間分量來(lái)計(jì)算特定超聲波的聲傳播速度，再采用回彈值R來(lái)評(píng)估強(qiáng)度，確保混凝土超聲波傳輸速度與混凝土構(gòu)建質(zhì)量評(píng)估到位。在該過(guò)程中還會(huì)運(yùn)用到超聲儀與回彈儀，它們專門用來(lái)檢測(cè)混凝土聲速值與回彈值，客觀推定混凝土強(qiáng)度與勻質(zhì)性內(nèi)容，在不破壞結(jié)構(gòu)、不影響實(shí)用性的基礎(chǔ)之上確混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)實(shí)施到位。

1.2 超聲回彈綜合法的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)基本特征

超聲回彈綜合法在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)實(shí)施方面不同于傳統(tǒng)中的單次超聲檢測(cè)與其它回彈儀測(cè)試檢測(cè)，它所體現(xiàn)出的功能基本特征應(yīng)該包含如下：

1)它可實(shí)現(xiàn)對(duì)物理參數(shù)的客觀反映，例如客觀反映某一施工區(qū)域內(nèi)的混凝土構(gòu)件機(jī)械性質(zhì)，如果其物理參數(shù)超出一定范圍，則不會(huì)產(chǎn)生任何特殊效果。舉個(gè)例子，在回彈R值分析過(guò)程中要了解它對(duì)于混凝土強(qiáng)度與指示砂漿彈性函數(shù)的函數(shù)關(guān)系，了解混凝土強(qiáng)度偏低、回彈效果不敏感這些問(wèn)題。在針對(duì)特定部件的橫截面積與重量之間差異分析過(guò)程中，則希望客觀反映特定元件實(shí)際強(qiáng)度，了解混凝土表面的動(dòng)態(tài)彈性。如果其強(qiáng)度指標(biāo)指數(shù)偏低，則聲速就同樣偏低，所以它在物理參數(shù)客觀反映方面還是相對(duì)準(zhǔn)確的。

2)要提高測(cè)試精確度。超聲回彈綜合法在一定程度上降低了其它因素對(duì)測(cè)量方法的影響，它可客觀完全的反映混凝土構(gòu)件的混凝土質(zhì)量，且在改進(jìn)對(duì)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)準(zhǔn)確性方面也有一定作用。

3)它可減少混凝土齡期含水率影響。除對(duì)骨料影響進(jìn)行測(cè)試以外，它也能夠?qū)炷笼g期含水量等因素進(jìn)行分析，了解其對(duì)混凝土整體質(zhì)量的影響。此時(shí)要充分考量到混凝土的含水量較高這一問(wèn)題，伴隨混凝土中含水量的升高，其超聲速度增長(zhǎng)率則會(huì)降低，回彈值則會(huì)增加，所以結(jié)合傳統(tǒng)與超聲回彈綜合法兩種方法進(jìn)行檢測(cè)可有效規(guī)避許多不良影響因素，例如混凝土年齡與水分含水量所帶來(lái)的客觀影響[1]。

2 超聲回彈綜合法的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)案例分析

2.1 試驗(yàn)案例概況

在試驗(yàn)案例中專門采用到了超聲回彈綜合法針對(duì)RFC展開檢測(cè)，分析聲波速度對(duì)于巖體與大體積混凝土物理力學(xué)性質(zhì)的直觀影響，通過(guò)試驗(yàn)大量收集各項(xiàng)重要指標(biāo)。在案例中，專門對(duì)RFC聲波速度與混凝土本身強(qiáng)度進(jìn)行全面分析，采用超聲波與回彈法專門進(jìn)行RFC聲波速度檢測(cè)，較為客觀反映聲波均勻性、強(qiáng)度與密實(shí)性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

在該案例超聲回彈綜合法背景下的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)中專門分析了堆石混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量等重要指標(biāo)，結(jié)合基礎(chǔ)綜合法開展試驗(yàn)，并為試驗(yàn)提供可靠參考數(shù)據(jù)。在針對(duì)堆石混凝土材料指標(biāo)進(jìn)行分析過(guò)程中，要明確混凝土等級(jí)為C15，擴(kuò)展度為700mm，坍落度為300mm。所有混凝土用水均采用到施工現(xiàn)場(chǎng)用水，選擇粒徑>300mm的石灰?guī)r塊石并進(jìn)行隨機(jī)堆放，其堆石率控制在55%左右。在試驗(yàn)中采用到混凝土RFC澆筑方法，展開自密實(shí)性能混凝土配合比試驗(yàn)，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 基于超聲回彈綜合法分析的自密實(shí)性能混凝土配合比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

在試驗(yàn)中試件的制備方面采用到大型切割機(jī)，專門對(duì)大試件進(jìn)行切割，并運(yùn)輸?shù)郊庸S進(jìn)行試件幾何尺寸的高精度切割與打磨。打磨后進(jìn)行超聲回彈綜合法試驗(yàn)，對(duì)其抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行分析，最后進(jìn)行靜力彈性模量試驗(yàn)[2]。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程分析

在試驗(yàn)過(guò)程中，主要采用到超聲回彈綜合法對(duì)混凝土RFC大試件進(jìn)行檢測(cè)，將其切割加工成型，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中分析混凝土試件是否達(dá)到規(guī)定齡期要求，再展開試驗(yàn)檢測(cè)工作。在試驗(yàn)中所采用到的是中型回彈儀與超聲波檢測(cè)儀。在超聲檢測(cè)過(guò)程中主要采用到山砂混凝土測(cè)強(qiáng)曲線，其曲線方程應(yīng)該如下：

(1)

配合對(duì)側(cè)法展開試驗(yàn)分析，主要對(duì)試件澆筑面所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)垂直面由上至下、由左至右布置相對(duì)應(yīng)的4個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，保持每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)間距控制在500mm左右，再取三組超聲波平均值作為代表值實(shí)現(xiàn)良好耦合分析。在回彈檢測(cè)過(guò)程中，專門選用澆筑面試件配合超聲檢測(cè)對(duì)應(yīng)垂直面展開分析，在一個(gè)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)獲得多個(gè)計(jì)算數(shù)值并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終獲得回彈代表值。另外展開抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，主要對(duì)超聲、回彈檢測(cè)內(nèi)容進(jìn)行分析，參考抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法展開強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程[3]。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

利用超聲回彈綜合法進(jìn)行試驗(yàn)中所提取試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，即對(duì)RFC展開試驗(yàn)，檢測(cè)RFC混凝土大試件試驗(yàn)數(shù)值，明確推定値數(shù)值量，同時(shí)分析劈裂抗拉強(qiáng)度與聲速關(guān)系，了解其超聲回彈試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)比例關(guān)系，如表2所示。

表1 超聲回彈值切割大試件強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

結(jié)合上述試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，了解RFC混凝土回彈推定値，分析在20MPa條件以上所有測(cè)試點(diǎn)的回彈推定比例，并對(duì)RFC混凝土波速推定値與全部測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行分析，分析得出超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)曲線方程回歸系數(shù)[4]。根據(jù)結(jié)果分析其測(cè)強(qiáng)曲線可選擇多元非線性冪函數(shù)方法，分析提出RFC大試件數(shù)值關(guān)系式如下：

(2)

fcuc=33.32176×VR

(3)

2.5 試驗(yàn)結(jié)論總結(jié)

結(jié)合上述超聲回彈綜合法試驗(yàn)結(jié)果分析得出結(jié)論：①RFC混凝土回彈推定値可滿足工程建設(shè)要求，不過(guò)其數(shù)值范圍相對(duì)離散；②RFC波速是呈現(xiàn)快速攀升分布趨勢(shì)的，能夠從2000m/s上漲到5500m/s，其數(shù)值范圍離散率較高，上波速所占比例比值相對(duì)較大；③采用RFC復(fù)合材料可分析回彈法實(shí)驗(yàn)易回彈堆砌混凝土RFC強(qiáng)度推定値。具體來(lái)講就是利用聲波法試驗(yàn)評(píng)定RFC均勻性與密實(shí)性相關(guān)內(nèi)容。

3 超聲回彈綜合法的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)的其它要點(diǎn)

在利用超聲回彈綜合法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中，也要分析其中其它技術(shù)要點(diǎn)，例如要對(duì)超聲波檢測(cè)儀進(jìn)行分析，了解其仿照式檢測(cè)方式以及實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)。就以仿照式檢測(cè)結(jié)果為例，要分析其連續(xù)模擬值，配合空間傳輸信號(hào)相結(jié)合形成得出報(bào)告值。而實(shí)際數(shù)字式檢測(cè)模式則利用傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)化計(jì)算實(shí)際數(shù)，結(jié)合一定計(jì)算過(guò)程對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行保存處理，了解其聲波傳輸具體頻率與轉(zhuǎn)換數(shù)字準(zhǔn)確性，模擬傳感器基本特性，通過(guò)塑料滑塊或信號(hào)控制等方法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)優(yōu)化調(diào)整。在這里需要運(yùn)用到手動(dòng)調(diào)諧技術(shù)，配合dB衰減器讀取第一波高網(wǎng)格數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容，對(duì)數(shù)字檢測(cè)器屬性進(jìn)行分析。過(guò)程中可采用到高速ADC，將傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w計(jì)算數(shù)據(jù)，然后展開對(duì)應(yīng)計(jì)算過(guò)程。在該過(guò)程中要注意對(duì)軟件、回彈幅度以及回彈基礎(chǔ)等等因素進(jìn)行分析，了解其頻率變化，然后再在設(shè)備屏幕顯示數(shù)字上分析信號(hào)智能采集、控制與存儲(chǔ)結(jié)果。

另外在校準(zhǔn)與養(yǎng)護(hù)方面，需要基于常溫角度對(duì)空氣中強(qiáng)度、溫度變化進(jìn)行分析，結(jié)合空氣聲速圖定期檢查設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況。在實(shí)際使用超聲回彈綜合法過(guò)程中也要對(duì)設(shè)備抵抗污垢與沖擊能力進(jìn)行進(jìn)一步分析。在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間未能投入使用狀況下，應(yīng)該對(duì)其設(shè)備劇烈振動(dòng)與碰撞情況進(jìn)行調(diào)整，基于超聲回彈綜合法對(duì)內(nèi)外部各種影響因素進(jìn)行分析，例如要分析外部水泥、粗糙骨料與硬化條件是否已經(jīng)發(fā)生變化，結(jié)合這些變化與回歸分析了解混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，建立回歸準(zhǔn)確率曲線，分析曲線值。一般來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度與聲波都是會(huì)對(duì)混凝土的施工使用產(chǎn)生較大影響的，為此需要首先確保混凝土組成材料選擇條件到位，再一點(diǎn)要對(duì)水泥溫度、混凝土使用面積進(jìn)行控制，了解它們受到其它超聲影響后的變化情況[5]。

4 總 結(jié)

采用超聲回彈綜合法可實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土強(qiáng)度的有效監(jiān)測(cè)，提高檢測(cè)精度，減少混凝土齡期與含水量負(fù)面影響問(wèn)題。而在具體施工過(guò)程中，也要做到對(duì)混凝土施工的科學(xué)配置規(guī)劃，確保道路施工質(zhì)量到位。