超声回弹综合法检测混凝土强度.docx

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超声回弹综合法检测混凝土强度

超声回弹综合法检测混凝土强度

1.发展概况

超声回弹综合法检测混凝土强度，是1966年由罗马尼亚建筑及建筑经济科学研究院首次提出的，并编制了有关技术规程，曾受到各国科技工作者的重视。

1976年我国引进了这一方法，在结合我国具体情况的基础上，许多科研单位进行了大量的试验。

近年来完成了多项科研成果，在结构混凝土工程的质量检测中已获得了广泛的推广应用。

1988年由中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》（CECS02：

88）；2005年由中国工程标准化协会修编为《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS02：

2005）。

混凝土强度的综合法检测，就是采用两种或两种以上的单一方法或参数（力学的、物理的或声学的等）联合测试混凝土强度的方法。

由于综合法，比单一法测试误差小和较宽的适用范围，因此在混凝土的质量控制与检测中的应用愈来愈多。

一般来说，在合理选择各种单一方法组合的前提下，所采用的非破损测试方法越多，混凝土强度的测试精度也越高。

采用综合法测量混凝土强度时应符合以下原则：

（1）单一法的仪器性能、测试技术和测试误差都应满足规定的要求；

（2）在已查明单一法测强影响因素的基础上，应当采取对测强影响较大且相反的单一法进行综合，以便抵消或减少一些影响因素；

（3）综合法比单一法应具有较小的测试误差和较宽的适应范围；

（4）综合法适用于确定内部无缺陷部位的混凝土强度。

综合法测定混凝土强度的方法是较多的，如“超声波传播速度—回弹值”、“超声波传播速度—表面硬度”、“超声波传播速度—超声波衰减值”、“超声波传播速度—回弹值—碳化深度”以及“砂浆超声波传播速度—回弹值—碳化深度”等等综合法。

而声速—回弹综合法是国内外研究最多，应用最广的一种方法。

超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值及回弹值R，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度fcu的一种方法。

与单一回弹或超声法相比综合法具有以下特点：

1）．减少龄期和含水率的影响

混凝土的声速值除受粗骨料的影响外，还受混凝土的龄期和含水率等因素的影响。

而回弹值除受表面状态的影响外，也受混凝土的龄期和含水率的影响。

然而，混凝土的龄期和含水率对其声速和回弹值的影响有着本质的不同。

混凝土含水率大，超声的声速偏高，而回弹值则偏低；混凝土的龄期长，超声声速的增长率下降，而回弹值则因混凝土碳化程度增大而提高。

因此，二者综合起来测定混凝土强度就可以部分减少龄期和含水率的影响。

2）．弥补相互不足

一个物理参数只能从某一方面，在一定范围内反映混凝土的力学性能，超过一定范围，它可能不很敏感或者不起作用，例如回弹值R主要以表层砂浆的弹性性能来反映混凝土中强度，当混凝土强度较低，塑性变形较大时，这种反映就不太敏感。

当构件截面尺寸较大或内外质量有较大差异时，就很难反映结构混凝土的实际强度。

超声声速是以整个断面的动弹性来反映混凝土强度，而强度较高的混凝土，弹性指标变化幅度小，相应其声速随强度变化的幅度也不大，其微小变化往往被测试误差所掩盖，所以对于强度大于35MPa以上的混凝土，其fcu～Ｖ相关性较差。

采用回弹法和超声法综合测定混凝土强度，既可内外结合，又能在较低或较高的强度区间相互弥补各自的不足，能够较全面地反映结构混凝土的实际质量。

3）．提高测试精度

由于综合法能减小一些因素的影响程度，较全面的反映整体混凝土质量，所以对提高无损检测凝土强度的精度，具有明显的效果。

鉴于超声回弹综合法具有上述的许多优点，因此在国内多项工程的混凝土强度的检测中采用了这一方法，为工程质量事故的处理提供了重要依据。

2.超声仪技术要求

（1）超声波检测仪应通过技术鉴定，并必须具有产品合格证；

（2）仪器的声时范围应为0.5-9999μs，测读精度为0.1μs，时最小分度为1dB的衰件系统；

（3）仪器应具有良好的稳定性，声时显示调节在20-30μs范围内时，2h内声时显示的漂移不得大于±0.2μs；

（4）仪器的放大器频率响应宜分为10-500kHz，总增益量不小于80dB，接收灵敏度不大于50μV；

（5）仪器宜具有示波屏显示及手动游标测读功能。

显示应清晰稳定。

若采用整形自动测读，混凝土超声测距不得超过1m；

（6）仪器应能适用于温度为-10℃～＋40℃、相对湿度不大于80%、电源电压波动为220V±22V的环境中，且能连续4h正常工作；

（7）具有波形清晰、显示稳定的示波装置。

3.换能器的技术要求

（1）换能器宜采用厚度振动形式压电材料；

（2）厚度振动式换能器的频率宜采用20～250kHz；

（3）换能器实测频率与标称频率相差应不大于±10%。

用于综合法检测混凝土强度的超声波检测仪和回弹仪仪器，技术性能必须满足有关规程的规定，仪器的检验、检定也应符合有关规程的要求。

一、规范标准：

《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS02：

05）

《回弹法超声回弹综合法检测泵送混凝土强度技术规程》（DBJ10306-2003）

二、仪器设备：

ZC3回弹仪或HT225W数显回弹仪、DJUS-05非金属超声波仪

1.DJUS-05非金属超声波仪

主要功能：

●超声综合法检测混凝土抗压强度

●混凝土结构内部缺陷

●混凝土构件裂缝深度

●混凝土基桩完整性

●扩展功能为工程勘察中岩石孔全波列测井

主要特点：

1）高亮度,大屏幕,大全触摸真彩液晶显示,超声仪器新境界。

2）综合法测强，现场显示全区波形、测点声时、测区平均声速、换算强度值。

3）测缺现场显示剖面图，均质性和缺陷清晰可见。

4）透射法基桩检测现场显示全波列图形，实时显示Vc、dB、f随深度变化曲线，直观显示完整性缺陷。

技术指标：

1）充分体验了现场检测过程，结果直观，操作简单。

2）高亮度，10.4"彩色触摸、液晶显示屏。

3）当前波形放大显示，自动快速判读声参数，测区或桩基全部波形显示，便于结果对比。

4）window系列下全中文操作，开机即会，方便快捷。

5）USB接口数据传输，打印快速、可靠。

6）一发双收或一发单收任选。

7）声时测读精度：

0.1μs。

8）测时测读范围：

0.1—10240μs。

9）幅值测读范围：

0—174dB。

10）采样周期：

0.1—5.0μs可选。

11）采样长度：

0.5—16k可选。

12）信号采集：

自动和手动可选。

13）接收灵敏度：

<10μv。

14）显示器：

10.4"，640×860。

内存：

128Mb。

15）数据（波形）储存：

40Gb。

16）打印机：

支持HP、EPSON系列打印机。

17）使用环境：

温度-5—40℃，湿度：

<85%。

三、检测方法

1.资料准备

（1）工程名称、工程地点、设计、施工和建设单位名称；

（2）施工图纸，结构或构件名称、编号、施工图（或平面图）及混凝土强度等级；

（3）水泥品种、标号、用量、出厂厂名，砂石品种、粒径，外加剂或掺合料品种、掺量、以及混凝土配合比等；

（4）模板类型，混凝土灌注和养护情况，以及成型日期；

（5）结构或构件存在的质量问题，混凝土试块抗压报告等；

（6）提交“检测方案”给委托方认可；

（7）鉴定“工程（产品）质量检验合同书；

（8）检查测试仪器是否在标准状态；

（9）备足各检测项目记录表。

2.现场测试结构或构件准备

检测结构或构件时需要布置测区，因为测区是进行超声、回弹测试的测量单元。

测区布置应符合下列规定：

（1）单个构件检测时，应在构件上均匀布置测区，且不少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个；

（2）对同批构件抽样检测时，构件抽样数应不少于同批构件的30％，且不少于10个构件，每个构件测区数不少于10个；

（3）长度小于或等于2m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于3个。

当按批抽样检测时，凡符合下列条件的构件，才可作为同批构件：

（1）凝土强度等级相同；

（2）凝土原材料、配合比、成型工艺、养护条件及龄期基本相同；

（3）件种类相同；

（4）施工阶段所处状态相同。

每个构件的测区，应满足以下要求：

（1）区的布置宜在构件混凝土浇筑方向的对应侧面；

（2）区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜大于2m；

（3）区宜避开钢筋密集区和预埋铁件；

（4）区尺寸为200mm×200mm；相对应的两个200mm×200mm方块应视为一个测区。

（5）试面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、浮浆和油垢，并避开蜂窝、麻面部位，必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处，并擦净残留粉尘；见图2-2。

（6）如有登高检测的构件，需设置脚手架和安全防护措施；

（7）结构或构件上的测区应注命编号，并记录测区位置和外观质量情况。

每一测区宜先进行回弹测试，然后进行超声测试。

对非同一测区的回弹值及超声声速值，不能按综合法计算混凝土强度。

四、数据处理

1.回弹值的测量与计算同回弹仪（参见本章第2.1.1.3/4）

2.超声声速值的测量与计算

1）超声声速值的测量

A.超声仪必须符合技术要求并具有质量检查合格证；

B.超声测点应布置在回弹测试的同一侧区内；

C.应保证换能器与混凝土耦合良好；

D.超声测距的测量误差应不大于±1%；图2-6测区测点分布

E.在每个测区的相对测试面上，应各布置3个测点，且发射和接收换能器的轴线应在同一轴线上；

F.时测量一般采用对测法，如不能满足这一要求，可采用单面平测或相邻角测（图2-6、图2-7、图2-8）。

（a）平面图（b）立面图

F－发射换能器；S－接收换能器；G－钢筋轴线

图2-8超声波平测示意图

2）声速值的计算

声速值按下式计算

式中

—测区声速值（km/s），精确至0.01（km/s）；

—超声测距（发射和接收换能器辐射面间距离）（mm）；

—测区平均声时值，（μs）；

、

、

—分别为测区中3个测点的声时值。

当在混凝土浇筑的顶面与底面测试时，测区声速值应按下式公式修正：

式中

—修正后的测区声速值（km/s）；

—超声测试面修正系数。

在混凝土浇筑的顶面与底面测试时，

=1.034；在混凝土侧面测试时，

=1.0。

3）角测声速按下列公式计算：

4）平测声速按下列公式计算：

式中

—平测声速修正系数（1.04～1.15）；

—平测时换能器轴线间距离（350㎜～450㎜）。

3.混凝土强度推定

用综合法检测结构或构件混凝土强度时，应在结构或构件上所布置的测区内，分别进行超声和回弹测试，经测试获得超声声速和回弹值，既第

个测区混凝土强度换算值，是按测区内的回弹值取平均值（

）和声速值（

）查表或代入测强公式得出。

结构或构件的混凝土强度推定值（

）应按下式确定：

1）当该结构或构件测区数少于10个时：

2）当该结构或构件测区不少于10个或按批量检测时：

，

式中

—混凝土强度推定值（MPa），精确至0.1MPa；

—构件中最小的测区混凝土强度换算值；

—结构或构件测区混凝土强度换算值的平均值（MPa），精确至0.1MPa；

—结构或构件测区混凝土强度换算值的标准差，（MPa），精确至0.01MPa；

—测区数。

对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：

1）当该批构件混凝土强度平均值小于2