超声回弹综合法检测混凝土强度

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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fcuV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

6、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0.5-9999 u s，测读精度为0.1 us,时最小分度为ldB的衰件 系统；(3) 仪器应具有良好的稳定性，声时显示调节在20-30 u s范围内时，2h内声时显示的 漂移不得大于土0.2 u s；(4) 仪器的放大器频率响应宜分为10-500kHz,总增益量不小于80 dB，接收灵敏度不 大于50uV；( 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

7、用于温度为-10C+ 40C、相对湿度不大于80%、电源电压波动为 220V22V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20250kHz； 3)换能器实测频率与标称频率相差应不大于土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(CECS 02： 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

8、)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

9、。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：O.lus。8) 测时测读范围：0.110240US。9) 幅值测读范围：0174dB。10) 米样周期：0.15.0us可选。11) 米样长度：0.516k可选。12) 信号米集：自动和手动可选。13) 接收灵敏度：10uv。14) 显示器：10.4，640X860。 内存：128Mb。15) 数据(波形)储存：40G

10、b。16) 打印机：支持 HP、EPSON 系列打印机。17) 使用环境：温度-540C，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

11、)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

12、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200mmX 200mm；相对应的两个200mmX 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

13、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%;200 出图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发射换能器；S 接收换能器；G钢筋

14、轴线图2-8 超声波平测示意图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、2）声速值的计算 声速值按下式计算V = l / tmt = (t +1 +1 )/3m 123式中v 测区声速值（km/s）,精确至0.01 （km/s）；l 超声测距（发射和接收换能器辐射面间距离）（mm）；t 测区平均声时值，（us）；mt 、t 、t3 分别为测区中3个测点的声时值。123 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：v = B va式中v 修正后的测区声速值（km/s）；aB 超声测试面修正系数。在混凝土浇筑的顶面与底面测试时， B =1

15、.034；在混凝土侧面测试时， B =1.0。3）角测声速按下列公式计算：/2 + /2v = 12-tm4）平测声速按下列公式计算：v = X （l /1 ）m式中X 平测声速修正系数（1.041.15）；l 平测时换能器轴线间距离（350 mm450 mm）。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i个测区混凝土强度换算值，是按测区内的回弹值取平均值（R ）和声速值（v）查表或代入测强公式得出。m结构或构件的混凝土强度推定值（ f ）应按下式确定：cu,e1）当该结构或构件测区数少于10个时：cu ,ecu ,min2）当该结构或构件测区不少于10个或按批量检测时：cu,e=mfccu-1.645sfccumfccu=丄 fcncu ,ii=1sfccu| (fc )2 -n(mcu ,i=-nr