分析超声回弹综合法测强度与混凝土抗压强度之间的关系

摘要：超声回弹综合法在当前国内外混凝土无损检测技术中发挥着较为关键作用，文中基于这一背景首先分析了超声回弹综合法测强度与混凝土抗压强度之间的关系，对基本原理、技术特点和测量仪器的技术要求完成了探讨，接着对测强的主要影响因素包括原材料、混凝土含水率和测试面完成了阐释，这一研究对于超声回弹综合法的进一步推广应用具有一定的参考价值。

关键词：超声回弹综合法；混凝土；抗压强度；无损检测技术；

0 引言

超声回弹综合法最初是由罗马尼亚某研究院于一九六六年提出，同时对其技术规程进行编制，引起了国内外混凝土无损检测技术研究人员的关注。我国在一九七六年引进了该方法，根据我国的实际情况，经过多个研究机构的多次试验，取得了不少的研究成果，并被广泛的用于检测结构混凝项目的质量。我国于一九八八年公布了首部《超声回弹综合法检测砼强度技术规程》》（CECS02：88），在二零零五年进行了修订。超声回弹综合法指的是通过低频超声波检测仪与中型回弹仪对结构混凝土的相同的测区的声时与回弹值进行测量，根据已有的测强公式，求出测区混凝土的强度值。本文基于这一背景，分析了超声回弹综合法测强度与混凝土抗压强度之间的关系，这一研究对于超声回弹综合法的进一步推广应用具有一定的参考价值。

1 超声回弹综合法测强度与混凝土抗压强度之间的关系

1.1 基本原理

混凝土波速、回弹值以及强度这三者之间的相关性较强，前面两者随着强度的增加而加大，在关系曲线确定之后，对相同测区的声时与回弹值进行测量，再根据已有的测强曲线求出测区的强度：

指数方程：fcu，e=aVbRc

说明：fcu，e与a分别为抗压强度换算值和常数项系数；b与c为回归常数；V与R分别为测区修正后的超声声速和回弹平均值。

（1）降低含水率与龄期的影响

如果混凝土的含水率太大，会导致超声波声速高于正常值，推算强度加大；回弹值低于正常值，推算强度减小。

如果混凝土的龄期太长，超声波声速的增长率与推算强度都会降低。由于混凝土碳化加强，回弹值和推算强度会随之上升；所以，综合这两点对混凝土强度进行测定可在一定程度上降低含水率与龄期的影响。

（2）弥补相互不足

回弹值之所以能够反映出混凝土的强度，主要是依据是表面砂浆的弹性性能，两种情况下，真实的强度是难以得到反映的，即构件具有较大的截面、内部和外部质量相差很大，超声波声速对混凝土强度的反映是以断面的动弹性为主要依据的；回弹综合法对于强度较小、容易变形的混凝土而言，反映比较迟钝，超声法对于强度较大的混凝土而言，强度变化对声速的影响较小；将这两者结合在一起，对于强度较大或较小时，弥补相互的不足，从而使结构混凝土的质量得以真实的反映。

（3）提高测试精度

因为综合法测试可在一定程度上降低某些因素的影响，使混凝土质量得以全面的反映，多次试验证明该方法可在很大程度上提高测试精度。

1.3 测量仪器的技术要求

对于超声波检测仪与回弹仪，一定要按照相关规程进行检验与检定。即《 混凝土回弹仪》 （JJG 817--93）；《混凝土超声波检测仪》JG/T 5004。

数字式：可对数字信号进行采集和储存、对声学参数进程测读以及智能化处理数字信号。超声波厚度振动换能器的频率是五十到一百千赫，主频和标称频率实际测量结果差距控制在百分之十以内。换能器与高频电缆线应根据实际测试需求来选择，开始检测之前，对声时初值进行测定，如果中途对换能器或高频电缆线进行了更换，需对声时初值进行重新测定。

2测强的主要影响因素

2.1 原材料

水泥：如果影响不大，可不进行更改；细骨料：混凝土中常用砂率不会有太大的波动，且砂的粒度比超声波长要小的多，对传播中的超声波影响并不大；如果砂率远小于最小常用砂率（28%）或远大于最大常用砂率（44%），则不能忽略影响，需创建测强曲线。粗骨料：测强受石子品种的影响特别大，经过试验可以得出以下结论，如果将卵石混凝土作为基础，碎石混凝土强度推定值大约要比其他材质作为基础高出1/4。骨料粒径大，声速变大。

外加剂通常在前期发生反应，也就是混凝土塑化作用，初期的三到五天强度上升，但超声回弹综合法是在十四天后对强度进行测定，因此，无需对外加剂的影响进行修正。

碳化深度：通过试验可得出，碳化深度提高不到一毫米，混凝土推算强度大约高出实际强度的0.6%。若混凝土碳化深度过大，含水量会有一定程度的下降，回弹值较大，声速有很小幅度的下降，可与部分影响相抵；可不必考虑碳化因素。

2.2 混凝土含水率

试验结果显示，回弹值在很大程度上受混凝土表面湿度的影响。湿度与回弹值成反比，但对于超声波而言，相比在空气中的传播，其水中传播速度要大很多，可与部分影响相抵，而随着混凝土强度的加强，该影响会降低。因为气候、龄期等因素都会对混凝土的湿度造成一定的影响，不同地区测得的影响程度也有所不同，所以，测试时应尽量在干燥状态下进行。

2.3 测试面

如果将混凝土浇筑上表面或下底面作为测试面，因为其表面存在水或浮浆等原因，回弹值和声速与浇筑侧面所测量的值有差异。如果测量基准为侧面，那么对于上表面或下底面测量，回弹值和声速值需与一个系数相乘，即修正系数。

2.3 超声回弹综合法测强曲线

2.3.1测强曲线意义

超声回弹综合法测强曲线指的是采取一定的数学方式来呈现混凝土试块的抗压强度、声速以及回弹值之间关系。

2.3.2测强曲线分类

测强曲线分为三类，即统一测强曲线、地区测强曲线以及专用测强曲线。这三者中专用测强曲线由于具有较强的针对性、高精度以及一致的技术条件，被作为首选，其次是地区测强曲线，最后是统一测强曲线。

3 小结

在对建筑结构或构件的混凝土进行抗压强度检测时，经常使用回弹法、超声回弹综合法和钻芯法.回弹法和超声回弹综合法都是利用测强曲线间接地推定出混凝土抗压强度.测强曲线是在大量试验的基础上，通过回归分析归纳建立的，都有其相应的适用条件.如果被检测混凝土的检测条件与所用测强曲线的适用条件有较大差异时，可采用同条件养护立方体试件或从结构或构件测区中钻取的混凝土芯样试件，对混凝土的抗压强度检测结果进行修正.