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摘要：当前，我国高速公路建设里程不断延伸，已经成为人们出行的重要交通载体。本文重点围绕高速公路混凝土超声回弹检测相关问题进行分析，以供参考。
关键词：高速公路；混凝土；超声回弹；检测
一、混凝土超声检测的特点
混凝土是将水泥、砂子、石子、水等混合组成的复合材料，其内部不均匀，存在复杂的界面，这样超声波在其内部的传播路径也会变得相当复杂，这就决定了采用超声波对混凝土结构进行检测有别于其它较为均匀物质的检测。对混凝土结构进行超声检测主要有如下几个特点
1、超声波的频率不宜太高。混凝土内部结构复杂，超声波在内部传播时会产生很强的散射衰减，尤其是高频成分，衰减更为明显，而混凝土构件一般又比较大，所以一般采用低频超声波，通常检测混凝土的超声波频率范围在20~250kHz之间。
2、超声波指向性差。由于检测频率较低，即波长较长，而超声探头的直径也不可能做的太大，因此波束的扩散角就比较大，半扩散角θ与探头直径D及波长λ之间的关系为：
θ≈sin-1（1.22λ/D），一般情况下超声波在混凝土中传播时的波长在40~90mm之间，而超声探头的直径通常在30~40mm之间，其扩散角一般为50°~90°，因此可近似看成是球面波。
3、超声波在混凝土中传播的路径复杂多变。由于混凝土结构复杂，内部不均匀，传播时会发生多次反射、折射、衍射而使其传播路径发生改变，并非沿直线传播。
4、接收的超声波信号很复杂。超声波在混凝土中传播时，经过多次反射、折射会产生波形转换，形成众多复杂的波，而且这些波会以不同的路径、不同的相位进行叠加、干涉使得接收到的信号波形非常复杂。
二、混凝土超声检测原理及依据
超声波检测混凝土的原理主要是检测超声波穿过混凝土结构后的声学参数的变化，即声时、振幅、频率、波形的变化来综合判断混凝土内部结构的质量情况。当混凝土无缺陷时，在相同的测试条件下，各测点的声学参数应基本相同；当混凝土存在空洞、松散、裂缝等缺陷时，则穿越该处的超声波所用的时间会偏长，波幅和频率会变小，波的形状也会发生畸变，可根据这些参数的变化来判断混凝土内部的情况，其基本原理如下
1、当超声波遇到缺陷尺寸的大小比波长小时，超声波会产生绕射，使其传播路径延长，则声时就会变长。因此可根据声时或声速的变化，判断缺陷的情况。
2、当超声波遇到大的空洞、裂纹等缺陷时，其尺寸大小比波长大，这时会产生严重的反射和散射，就会使得该处能够接收到的超声波信号很微弱。因此可根据接收超声波幅值的变化，判断缺陷的情况。
3、由于在不同介质中超声波的衰减程度不同，当遇到缺陷时超声波的高频成分衰减严重，使得主频降低。因此可根据接收超声波频率的变化，判断缺陷的情况。
4、超声波在混凝土中传播，当遇到缺陷时，会产生多次的反射、散射等，由于超声波经过多次反射叠加，使得最终接收到的波形会发生不同程度的畸变。因此可根据接收超声波波形的失真程度，判断缺陷的情况。
三、高速公路混凝土超声回弹检测回归方程
《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23－2011）全国曲线模型，通过对泵送混凝土9843个实验数据，进行回归而得到幂函数曲线方程为：
f=0．034488Ｒ1.940010（－0．0173d）
目前已建立的地方回弹曲线有：（1）北京地区《回弹法、超声回弹综合法检测泵送混凝土强度技术规程》DBJ/T01－78－2003；（2）上海地区《结构混凝土抗压强度检测技术规程－回弹法、超声回弹综合法、钻芯法》DG/TJ08－2020－2007；（3）浙江省地方标准《回弹法检测泵送混凝土抗压强度技术规程》DB33/T1049－2008；（4）陕西省地方标准《回弹法检测高强度混凝土抗压强度技术规程》DBJ－24－24－03；（5）福建省地方标准《福建省公路工程回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DB35/T1113－2011；（6）2012年8月28日，辽宁省交通厅科技处在沈阳主持召开了《辽宁区域超声回弹综合法检测砼强度的应用研究》项目成果鉴定会；（7）山东省工程建设标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DBJ14－026－2004；（8）贵州地方标准《回弹法测定山砂混凝土抗压强度技术规程》DBJ－17－95。
绝大多数具采用幂函数曲线方程，因此我们也选用幂函数曲线方程作为数据模型，并对其进行数学处理。按照JGJ/T23－2011附录E中的规定，每一试块测试的回弹值、抗压强度试验值，采用最小二乘法原理计算。选用冥函数方程为回归曲线公式：
fccu=AＲB10cd
由于上述公式是非线性二元回归方程，不便于回归统计，所以对其做回归线性化处理，两边同时取对数，使之成为线性方程：
logfccu=log（AＲB10cd）=B×log+C×d+logA
最终通过曲线方程解析出A、B、C三个常值。
四、方法和路线
试块成型———回弹检测———超声检测———试块破型———碳化测试———实体工程检测—钻芯取样———芯样试压———数据分析回归———形成地方曲线。
图2超声回弹数据分析图
六、结束语
综上所述，通过超声回弹检测的有效应用，大大提高了混凝土的质量控制水平，为增加高速公路的使用寿命发挥重要作用。
参考文献：
［1］《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23－2011，北京：中国建筑工业出版社，2011．
［2］董鹏飞，浅析超声回弹综合法检测混凝土强度[M]中国建筑工业出版社，2014
论文作者:董超
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/21
标签：混凝土论文; 超声波论文; 超声论文; 抗压强度论文; 缺陷论文; 技术规程论文; 曲线论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;