云南省迪庆州质量监督综合检测中心 云南省迪庆州 674412
摘要：随着经济的快速发展和我国城市化建设的推进，建筑行业取得了较为显著的发展。作为影响建筑质量的重要因素，混凝土质量关系到建筑使用者的人身安全。因此，混凝土强度检测环节，受到人们重点关注。传统混凝土强度检测方式以取样为主，检测效果不尽理想，随着科技进步，采用超声波检测混凝土强度，已成为一种科学高效的检测手段。本文着重对此进行分析。
关键词：混凝土；强度；超声检测；要点
西方的相关研究人员首次采用超声检测的方式检测混凝土结构，自此之后，超声检测凭借其无损特性，逐渐在混凝土检测中得以普遍运用。超声检测填补了传统取样检测在混凝土弹性、混凝土强度及混凝土内部缺陷方面的不足，但受制于混凝土检测中的各种难确定因素，超声检测技术在发展中也遇到了瓶颈，随着科技的发展及相关理论研究的进步，混凝土强度超声检测技术会在深度及广度上不断加深。
一、混凝土超声波基本特点及超声检测混凝土强度的原理
（一）混凝土超声波基本特点
混凝土在内部构造上较为独特，受此影响，混凝土超声波在传输环节也具有一定的独特属性。混凝土结构中，其超声波在传播过程中具有较大的衰减性，同时也不具备较强的指向性。混凝土超声波在传输中，受折射作用及反射作用制约，其并不按照直线方式进行。实际上，检测仪测出的声波信号，集合了入射声波、折射声波、反射声波及经过转换而来的横波。
（二）超声检测混凝土强度的原理分析
超声仪器中的发射转换器，采用重复性的频率发出的具备一定间断性的超声脉冲，即为超声波。超声检测混凝土强度，就是借助混凝土中的超声脉冲，探究其传播规律和混凝土强度两者间的关联性，分析所测脉冲参数，进而计算得出混凝土的强度值[1]。超声仪器发出的脉冲，会使电压晶体产生高频脉冲，将其传输到待检测的混凝土中时，混凝土中的声波信号会被超声仪器接收转换器获取，进而测量得出混凝土中超声波的传播时间及距离，最后计算得出超声波在混凝土中的传播速度数值。而超声波在混凝土中的传播速度大小，能够直接反映出混凝土具备的密实程度。众多周知，混凝土的密实度直接决定了混凝土的强度，因此，混凝土强度和混凝土超声波传播速度之间存在极为紧密的关联，概而言之，如混凝土密实度越高，则其强度也越高，超声波在混凝土中的传播时间就相应越短，其声速就越大，反之亦然。
二、影响混凝土强度超声检测的因素分析
混凝土强度的大小受多种因素制约影响，水泥品种是其中较为重要的因素，由于水泥强度在强度时间表现上不统一，有的早期强度更高，有的后期强度表现更好，因此，混凝土强度在早期阶段无固定规律可循。随着矿物细料的添加，混凝土开始向高性能转化，相应地，其细料及硅灰也使得混凝土强度得以增强，而硅灰具备了颗粒小、分散性能较好，能够有效提高超声声速数值。混凝土中的粗骨料、卵石、石子及碎石等，对超声声速影响较小，但碎石相比卵石，由于其粗糙特性更明显，可以提高混凝土水泥与骨料之间的粘结程度，增强混凝土强度表现。混凝土砂率虽然较小影响到混凝土的强度，但其有助于混凝土密实度的提升，也对混凝土超声波产生较大影响。混凝土配合比也会对超声声速产生影响，配合比不同，相应的原料体积也就不同，混凝土配比中如粗骨料较多，其混凝土超声波传播速度就相对更快。而混凝土如水灰比较大，由于其孔隙增多，蒸发较快，混凝土超声波传播速度就更低。
三、混凝土强度超声检测的具体应用探究
（一）超声回弹法在混凝土强度检测中的应用
混凝土强度大小，很大程度上决定了混凝土质量高低，因此，超声波检测主要集中应用于混凝土强度检测方面，现阶段，在检测实践中，较常采用的超声波检测方法为超声回弹法。超声回弹法来源于超声法和回弹法，具备精准度较高的特点，超声法和回弹法都以材料的应力、应变行为和强度为主要依据，超声法在材料检测中，凭借其超声速度的精确性，能够将材料的属性及内部信息全面加以反映。而回弹法，既能够将材料弹性规律加以反映，又可以反馈材料具备的可塑性。但在反馈材料可塑性上，回弹法仅能够对材料表面部分进行反映，对材料深层属性反映较差。因此，超声回弹法能够有效融合两种检测方法的优势，既能做到对混凝土内部信息的全面检测，又可以获取混凝土表层的可塑性等信息，做到对混凝土内外部信息的全面掌握[2]。
混凝土超声回弹法的检测结果要根据测强曲线的计算分析而得出，测强曲线由超声波声速数值、表面回弹数值、抗压强度等数据资料的综合分析计算，连同混凝土的非破损检测及抗压强度等参数共同构成。通过分析f，v，r之间呈现出的曲线关系，探究混凝土的强度数值。其具体表示形式如下：
在超声仪器检测混凝土强度过程中，声波传输时间采用t加以表示，声波传输速度采用v加以表示，混凝土表面的回弹值，也就是混凝土硬度，采用r表示。通过回弹数值r和声速数值v，可以计算得出混凝土具备的强度f。与超声法和回弹法等单一检测方法相比，超声回弹法涉及较多的参数类型，各个参数间能够有效对比，从而极大提高了混凝土强度检测结果的科学性和精准性。
（二）超声检测混凝土强度内部损伤及缺陷
超声检测除用于混凝土强度检测环节，还在混凝土内部损伤及缺陷检测环节得到了有效运用。在混凝土内部损伤及缺陷的检测上，主要采用CBV判据、PSD判据、NFP方法，配合概率判断的方法进行。超声检测能够对混凝土断面具有的参数加以检验和处理，综合分析收集得到的混凝土信息，最终形成结论。需要注意的是，超声检测混凝土内部损伤及缺陷时，只能对缺陷部位进行大体预估，对缺陷形状、大小、范围等参数无法进行高精度的量化。
一般而言，超声检测混凝土内部损伤及缺陷时，存在两点不足之处：一，通过分析超声波反馈的异常数据信息，可以有效检测混凝土内部存在的损伤及缺陷问题，但无法反馈具体参数。二，采用超声检测获取的参数数值，只是能够反映混凝土内外部平均状况，难以对混凝土损伤及缺陷部位开展定量分析。
为有效解决这一制约问题，现阶段，层析成像技术在混凝土损伤及缺陷检测中，与超声检测技术配合使用，能够有效提高检测水平。如前所述，超声波在经由物体传播时，可以通过相关参数得出超声波的传播速度。我们将混凝土断面切割为网格状，将测线穿过各个网格，采用迭代法推演各个网格的波速值，即可建立混凝土内部的波速图像，也就是我们说的层析成像技术（CT成像技术）。层析成像技术通过将射线贯穿混凝土内部，能够对混凝土损伤及缺陷部位进行定量及定性分析，从而获得混凝土断面缺陷的完整信息[3]。层析成像技术结合数字信息处理技术，可以使混凝土内部信息得以直观展示，在检测出混凝土强度的基础上，还可进一步确定混凝土强度变化规律及强度影响因素，从而对症下药，提高混凝土质量。
图一是对灌注桩采取的CT扫描及测量图，b图是混凝土断面的声波波速色谱图，从中可以明显观察到，红色区域为波速较低的区域，是混杂于混凝土结构中的泥砂团。
结语
本文对混凝土超声波基本特点加以分析，阐述超声检测混凝土强度的技术原理，梳理了混凝土强度超声检测的影响因素，探究了超声回弹法在混凝土强度检测中的应用，并就超声波在混凝土内部损伤及缺陷检测方法、不足及改善方法进行了简要概述，希望能够对混凝土质量控制人员提供一定的借鉴参考。
参考文献：
[1]孙刚.超声法检测混凝土强度时的影响因素研究[J].科技视界，2013，（36）：98+73.
[2]玉开柱.浅析超声回弹综合法检测桥梁构件混凝土强度技术[J].大科技，2014，（21）：168+169.
[3]王飞.关于超声检测灌注桩混凝土的问题研究[J].建筑工程技术与设计，2015，（16）：1830.
论文作者:马荣军
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：混凝土论文; 超声论文; 强度论文; 超声波论文; 声波论文; 缺陷论文; 声速论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;