回弹法检测不同龄期的混凝土强度的探讨论文_陈美莉

罗定市建筑工程质量监督站 广东 云浮 527300

摘 要：本文主要针对回弹法检测不同龄期的混凝土强度展开了探讨，详细介绍了超声回弹综合法检测的原理及特点，通过结合具体的实验过程，对数据处理作了系统分析，并给出了实验得出的结论和建议，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

关键词：混凝土强度；超声回弹法；检测

1 概述

超声回弹法，是建立在超声波传播速度和回弹值与混凝土抗压强度之间相关关系的基础上，以声速和回弹值综合反映混凝土抗压强度的一种非破损方法。在如今建筑施工对混凝土强度有了更高要求的前提下，超声回弹法在检测混凝土强度的实验中得到了广泛的应用。基于此，本文就回弹法检测不同龄期的混凝土强度进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

2 超声回弹综合法检测的原理及特点

2.1 超声回弹综合法检测的原理及特点

超声回弹综合法是使用超声仪和回弹仪，在混凝土筑件的同一测区分别测定声时值及回弹值，将测定结果代入测强公式，得到所测部位的混凝土强度。该方法是基于声速值和回弹值与混凝土强度之间的相互关系而形成的一套检测方法。超声波能穿透混凝土筑件，我们通过超声速度可以基本判定该筑件的弹性性质，并且能了解筑件内部构造。

超声法与回弹法的综合有助于技术人员全面掌握混凝土内部构造及表层情况，同时可以抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素，提高了混凝土强度检测的精度和可靠性。因此国内外许多学者认为超声回弹综合法是混凝土强度无损检测技术的一个重要发展方向。

2.2 影响超声回弹综合法测强的因素

采用超声回弹综合法进行混凝土抗压强度检测，可以获知筑件表面的硬度、筑件内部的密实度及匀质性。但是在检测过程中，影响因素众多，需要根据各种因素的影响程度逐一修正，以确保检测结果准确无误。

2.2.1 粗骨料品种和粒径影响

受水泥水化作用的影响，水泥砂浆与石子胶结界面一般都存在裂纹，裂纹开裂的程度和粗骨料的粒径及表面状态有直接的关系。一般来说，骨料粒径越大，裂纹就越大。配合比相同时，碎石因表面粗糙，与砂浆的界面粘结较好，混凝土强度较高；卵石因表面光滑影响粘结，混凝土强度低。粗骨料的品种、粒径影响混凝土强度，因此，对不同品种的粗骨料必须分别制订测强曲线。并且在制定长龄期测强曲线时应分别给予考虑和修正。

2.2.2 龄期或碳化影响

混凝土处于早龄期时，内部含水量较高，表面碳化极微甚至不碳化，这时所测的回弹值偏低，而声速值偏高。当混凝土经长龄期之后，内部含水量逐渐减少，混凝土中空隙及毛细孔中水份逐渐被水泥水化产物或空气所取代。超声波因遇固、气相界面而反射或绕射，导致传播速度降低，而回弹值却因龄期增长、表面碳化而使测值偏高。长龄期混凝土在自然条件下，碳化作用与龄期的影响相伴产生。随着龄期的增长，混凝土强度增长，碳化深度变大,但用龄期反映碳化不全面。用龄期反映碳化深度对回弹测强的影响，远不如用碳化深度作为一个测强参数来反映更为全面，它不仅包括了龄期的影响，也包括了不同水泥品种、不同水泥用量以及构件所处环境条件如温度、湿度及CO2浓度等因素的影响。对超声回弹综合法测强而言，两者互补，影响因素不显著。

2.2.3 测试面影响

采用综合法测强,要求砼测试面平整、干净,不能有松软、脱皮等,否则会对测试结果带来很大的影响。另外，优先沿水平方向在砼浇筑面进行回弹和超声测试。当受条件限制只能在砼浇注的上表面或下底面进行测试时,回弹值和声速值均需要加以修正。

3 实验过程

3.1 实验方案

在本次试验中，选用本地区常用的、质量稳定的水泥及常见的粗细骨料进行混凝土的拌制。各原料的基本情况如下：

水泥：品种矿渣硅酸盐水泥；等级32.5级。

细骨料标准具体见表1。

表1 砂子筛分析

根据砂的细度模数计算公式MX：

得MX=2.5，在2.3～3.0为中砂。

根据0.60mm筛孔的累积筛余量，砂的颗粒级配在2区。则此种砂颗粒级配良好，粗细程度适当，符合应用标准。

粗骨料：采用当地碎石；颗粒级配良好。

3.1.1 碎石筛分

碎石筛分析标准具体见表2。

表2 碎石筛分析(16-31.5)mm (总量3.542kg)

3.1.2卵石筛分

卵石筛分析标准具体见表3。

表3 卵石筛分析(5-25)mm (总量3kg)

通过累计筛余计算，此种碎石和卵石符合颗粒级配的要求。

3.1.3混凝土骨料及配比的选定

混凝土骨料及配比的选定标准表4、表5。

表4 骨料为碎石砼配比表

表5 骨料为碎石砼材料分次表

本实验制作一组C20混凝土标准立方体试块(150mm×150mm×150mm)进行超声回弹法无损检测，制作五组C20混凝土立方体试块(100mm×100mm×100mm)进行实际抗压试验，测定养护时间为7天、14天、28天、1年。将两种结果进行对比得出结论。

3.2 回弹值的测量与计算

测量回弹值时，把试块上的油污擦净后放置于压力机的上、下承压板之间，选用试块的另一相应侧面回弹，回弹仪的轴线与试块侧面保持垂直，测点在测区范围内均匀分布，且相邻两测点的间距及测点离试块边缘的距离一般均不小于30mm。用压力机加30kN-50kN的预压力固定试块，在试块的一个测试面上弹击16次，共测剔除3个最大值和3个最小值，余下10个回弹值取平均作为试块的回弹值R。

把回弹检测值按下式的方法进行计算。计算值见表6、7、8、9。

式中:R——测区回弹代表值，取有效测试数据的平均值，准确至0.1；

Ri——第个测点的有效回弹值。

表6 标准试块养护7天回弹检测平均值

表7 标准试块养护14天回弹检测平均值

表8 标准试块养护28天回弹检测平均值

表9 标准试块养护1年回弹检测平均值

3.3 超声值的采集分析

取试块的一对侧面为测试面，在换能器与测试面间加黄油以保证良好的声耦合。测量时采用对测法，在一对相对测试面上测量16点，测试后得到的每一点时值t，然后用距离l(即试块两测试面的距离)比上声时值，即可得到声速值，并保留小数后二位数字。

测区每点声速值应按下列公式计算，计算结果如表10所示。

式中Vi——为测区混凝土中第i点的声速代表值(km/s)；

li——第i个测点的超声测距(mm)；

ti——第i个测点的声时读数(μs)；

t0——声时初读数(μs)。

表10 标准试块超声检测声速平均值(km/s)

3.4 混凝土试块抗压强度试验值

抗压试验的混凝土强度fcc采用下列公式计算：

fcc=F/A

式中F——为破坏荷载(N)；

A——为试件承压面积(mm2)。

各养护时间下的抗压试验结果列于表11。

表11 抗压试验结果表(kN)

当使用100mm立方体试模时，抗压强度的换算系数为0.95。以3个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值(精确到0.1MPa)。3个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%，则把最大值及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如2个测值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。

如：14天的测值中，三个测值分别为19.8×0.95=18.8MPa、16.4×0.95=15.6MPa、17.0×0.95=16.2MPa。

(18.8－16.2)/16.2＝16.0%＞15%

(16.2－15.6)/16.2＝3.7%＜15%

则把18.8MPa和15.6MPa一并舍除，取16.2MPa为该组试件的抗压强度值。

将表10中的试验结果用上式进行抗压强度计算(精确到0.1MPa)，其中14天和28天第一组的数据应舍除最大值和最小值，抗压强度值列于表12。

表12 抗压试验的强度值(MPa)

4 数据处理

4.1 数值计算

超声回弹强度:

第一组(19.6+19.7+19.7)/3=19.67MPa

第二组(20.42+16.53+20.7)/3=19.2MPa

第三组(18.37+16.74+15.77)/3=16.96MPa

第四组(20.57+20.41+20.9)/3=20.63MPa

回弹强度:

第一组(31.75+31.85+33.1)/3=32.2MPa

第二组(33.07+29.67+33.7)/3=32.1MPa

第三组(30.97+29.57+28.57)/3=29.7MPa

第四组(30.85+30.025+30.87)/3=30.6MPa

实际抗压强度:

第一组(20.6+20+20.9)/3=20.5MPa

第二组(22.9+22.2+22.7)/3=22.6MPa

第三组(18.6+17.6+16)/3=17.4MPa

第四组(20.1+24.9+22.8)/3=22.6MPa

4.2 回弹强度，超声回弹综合强度，实际抗压强度的比较分析

回弹强度，超声回弹综合强度，实际抗压强度的比较分析如图1、2、3、4所示。

图1试块组一三种强度

图2试块组二三种强度值

图3试块组三三种强度值

图4试块组四三种强度值

观察以上四幅图，我们可以直观判断哪些试块值存在较大偏离。

第一组试块我们选取123号试块进行分析；

第二组试块我们选取123号试块进行分析；

第三组试块我们选取234号试块进行分析；

第四组试块我们选取125号试块进行分析。

4.3 强度推测值与试验测得强度值的对比

强度推测值与试验测得强度值的对比如表13所示。

表13 推测值与试验值对比表(MPa)

5 结论与建议

从对比表与分析可以得出如下结论：

（1）随着龄期的增长，无论是超声回弹法强度推测值，还是抗压试验的强度测定值，大体上都是有所增加的，且随着龄期增长，二者相差的百分数越来越小。

（2）在骨料相同条件下，骨料粒径越大回弹值相对越大，超声检测声速值相对越大。

（3）在骨料不同条件下，水灰比相同，回弹值大致相同。超声检测声速值卵石相对越高。

（4）龄期相对较长，回弹值及超声检测声速值也相应变大。

本次试验中所得的超声回弹法强度推测值与实际抗压试验所得到的强度测定值存在有一定差距，分析误差存在的原因，在今后的试验中应该引起注意，避免不必要的误差，使试验更准确。主要存在误差有以下几点：

（1）试块的养护条件没有达到标准，如温度、湿度等。

（2）试块体积较小，使概率方法不准确。

（3）回弹检测时，回弹仪没能够水平，造成误差。

（4）耦合剂用量的多少以及试块上残留的耦合剂使试块软化。

混凝土无损检测技术具有无损、简便、快速、便于大面积测试等优点，已在工业与民用建筑、水利、电力等工程建设项目的混凝土质量检测和评价中得到广泛应用，取得了良好的应用效果，并在工程实践中不断总结、完善和提高。

6 结语

综上所述，混凝土强度不仅是混凝土最基本、最重要的性能，也是决定混凝土综合性能的基础，并直接影响着钢筋混凝土建筑物的结构安全性和使用耐久性。因此，我们需要认真掌握超声回弹法，并将其更为有效的应用到混凝土强度的检测中，以为建筑施工带来帮助。

参考文献

[1]刘英、胡逸家.回弹法和超声回弹综合法检测混凝土强度在工程建设中的应用[J].工程质量.2014（S2）.

[2]彭运朝.超声波检测混凝土裂缝的研究[J].农业科技与装备.2012（06）.

论文作者:陈美莉

论文发表刊物:《基层建设》2015年33期

论文发表时间:2016/12/7

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