浅谈超声回弹综合法检测桥梁结构混凝土抗压强度

王玺

（甘肃恒石公路检测科技有限公司 甘肃兰州 730070）

1 概述

在桥梁结构工程检测中，混凝土强度的评定是其中一项重要的内容，而混凝土强度的好坏影响着工程建设项目的整体质量与水平。而混凝土强度现场评定的方法，主要包括核心算法、钻芯取样法以及超声回弹法综合法等。其中超声回弹综合法是依据混凝土表面回弹、内部密实度等多指标综合评定混凝土强度，检测的结果更加的真实可靠，设备简单且操作简便，成本较低，目前在公路工程中的混凝土强度检测试验里得到广泛应用。

2 超声回弹综合法应用

以国道316线某段地震灾后恢复重建工程中某桥梁工程交工验收前的质量检测为实例，简述采用超声回弹综合法检测混凝土抗压强度的应用经验。

2.1 主要仪器和设备

（1）NM-4B超声波检测仪2台。

（2）ZC3-A混凝土回弹仪3台。

（3）钢卷尺2把。

回弹仪作为超声回弹法综合检测中最主要的仪器，首先通过在标准状态下回弹产生的结果进行分析，能够有效的判断混凝土的抗压强度，但是在使用回弹仪的过程中，必须要加强对于回弹仪的正确校准和维护。如果在检测时发现回弹仪的回弹值存在异常则必须要及时的进行解决，否则很有可能造成回弹仪检测结果存在问题[1]。

2.2 被测构件及检测数量确定

该桥上部结构为5～13m预应力混凝土空心板，每一孔作为一个检测单元，共设五个检测单元。墩台总数为6个，抽检其中2个墩台，共2个检测单元。

2.3 测区布置

针对该桥，由于梁板只有一个表面（底面）可供检测，故对选定的空心板底面布置10个测区，在每个测区布置16个回弹值测试点，超声测试布置3个测点[2]，具体布置见图1所示。

2.4 回弹值的测量与计算

试验首先采用回弹仪对桥梁空心板底面的10个测区各进行8次回弹冲击，其中每个测区共得到16个回弹值，将16个回弹值进行排序后，取排序为5～12的10组回弹值的算术平均值为最终的回弹值R。回弹值R按公式（1）计算：

式中：Rm——测区平均回弹值，计算至0.1；

Ri——第i个测区的回弹值。

非水平状态测得的回弹值，应按公式（2）修正：

式中：Ra——修正后的测区回弹值；

Rα——测试角度为α的回弹修正值。

图1 超声回弹综合法测点

2.5 超声声速值的测量与计算

对于混凝土试件的测区超声波声速采用下列公式计算：

式中：v——测区声速值，km/s；

S——超声测距，mm；

tm——测区平均声时值，t1，t2，t3分别为测区中3个测点的声时值。

由于测点布置在混凝土空心板底面，测试值应按下列公式进行修正：

式中：va——修正后的测区声速值，km/s；

β——超声测试面修正系数。在混凝土浇灌顶面及底面测试时，β=1.034；在混凝土侧面测试时，β=1。

2.6 混凝土抗压强度的推定

在采用超声回弹综合法检测混凝土抗压强度时必须要保证混凝土的龄期为14-1000d左右，也就是说如果混凝土的龄期超过1000d之后，则检测结果基本失效，所以在实际工程测试过程中，最主要的就是要加强对混凝土龄期的控制。但是目前大多数的委托检测单位内部试验人员对最新试验规程和标准不够熟悉，而项目现场的试验人员也没有对试验结果进行复核，所以导致很多项目中依然采用原有规程去评定超龄期的混凝土抗压强度[3]。根据上述公式计算得到的回弹值、超声波声速值用以推导混凝土抗压强度推定值，如公式（6）、（7）所示。

n——测区数。

混凝土抗压强度推定值，应按下列规定确定：

（1）当结构或构件中测区数少于10h：

（2）当结构或构件中测区数不少于10个或按批量检测时：

3 注意事项

（1）超声回弹综合法适用于龄期为14-1000d、抗压强度为10～60MPa的普通混凝土抗压强度的检测，不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件的检测。

（2）在现场检测时，要带一台备用的回弹仪，当其他回弹仪在检测过程中发现回弹值异常时，就用备用的回弹仪对回弹值异常的结构或构件重新检测，通过这种方法可以消除因仪器问题造成的误判[4]。

（3）柱身受力一般两端大，中间小，梁中间部位截面上部受压下部受拉，梁两端1/4范围剪力较大，上部受拉，如果按照规程要求在构件上均匀分布测区，一般情况下都可以覆盖构件的受力及薄弱部位。但是在现场的检测中，一些检测人员为了检测方便，对测区的分布随意，或将测区全部布置在结构或构件的局部，造成回弹结果没有代表性，降低了混凝土强度推定值的保证率。

（4）回弹仪的操作，表面看很简单，但在实际操作中，很多是不规范的，特别是检测混凝土梁板板底面时，有些人由于手部力量不足，回弹仪的轴线与混凝土检测面不能保持垂直，从而造成误差。检测混凝土侧面或表面时，操作者往往会将回弹仪快速地冲向检测面，使回弹仪内部结构受外力冲击，造成回弹仪使用寿命缩短，正确的方法是将回弹仪的弹击杆贴住检测面，然后缓慢施压，读数后快速复位[5]。

（5）由于在混凝土制备过程中，会受到空气中的二氧化碳造成混凝土表面产生硬度非常高的二氧化钙，这样也就会造成混凝土表面的回弹值增大，导致抗压强度测试不准确。在回弹法检测的过程中，如果碳化深度必须要进行修正，这样才能够提高检测的精准度，由于我国主要根据混凝土碳化的深度来判断混凝土检测的曲线，为此碳化深度值的特区也能够直接影响混凝土强度的判断，在碳化深度测试开始之前，最主要的就是对粉饰装修面进行全面的分析，如果在测试过程中碳化深度出现一片红的情况，则表明碳化深度为零，而在受到装修成碱性的影响，必须要加强对于测试孔的观察。

（6）一般不要在两块模板的接缝处测量，因为该处在捣制混凝土的时候，会出现漏浆现象，造成局部的水灰比变小，表面的气孔也减少，表面强度增加，碳化值减少，原则上不要使用冲击钻打孔，因为冲击钻高速旋转的钻头，将里面没有碳化的粉末，摩擦到已经碳化的混凝土上，造成清孔困难，碳化界面不清，影响测量准确度。建议用锤凿打孔，三次以上，并取其平均值。碳化深度值的测量准确与否，对混凝土强度推定值影响非常大，测量时一定要认真仔细。

4 结语

综上所述，回弹法检测混凝土抗压强度的准确度受多种因素影响，在检测过程应多加注意和研究。同时在检测过程中要时刻把握应注意的事项，对回弹法检测混凝土抗压强度的准确度影响较大，检测人员应严格按照规程操作，尽量将人为误差降到最低。对检测强度达不到设计要求且碳化值较大的混凝土，一般要求用砂轮将表面的碳化层打磨掉，再进行回弹，或者用钻芯的方法对混凝土强度换算值进行修正。我们要灵活地运用综合检测的方法，真实准确的评价混凝土的强度，为公路工程的质量监控和安全使用提供科学的依据。