超声回弹综合法检测混凝土强度技术研究

黄莉

摘 要：超声回弹综合法在是一种混凝土强度的确定性试验方案技术，该技术目前已经被广泛应用于桥梁工程领域的混凝土材料生产施工过程中当中，它在提高特定混凝土强度准确性方面具有突出作用。本文结合理论基础与桥梁工程检测实践应用分析了超声回弹综合法在混凝土强度检测方面的回弹试验数据，分析了其技术应用案例。

关键词：超声回弹;强度检测;混凝土

1 超声回弹综合法技术优势

超声法和回弹法都是以材料的应力、应变行为与强度的关系为依据。超声速度主要反映材料的弹性性质，同时由于它穿过材料，因而也反映了材料内部结构的某些信息。回弹法反映了材料的弹性性质，同时在一定程度上也反映了材料的塑性性质，但它只能反映混凝土表层（约3 cm）的状态。因此超声与回弹值的综合，既能反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的塑性;既能反映表层的状态，又能反映内部的构造，自然能较准确地反映混凝土的强度。

2 超声检测设备简介

超声检测设备和器材包括超声波检测仪、换能器、试块、耦合剂和机械扫查装置等。超声检测仪和换能器对超声检测系统的性能起着关键性的作用，是产生超声波并对经材料中传播后的超声波信号进行接收、处理、显示的部分。由这些设备组成一个综合的超声检测系统，系统的总体性能不仅受到各个分设备的影响，还在很大程度上取决于它们之间的配合。随着工业生产自动化程度的提高，对检测的可靠性、速度提出了更高的要求，以往的手工检测越来越多地被自动检测系统取代。

3 超声回弹综合法的混凝土强度检测试验案例分析

超声回弹综合法检测混凝土抗压强度已广泛应用于各个工程行业，下面以桥梁工程为例，简要介绍超声回弹综合法在公路工程中的应用。桥梁工程中的混凝土强度检测分为两部分：一是下部结构的墩柱和桥台混凝土强度检测，如肋板式桥台、重力式桥台、圆柱形墩柱、矩形墩柱（空心薄壁墩）、变截面墩柱等等;二是上部结构的梁板混凝土强度检测，如预应力箱梁、T梁、空心板、支架现浇梁板、悬臂现浇连续梁板等等。

3.1 下部結构

（1）依据现场超声回弹工作程序，进行超声回弹的检测，了解检测目的，工程概况和相关混凝土的技术资料，进场开展工作。根据混凝土的强度等级（墩柱一般为C30-C40）采用合适的回弹仪进行回弹强度检测，再根据构件的形状和现场的可操作性选取合适的声速采集方式进行声速采集，例如对圆柱形墩柱可采用对测，对矩形墩柱和桥台可采用平测进行声速采集。

（2）以曾经的项目为例，坪上大桥位于四川省泸州市，应质量监督站要求，超声回弹检测依据DB51/T1996-2013地方标准进行，测强曲线采用四川省统一曲线。0#桥台，设计强度等级C30，混凝土粗集料为碎石，龄期2个月，因无对测检测条件，故声速采集采用平测进行，平测需对声速进行修正，确定修正系数λ。

（3）测区布划。布划前通过图纸了解桥台钢筋布置，也可通过一体式钢筋定位测试仪确定主筋与分布筋的位置。平测测区在桥台前墙进行布划，布划10个测区，测区尺寸为400 mm*400 mm，布划测区的矩形对角线尽量与主筋与分布筋平行，利于控制声速测量轴线与钢筋成40°～50°，满足规范要求。

（4）以测距l=250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm、500 mm，逐点测读相应声时值t，用回归分析方法求出直线方程l=a+bt。以回归系数b代替对测声速vd，再按λ（λ=vd/vp）对各平测声速进行修正。

由图1可知，斜率b=4.174=Vd，6组平测声速数据的平均值作为Vp=4.270，λ=Vd/Vp=0.978，对每个测区的平测声速均应乘以λ予以平测声速修正。

（5）测区声速采集。平测声速修正系数λ可以在声波仪器内设置，也可在后期数据处理时进行手动修正。在每个测区的对称的等分点上测试3组声速数据，依次完成10个测区的声速数据采集。

（6）强度推定，通过采用超声回弹综合法推定坪上大桥0#桥台现龄期混凝土抗压强度为46.1 MPa。

（7）桥梁下部结构的墩柱可采用对测、侧面进行声速和回弹测试，免去修正过程。但应注意测区的布划内的声速测点的准确对称，保证在一条轴线上。

3.2 上部结构

（1）依据现场超声回弹工作程序，进行超声回弹的检测，了解检测目的，工程概况和相关混凝土的技术资料，进场开展工作。根据混凝土的强度等级（梁板一般为C40-C60）采用合适的回弹仪进行回弹强度检测，C60高强混凝土应采用高强回弹仪进行回弹测试。再根据构件的形状和现场的可操作性选取合适的声速采集方式进行声速采集，例如对模板支架现浇、悬臂现浇的连续梁、预制的箱梁和空心板可采用平测，对预制T梁可采用对测进行声速采集。

（2）以曾经的项目为例，松滩水库大桥位于四川省泸州市，应质量监督站要求，超声回弹检测依据DB51/T1996-2013地方标准进行，测强曲线采用四川省统一曲线，构件以7-4预应力T梁为例，设计强度等级C50，混凝土粗集料为碎石。开展工作前回弹仪应率定合格，声波仪校准检定合格，并确保仪器电量充足。先进行测区布划，测区布划10个测区，因采用对测进行声速采集，测区尺寸为200 mm*200 mm，测区距离构件边缘以及测区之间测间距应满足规范要求，测区应避开预应力孔道的位置，T梁两侧均应布置10个测区，且两侧的测区应对称，分别编号为1和 。

（3）采用普通回弹仪在测区1和 内，分别弹击8个点的回弹值，作为1号测区的回弹数据，依次进行其他9对测区的回弹数据采集。

（4）进行声速采集，耦合剂建议采用黄油，经济耐用。在1和 测区内分别确定三点声速采集位置，位置应相互对称，且避开蜂窝麻面以及裂缝位置;在每对声速采集位置涂抹黄油，然后测量声速采集位置的距离，作为测距，输入到声波仪设置参数内。将声波仪两个探头进行对接（对接不涂抹黄油）进行零声时修正，通过调节声波仪的零声时修正选项，使此时声波仪显示的声时为0;声速采集由3人完成，1人操作声波仪，其余2人分别持一探头在互相对称的测区内的声速采集位置通过按压黄油使探头与T梁混凝土表面耦合良好。通过观察采集的波形情况，调整耦合情况及耦合位置，满足要求后储存采集数据，完成1号测区的其余2个声速采集。最后依次完成剩余的9个测区的声速采集。

（5）强度推定。松滩水库大桥7-4预应力T梁现龄期的混凝土强度推定值为51.4 MPa。

（6）值得注意的是，在进行梁板超声回弹检测时，应避开预应力孔道的位置;对于配筋情况存在弯起钢筋的空心板，测区布置时应避开弯起钢筋的区域，以免在采集声速时自认为是与钢筋成45°，然而实际是与钢筋接近平行，导致声速值偏大。

（7）对于强度等级大于等于C60的高强混凝土应采用《高强混凝土强度技术规程》（JGJ/T294-2013）标准执行，测强曲线应遵照执行。相应的平测与对测声速采集方法同上。

4 结论

实践表明超声回弹综合法是一种较为成熟、可靠的混凝土强度检测方法，因其对混凝土构件几乎无损伤，综合性强，准确度高，在检测机构和工程上的认知度也较高，因此超声回弹综合法被广泛应用于各大工程的混凝土抗压强度检测，为保证工程质量提供了强有力的依据。

参考文献：

[1]刘倩，刘京红，刘婷，等.超声回弹综合法检测再生混凝土强度[J].河北农业大学学报，2020，43（4）：121-126.