超声平测法在混凝土强度检测方面的研究

原心红 王刚

作者简介：原心红（1983.04-），女，满族，内蒙古赤峰人，硕士研究生，副教授，研究方向：职业教育。

摘 要：混凝土作为现代工程建设中应用最为广泛的一类施工材料，其强度是影响工程结构性能的重要参数。传统的混凝土强度检测方法通常存在耗时多、破坏性强及费用昂贵等诸多缺点，为了克服这些限制，发展了非破坏性测试方法，超声波测试方法应运而生。本文首先对超声平测法进行了简要概述，然后结合某工程实例进行了超声波检测混凝土强度的试验研究，在获取混凝土超声声速试验数据的基础上，建立起了混凝土测强回归曲线，并作了比较分析，最终得到了可应用于工程检测的实用结论。

关键词：超声平测法；混凝土；强度；检测；应用

1 前言

混凝土强度是衡量其质量好坏的关键指标，因此寻找一种高效且准确的检测方法变得至关重要。超声平测法正是基于这一需求而诞生的，其主要是利用超声波在混凝土中的传播速度与强度之间的相关性，通过测量超声波在混凝土中的传播速度，进而推算出混凝土的强度。这种方法不仅操作简便、成本低廉，而且能够在不破坏混凝土结构的前提下，实现对混凝土强度的有效评估，为工程质量的控制和安全保障提供了有力支持。

2超声波平测法概述

超声波平测法是一种利用超声波检测物体内部缺陷或特性的方法。在混凝土强度检测中，平测法通过设置两个换能器A和B，当换能器A发射的超声波在混凝土中传播时，部分超声波会因为遇到裂缝或其它缺陷而反射，部分超声波则会绕过缺陷继续传播，根据测量超声波的传播时间，可以推算出混凝土的强度。如果超声波的传播时间比预期长，这可能意味着混凝土中存在裂缝或其他缺陷，从而降低了其强度。这种方法可以非破坏性地评估混凝土的强度，为工程质量的控制和安全保障提供了重要依据。强度计算公式为：

强度 = a * Deq + b

其中，a 和 b 是经验系数，Deq 是材料的等效直径

3超声平测法在混凝土强度检测方面的应用优势

超声平测法作为一种非破坏性检测方法，在混凝土强度检测领域具有独特的优势。

首先，超声平测法可以通过测量声波在混凝土中传播的速度来推断混凝土的密实度和质量，从而间接评估混凝土的强度。其次，超声平测法能够快速、准确地获取大量数据，并且无需损坏被测混凝土结构，避免了二次损伤的可能性。再次，与传统的检测方法相比，超声平测法无需取样送检，操作简便，且能够在施工现场实时监测混凝土的强度变化，为工程质量控制提供了重要依据。因此超声平测法在混凝土强度检测领域具有广阔的应用前景，为工程建设的安全和质量保驾护航[1]。

在实际应用中，超声平测法还可以结合声波透射率、频谱分析等技术手段，更加全面地评估混凝土的内部结构和性能。例如，利用声波透射率可判断混凝土内部是否存在空洞、裂缝等缺陷，从而提前预警潜在安全隐患。同时通过频谱分析可以对混凝土的材料特性进行深入探究，进一步提高检测结果的准确性和可靠性。

总之，超声平测法在混凝土强度检测方面的应用优势主要体现在非破坏性、快速准确、全面评估等方面，为混凝土结构的健康监测和评估提供了有效手段。

4超声平测法国内外研究现状

超声平测法在国内外都受到了广泛的关注和研究，其技术水平和应用效果不断提升，超声平测法在混凝土强度检测领域的应用前景将更加广阔。

在国内，超声平测法在混凝土强度检测领域的研究

已经取得了显著成果。国内的研究重点在于提高超声平测法的检测精度和可靠性，以及扩大其应用范围。例如，通过优化超声波发射和接收装置，提高信号的稳定性和清晰度；结合计算机技术和数据分析方法，实现对混凝土强度更准确地评估。

国外在建筑工程领域的科技发展水平较高，因此超声平测法的技术研究和应用实践也相对成熟。国外的研究主要集中在超声平测法的先进技术和创新应用上。例如，利用先进的材料科学和传感器技术，研发出更高性能的超声波换能器；结合人工智能和机器学习算法，实现对混凝土强度的智能检测和评估。

5超声平测法在混凝土强度检测方面的应用

5.1工程概况

某桥梁工程总建设长度185m，宽度9m，跨径70m，上部结构为悬链线箱型梁，桥梁两岸的引桥采用13m预应力混凝土简支空心板梁，如表1所示为预应力混凝土简支空心板梁的设计参数。为了保障工程施工质量，需对混凝土结构强度进行试验检测，以为施工作业提供可靠的依据。

5.2超声平测法测强试验

从工程实体结构中选择具有较强代表性的试件，包括流动性混凝土、普通塑性混凝土及大流动性混凝土等，对各等级混凝土同条件混凝土试件进行同条件超声声速试验，分别在浇注侧面、底面分别进行平测、对测。对每个试件选取10个检测点，同时保证试件检测面足够平整、清洁、干燥，取各项超声测试结果的平均值作为试验分析数据，其中异常数据依据标准GB/T4883-2008《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》进行舍弃。

5.2.1平测测距选择

混凝土强度超声平测法检测过程中，平测测距的选择是一个关键步骤。测距的选择应基于被检测混凝土的结构特点、尺寸以及预期的缺陷类型，理论上测距越长，能够检测到的缺陷深度也越大，但同时长距离的传播也会使超声波受到更多的干扰，导致信号衰减和误差增大。如果测距过短，虽然信号质量可能较高，但可能无法检测到较深层的缺陷，因此在选择平测测距时，需要综合考虑这些因素，并根据实际情况进行权衡[2]。

实际操作中可以通过试验或模拟来确定最佳的测距。例如，可以在不同的测距下对同一混凝土样本进行检测，然后分析得到的数据，选择出最能够准确反映混凝土强度且信号质量较好的测距。此外，为了提高检测的准确性和可靠性，还可以采取一些措施来优化测距的选择，如使用频率较高的超声波、增加换能器的数量或采用其他辅助设备等。

试验结果表明，平测混凝土浇筑侧面不同测距（200m～500mm）时的测强曲线，如图1所示（其中pc-200表示平测侧面且测距为200mm，其余类推）。

5.2.2侧面与底面平测对比

混凝土强度超声平测法检测过程中，侧面平测与底面平测是两种不同的检测方法，它们各自具有不同的优势和适用场景。

侧面平测通常是在混凝土的侧面进行超声波的发射和接收，这种方法适用于检测混凝土侧面或表面附近的缺陷。由于侧面平测可以直接接触到混凝土的侧面，因此超声波的传播路径相对较短，信号衰减较小，可以更准确地检测到近表面的缺陷，侧面平测还可以更容易地检测到与侧面平行的裂缝或缺陷[3]。

底面平测则是在混凝土的底面进行超声波的发射和接收，适用于检测混凝土底面及其附近的缺陷，底面平测可以通过在混凝土底面放置换能器，利用超声波在混凝土内部传播的特性来检测缺陷。底面平测的优点是可以检测到混凝土底面及其附近的缺陷，特别是对于较厚的混凝土构件，底面平测可以更加全面地评估混凝土的强度和质量。

在实际应用中，侧面平测和底面平测可以相互补充，以更全面地评估混凝土的强度和质量。例如，在检测较厚的混凝土构件时，可以先进行底面平测，了解底面及其附近的缺陷情况，然后再进行侧面平测，以检测侧面和表面附近的缺陷。

本工程对同一混凝土试件的浇注侧面、底面分别进

行400mm测距的超声声速平测，试验结果如图2所示，其中pd表示平测底面，pc表示平测侧面。

由图2可以看出，混凝土浇筑侧面与超声声速平测数据的回归测强曲线的乘幂更大，更有利于不同等级混凝土强度的判定。

5.2.3侧面平测与侧面对测对比

如前所述，侧面平测通常是在混凝土的侧面进行超声波的发射和接收，适用于检测混凝土侧面或表面附近的缺陷，这种方法简单易行，可以直接在混凝土的侧面进行操作，对于近表面的缺陷检测效果较好。然而侧面平测可能受到混凝土表面不平整、换能器与混凝土表面耦合不良等因素的影响，导致信号衰减或误差增大。

侧面对测则是在混凝土的两个相对侧面分别放置发射和接收换能器，通过测量超声波在两个侧面之间的传播时间来推算混凝土的强度。侧面对测能够检测混凝土内部的缺陷，尤其是对于较大的缺陷或裂缝，其检测结果更为准确。此外，侧面对测还可以减少表面不平整等因素对信号的影响，因为超声波在混凝土内部传播时受到的干扰较小。

总之，侧面平测和侧面对测在混凝土强度超声平测法检测过程中各有优缺点。侧面平测适用于近表面缺陷的检测，操作简便但可能受表面条件影响；而侧面对测则更适用于检测混凝土内部的缺陷，结果更为准确但操作相对复杂。因此在选择检测方法时，应根据具体需求和场景进行综合考虑。

本次试验结果如图3所示，其中pc表示平测侧面，dc表示对测侧面。由图3可以看出，400mm平测与250mm对测的回归测强曲线的乘幂相差不大，且平测略大于对测。

6超声平测法在混凝土强度检测方面的发展趋势

超声平测法在混凝土强度检测领域的发展趋势是向着多参数综合评价、数据智能化处理和传感器技术创新方向前进的，这些趋势的实现将有助于提高混凝土结构评估的准确性和效率，推动该领域的科学研究和工程实践取得新的突破。

6.1多参数综合评价

随着混凝土工程的复杂化和多样化，单一参数已不能完全反映混凝土结构的真实情况。未来的发展趋势将更加注重多参数综合评价，结合超声平测法与其他非破坏检测技术，如电阻率法、声发射技术等，来全面评估混凝土结构的强度。

6.2数据采集与处理智能化

随着人工智能技术的快速发展，未来超声平测法在混凝土强度检测中将更加智能化。通过机器学习算法对大量数据进行分析和处理，提高数据的准确性和可靠性，进一步提升检测结果的精准度。

6.3超声波传感器技术创新

超声波传感器作为超声平测法的核心设备，其性能直接影响检测的准确性和稳定性。未来的发展将聚焦于超声波传感器技术的创新，如微型化、高精度化和多功能化，以适应不同混凝土结构的检测需求。

7结论

总而言之，随着技术的不断发展和优化，超声平测法的检测精度和可靠性不断提高，同时也在检测深度和分辨率方面取得了显著进步。未来随着智能化、自动化技术的融合，超声平测法有望在混凝土强度检测领域发挥更加重要的作用，为建筑行业的可持续发展贡献力量。

参考文献

[1]陈玉环.混凝土强度现场施工检测技术研究[J].居舍，2022（12）：58-60.

[2]王大勇.回弹超声角测综合法检测混凝土抗压强度研究[J].建筑结构，2021，51（21）：106-110.

[3]王浩.建筑工程中的混凝土强度检测的分析[J].四川水泥，2021（11）：37-38.