陳美莉

羅定市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站 廣東云浮 527300

摘要：本文主要針對(duì)回彈法檢測(cè)不同齡期的混凝土強(qiáng)度展開了探討，詳細(xì)介紹了超聲回彈綜合法檢測(cè)的原理及特點(diǎn)，通過結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)數(shù)據(jù)處理作了系統(tǒng)分析，并給出了實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論和建議，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：混凝土強(qiáng)度；超聲回彈法；檢測(cè)

1 概述

超聲回彈法，是建立在超聲波傳播速度和回彈值與混凝土抗壓強(qiáng)度之間相關(guān)關(guān)系的基礎(chǔ)上，以聲速和回彈值綜合反映混凝土抗壓強(qiáng)度的一種非破損方法。在如今建筑施工對(duì)混凝土強(qiáng)度有了更高要求的前提下，超聲回彈法在檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用?；诖?，本文就回彈法檢測(cè)不同齡期的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

2 超聲回彈綜合法檢測(cè)的原理及特點(diǎn)

2.1 超聲回彈綜合法檢測(cè)的原理及特點(diǎn)

超聲回彈綜合法是使用超聲儀和回彈儀，在混凝土筑件的同一測(cè)區(qū)分別測(cè)定聲時(shí)值及回彈值，將測(cè)定結(jié)果代入測(cè)強(qiáng)公式，得到所測(cè)部位的混凝土強(qiáng)度。該方法是基于聲速值和回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的相互關(guān)系而形成的一套檢測(cè)方法。超聲波能穿透混凝土筑件，我們通過超聲速度可以基本判定該筑件的彈性性質(zhì)，并且能了解筑件內(nèi)部構(gòu)造。

超聲法與回彈法的綜合有助于技術(shù)人員全面掌握混凝土內(nèi)部構(gòu)造及表層情況，同時(shí)可以抵消部分影響強(qiáng)度與物理量相關(guān)關(guān)系的因素，提高了混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的精度和可靠性。因此國內(nèi)外許多學(xué)者認(rèn)為超聲回彈綜合法是混凝土強(qiáng)度無損檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

2.2 影響超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)的因素

采用超聲回彈綜合法進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，可以獲知筑件表面的硬度、筑件內(nèi)部的密實(shí)度及勻質(zhì)性。但是在檢測(cè)過程中，影響因素眾多，需要根據(jù)各種因素的影響程度逐一修正，以確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確無誤。

2.2.1 粗骨料品種和粒徑影響

受水泥水化作用的影響，水泥砂漿與石子膠結(jié)界面一般都存在裂紋，裂紋開裂的程度和粗骨料的粒徑及表面狀態(tài)有直接的關(guān)系。一般來說，骨料粒徑越大，裂紋就越大。配合比相同時(shí)，碎石因表面粗糙，與砂漿的界面粘結(jié)較好，混凝土強(qiáng)度較高；卵石因表面光滑影響粘結(jié)，混凝土強(qiáng)度低。粗骨料的品種、粒徑影響混凝土強(qiáng)度，因此，對(duì)不同品種的粗骨料必須分別制訂測(cè)強(qiáng)曲線。并且在制定長(zhǎng)齡期測(cè)強(qiáng)曲線時(shí)應(yīng)分別給予考慮和修正。

2.2.2 齡期或碳化影響

混凝土處于早齡期時(shí)，內(nèi)部含水量較高，表面碳化極微甚至不碳化，這時(shí)所測(cè)的回彈值偏低，而聲速值偏高。當(dāng)混凝土經(jīng)長(zhǎng)齡期之后，內(nèi)部含水量逐漸減少，混凝土中空隙及毛細(xì)孔中水份逐漸被水泥水化產(chǎn)物或空氣所取代。超聲波因遇固、氣相界面而反射或繞射，導(dǎo)致傳播速度降低，而回彈值卻因齡期增長(zhǎng)、表面碳化而使測(cè)值偏高。長(zhǎng)齡期混凝土在自然條件下，碳化作用與齡期的影響相伴產(chǎn)生。隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)，碳化深度變大，但用齡期反映碳化不全面。用齡期反映碳化深度對(duì)回彈測(cè)強(qiáng)的影響，遠(yuǎn)不如用碳化深度作為一個(gè)測(cè)強(qiáng)參數(shù)來反映更為全面，它不僅包括了齡期的影響，也包括了不同水泥品種、不同水泥用量以及構(gòu)件所處環(huán)境條件如溫度、濕度及CO2濃度等因素的影響。對(duì)超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)而言，兩者互補(bǔ)，影響因素不顯著。

2.2.3 測(cè)試面影響

采用綜合法測(cè)強(qiáng)，要求砼測(cè)試面平整、干凈，不能有松軟、脫皮等，否則會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果帶來很大的影響。另外，優(yōu)先沿水平方向在砼澆筑面進(jìn)行回彈和超聲測(cè)試。當(dāng)受條件限制只能在砼澆注的上表面或下底面進(jìn)行測(cè)試時(shí)，回彈值和聲速值均需要加以修正。

3 實(shí)驗(yàn)過程

3.1 實(shí)驗(yàn)方案

在本次試驗(yàn)中，選用本地區(qū)常用的、質(zhì)量穩(wěn)定的水泥及常見的粗細(xì)骨料進(jìn)行混凝土的拌制。各原料的基本情況如下：

表1 砂子篩分析

水泥：品種礦渣硅酸鹽水泥；等級(jí)32.5級(jí)。

細(xì)骨料標(biāo)準(zhǔn)具體見表1。

根據(jù)砂的細(xì)度模數(shù)計(jì)算公式MX：

得MX=2.5，在2.3～3.0為中砂。

根據(jù)0.60mm篩孔的累積篩余量，砂的顆粒級(jí)配在2區(qū)。則此種砂顆粒級(jí)配良好，粗細(xì)程度適當(dāng)，符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

粗骨料：采用當(dāng)?shù)厮槭?；顆粒級(jí)配良好。

3.1.1 碎石篩分

碎石篩分析標(biāo)準(zhǔn)具體見表2。

表2 碎石篩分析（16-31.5）mm （總量3.542kg）

3.1.2卵石篩分

卵石篩分析標(biāo)準(zhǔn)具體見表3。

表3 卵石篩分析（5-25）mm （總量3kg）

通過累計(jì)篩余計(jì)算，此種碎石和卵石符合顆粒級(jí)配的要求。

3.1.3混凝土骨料及配比的選定

混凝土骨料及配比的選定標(biāo)準(zhǔn)表4、表5。

表4 骨料為碎石砼配比表

表5 骨料為碎石砼材料分次表

本實(shí)驗(yàn)制作一組C20混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊（150mm×150mm×150mm）進(jìn)行超聲回彈法無損檢測(cè)，制作五組C20混凝土立方體試塊（100mm×100mm×100mm）進(jìn)行實(shí)際抗壓試驗(yàn)，測(cè)定養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7天、14天、28天、1年。將兩種結(jié)果進(jìn)行對(duì)比得出結(jié)論。

3.2 回彈值的測(cè)量與計(jì)算

測(cè)量回彈值時(shí)，把試塊上的油污擦凈后放置于壓力機(jī)的上、下承壓板之間，選用試塊的另一相應(yīng)側(cè)面回彈，回彈儀的軸線與試塊側(cè)面保持垂直，測(cè)點(diǎn)在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)均勻分布，且相鄰兩測(cè)點(diǎn)的間距及測(cè)點(diǎn)離試塊邊緣的距離一般均不小于30mm。用壓力機(jī)加30kN-50kN的預(yù)壓力固定試塊，在試塊的一個(gè)測(cè)試面上彈擊16次，共測(cè)剔除3個(gè)最大值和3個(gè)最小值，余下10個(gè)回彈值取平均作為試塊的回彈值R。

把回彈檢測(cè)值按下式的方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算值見表6、7、8、9。

式中：R——測(cè)區(qū)回彈代表值，取有效測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值，準(zhǔn)確至0.1；

Ri——第個(gè)測(cè)點(diǎn)的有效回彈值。

表6 標(biāo)準(zhǔn)試塊養(yǎng)護(hù)7天回彈檢測(cè)平均值

表7 標(biāo)準(zhǔn)試塊養(yǎng)護(hù)14天回彈檢測(cè)平均值

表8 標(biāo)準(zhǔn)試塊養(yǎng)護(hù)28天回彈檢測(cè)平均值

表9 標(biāo)準(zhǔn)試塊養(yǎng)護(hù)1年回彈檢測(cè)平均值

3.3 超聲值的采集分析

取試塊的一對(duì)側(cè)面為測(cè)試面，在換能器與測(cè)試面間加黃油以保證良好的聲耦合。測(cè)量時(shí)采用對(duì)測(cè)法，在一對(duì)相對(duì)測(cè)試面上測(cè)量16點(diǎn)，測(cè)試后得到的每一點(diǎn)時(shí)值t，然后用距離l（即試塊兩測(cè)試面的距離）比上聲時(shí)值，即可得到聲速值，并保留小數(shù)后二位數(shù)字。

測(cè)區(qū)每點(diǎn)聲速值應(yīng)按下列公式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表10所示。

式中Vi——為測(cè)區(qū)混凝土中第i點(diǎn)的聲速代表值（km/s）；

li——第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的超聲測(cè)距（mm）；

ti——第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)讀數(shù)（μs）；

t0——聲時(shí)初讀數(shù)（μs）。

表10 標(biāo)準(zhǔn)試塊超聲檢測(cè)聲速平均值（km/s）

3.4 混凝土試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值

抗壓試驗(yàn)的混凝土強(qiáng)度fcc采用下列公式計(jì)算：

fcc=F/A

式中F——為破壞荷載（N）；

A——為試件承壓面積（mm2）。

各養(yǎng)護(hù)時(shí)間下的抗壓試驗(yàn)結(jié)果列于表11。

表11 抗壓試驗(yàn)結(jié)果表（kN）

當(dāng)使用100mm立方體試模時(shí)，抗壓強(qiáng)度的換算系數(shù)為0.95。以3個(gè)試件測(cè)值的算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值（精確到0.1MPa）。3個(gè)測(cè)值中的最大值或最小值中如有一個(gè)與中間值的差值超過中間值的15%，則把最大值及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值。如2個(gè)測(cè)值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無效。

如：14天的測(cè)值中，三個(gè)測(cè)值分別為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%

則把18.8MPa和15.6MPa一并舍除，取16.2MPa為該組試件的抗壓強(qiáng)度值。

將表10中的試驗(yàn)結(jié)果用上式進(jìn)行抗壓強(qiáng)度計(jì)算（精確到0.1MPa），其中14天和28天第一組的數(shù)據(jù)應(yīng)舍除最大值和最小值，抗壓強(qiáng)度值列于表12。

表12 抗壓試驗(yàn)的強(qiáng)度值（MPa）

4 數(shù)據(jù)處理

4.1 數(shù)值計(jì)算

超聲回彈強(qiáng)度：

第一組（19.6+19.7+19.7）/3=19.67MPa

第二組（20.42+16.53+20.7）/3=19.2MPa

第三組（18.37+16.74+15.77）/3=16.96MPa

第四組（20.57+20.41+20.9）/3=20.63MPa

回彈強(qiáng)度：

第一組（31.75+31.85+33.1）/3=32.2MPa

第二組（33.07+29.67+33.7）/3=32.1MPa

第三組（30.97+29.57+28.57）/3=29.7MPa

第四組（30.85+30.025+30.87）/3=30.6MPa

實(shí)際抗壓強(qiáng)度：

第一組（20.6+20+20.9）/3=20.5MPa

第二組（22.9+22.2+22.7）/3=22.6MPa

第三組（18.6+17.6+16）/3=17.4MPa

第四組（20.1+24.9+22.8）/3=22.6MPa

4.2 回彈強(qiáng)度，超聲回彈綜合強(qiáng)度，實(shí)際抗壓強(qiáng)度的比較分析

回彈強(qiáng)度，超聲回彈綜合強(qiáng)度，實(shí)際抗壓強(qiáng)度的比較分析如圖1、2、3、4所示。

圖1試塊組一三種強(qiáng)度