回彈法檢測不同齡期的混凝土強度的探討

陳美莉

羅定市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站 廣東云浮 527300

摘要：本文主要針對回彈法檢測不同齡期的混凝土強度展開了探討，詳細介紹了超聲回彈綜合法檢測的原理及特點，通過結(jié)合具體的實驗過程，對數(shù)據(jù)處理作了系統(tǒng)分析，并給出了實驗得出的結(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：混凝土強度；超聲回彈法；檢測

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度的一種非破損方法。在如今建筑施工對混凝土強度有了更高要求的前提下，超聲回彈法在檢測混凝土強度的實驗中得到了廣泛的應(yīng)用?；诖?，本文就回彈法檢測不同齡期的混凝土強度進行了探討，相信對有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

2 超聲回彈綜合法檢測的原理及特點

2.1 超聲回彈綜合法檢測的原理及特點

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區(qū)分別測定聲時值及回彈值，將測定結(jié)果代入測強公式，得到所測部位的混凝土強度。該方法是基于聲速值和回彈值與混凝土強度之間的相互關(guān)系而形成的一套檢測方法。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，同時可以抵消部分影響強度與物理量相關(guān)關(guān)系的因素，提高了混凝土強度檢測的精度和可靠性。因此國內(nèi)外許多學者認為超聲回彈綜合法是混凝土強度無損檢測技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。

2.2 影響超聲回彈綜合法測強的因素

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

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，碎石因表面粗糙，與砂漿的界面粘結(jié)較好，混凝土強度較高；卵石因表面光滑影響粘結(jié)，混凝土強度低。粗骨料的品種、粒徑影響混凝土強度，因此，對不同品種的粗骨料必須分別制訂測強曲線。并且在制定長齡期測強曲線時應(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，內(nèi)部含水量較高，表面碳化極微甚至不碳化，這時所測的回彈值偏低，而聲速值偏高。當混凝土經(jīng)長齡期之后，內(nèi)部含水量逐漸減少，混凝土中空隙及毛細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，導致傳播速度降低，而回彈值卻因齡期增長、表面碳化而使測值偏高。長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，混凝土強度增長，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回彈測強的影響，遠不如用碳化深度作為一個測強參數(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。對超聲回彈綜合法測強而言，兩者互補，影響因素不顯著。

2.2.3 測試面影響

采用綜合法測強，要求砼測試面平整、干凈，不能有松軟、脫皮等，否則會對測試結(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行回彈和超聲測試。當受條件限制只能在砼澆注的上表面或下底面進行測試時，回彈值和聲速值均需要加以修正。

3 實驗過程

3.1 實驗方案

在本次試驗中，選用本地區(qū)常用的、質(zhì)量穩(wěn)定的水泥及常見的粗細骨料進行混凝土的拌制。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32.5級。

細骨料標準具體見表1。

根據(jù)砂的細度模數(shù)計算公式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，砂的顆粒級配在2區(qū)。則此種砂顆粒級配良好，粗細程度適當，符合應(yīng)用標準。

粗骨料：采用當?shù)厮槭?；顆粒級配良好。

3.1.1 碎石篩分

碎石篩分析標準具體見表2。

表2 碎石篩分析（16-31.5）mm （總量3.542kg）

3.1.2卵石篩分

卵石篩分析標準具體見表3。

表3 卵石篩分析（5-25）mm （總量3kg）

通過累計篩余計算，此種碎石和卵石符合顆粒級配的要求。

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準表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

本實驗制作一組C20混凝土標準立方體試塊（150mm×150mm×150mm）進行超聲回彈法無損檢測，制作五組C20混凝土立方體試塊（100mm×100mm×100mm）進行實際抗壓試驗，測定養(yǎng)護時間為7天、14天、28天、1年。將兩種結(jié)果進行對比得出結(jié)論。

3.2 回彈值的測量與計算

測量回彈值時，把試塊上的油污擦凈后放置于壓力機的上、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，測點在測區(qū)范圍內(nèi)均勻分布，且相鄰兩測點的間距及測點離試塊邊緣的距離一般均不小于30mm。用壓力機加30kN-50kN的預(yù)壓力固定試塊，在試塊的一個測試面上彈擊16次，共測剔除3個最大值和3個最小值，余下10個回彈值取平均作為試塊的回彈值R。

把回彈檢測值按下式的方法進行計算。計算值見表6、7、8、9。

式中：R——測區(qū)回彈代表值，取有效測試數(shù)據(jù)的平均值，準確至0.1；

Ri——第個測點的有效回彈值。

表6 標準試塊養(yǎng)護7天回彈檢測平均值

表7 標準試塊養(yǎng)護14天回彈檢測平均值

表8 標準試塊養(yǎng)護28天回彈檢測平均值

表9 標準試塊養(yǎng)護1年回彈檢測平均值

3.3 超聲值的采集分析

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

測區(qū)每點聲速值應(yīng)按下列公式計算，計算結(jié)果如表10所示。

式中Vi——為測區(qū)混凝土中第i點的聲速代表值（km/s）；

li——第i個測點的超聲測距（mm）；

ti——第i個測點的聲時讀數(shù)（μs）；

t0——聲時初讀數(shù)（μs）。

表10 標準試塊超聲檢測聲速平均值（km/s）

3.4 混凝土試塊抗壓強度試驗值

抗壓試驗的混凝土強度fcc采用下列公式計算：

fcc=F/A

式中F——為破壞荷載（N）；

A——為試件承壓面積（mm2）。

各養(yǎng)護時間下的抗壓試驗結(jié)果列于表11。

表11 抗壓試驗結(jié)果表（kN）

當使用100mm立方體試模時，抗壓強度的換算系數(shù)為0.95。以3個試件測值的算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強度值（精確到0.1MPa）。3個測值中的最大值或最小值中如有一個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度值。如2個測值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結(jié)果無效。

如：14天的測值中，三個測值分別為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度值。

將表10中的試驗結(jié)果用上式進行抗壓強度計算（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，抗壓強度值列于表12。

表12 抗壓試驗的強度值（MPa）

4 數(shù)據(jù)處理

4.1 數(shù)值計算

超聲回彈強度：

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

實際抗壓強度：

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 回彈強度，超聲回彈綜合強度，實際抗壓強度的比較分析

回彈強度，超聲回彈綜合強度，實際抗壓強度的比較分析如圖1、2、3、4所示。

圖1試塊組一三種強度