超聲波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的影響因素分析

周 煒 江西省建筑科學(xué)研究院

1 引言

在混凝土檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中，超聲檢測(cè)是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)，1949 年加拿大和英國(guó)的研究人員將超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到了混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，利用該技術(shù)對(duì)混凝土進(jìn)行檢測(cè)能夠得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。隨著該領(lǐng)域的不斷發(fā)展和進(jìn)步，有許多國(guó)家和學(xué)術(shù)團(tuán)體對(duì)混凝土超聲波法檢測(cè)提出了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范的內(nèi)容。我國(guó)于20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始利用這項(xiàng)技術(shù)，并且通過(guò)不斷地研究該技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程檢測(cè)當(dāng)中。本篇文章通過(guò)對(duì)影響因素進(jìn)行分析研究，對(duì)于超聲波檢測(cè)法的發(fā)展來(lái)講具有非常重要的意義。

2 超聲無(wú)損檢測(cè)法的檢測(cè)原理

所謂的超聲無(wú)損檢測(cè)法是指利用超聲波對(duì)混凝土的成分和構(gòu)造進(jìn)行檢測(cè)，或者是根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)建立回歸方程，以此來(lái)判斷混凝土的強(qiáng)度，判斷混凝土是否存在缺陷或損傷。超聲無(wú)損檢測(cè)法相對(duì)于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法來(lái)講，能夠?qū)ν换炷两Y(jié)構(gòu)進(jìn)行多次試驗(yàn)，不會(huì)破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還能夠檢測(cè)出混凝土的強(qiáng)度。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，超聲波檢測(cè)技術(shù)是根據(jù)超聲波在混凝土當(dāng)中傳播速度的不同，對(duì)混凝土的強(qiáng)度和缺陷問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)。在目前的建筑項(xiàng)目施工過(guò)程當(dāng)中，由于使用的混凝土材料配合比例不同，所利用的技術(shù)也不同，而且天氣、環(huán)境、溫度等因素都會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)的硬化過(guò)程，這就導(dǎo)致混凝土本身的性質(zhì)可能會(huì)發(fā)生較大的改變。因此通過(guò)建立回歸曲線或利用無(wú)損檢測(cè)法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，能夠保證混凝土強(qiáng)度符合施工要求，保證項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量。

3 對(duì)超聲法檢測(cè)產(chǎn)生影響的因素

目前超聲法檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)工作當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且也受到了各屆人士的重視，同時(shí)隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)的規(guī)范制度和具體要求也越發(fā)的完善。但在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，由于許多外界因素的存在，也影響著超聲法檢測(cè)結(jié)果的精確度。為了保障檢測(cè)結(jié)果的精確度，使混凝土結(jié)構(gòu)整體更加可靠更加穩(wěn)定，必須要對(duì)影響因素進(jìn)行具體的分析和研究。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)工作進(jìn)行研究后，能夠發(fā)現(xiàn)超聲波在混凝土當(dāng)中的傳播速度與混凝土本身的強(qiáng)度有著非常密切的關(guān)系，混凝土本身的強(qiáng)度值能夠反映出混凝土本身的承載能力。而在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，混凝土的配比，抽樣數(shù)量等因素都會(huì)影響到混凝土的強(qiáng)度值，因此總結(jié)以下對(duì)檢測(cè)工作帶來(lái)較大影響的因素。

3.1 環(huán)境溫度和濕度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響

環(huán)境溫度的不同會(huì)影響到聲波的傳播速度，如環(huán)境溫度在5℃～30℃時(shí)，聲波傳播速度不會(huì)受到較大的影響，但是當(dāng)溫度在40℃～60℃范圍內(nèi)，混凝土中聲波的傳播速度會(huì)有所下降。同時(shí)由于聲波在水中和在冰中的傳播速度不同，在冬季需要了解現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，如果出現(xiàn)凍結(jié)的情況，不能夠用該方法對(duì)混凝土進(jìn)行檢測(cè)。另外在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，混凝土當(dāng)中的含水率也會(huì)影響到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在水中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的混凝土?xí)a(chǎn)生大量的水化產(chǎn)物，超聲波在水化產(chǎn)物中的傳播速度會(huì)有所提高，在檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，要消除這一影響因素所帶來(lái)的影響。

3.2 測(cè)試結(jié)構(gòu)斷面尺寸的影響

在實(shí)際的超聲波檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)被測(cè)結(jié)構(gòu)的橫向尺寸會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，必須要避免該測(cè)量因素對(duì)整體結(jié)果所帶來(lái)的影響。通過(guò)研究表明，如果測(cè)試面是狹長(zhǎng)形狀，在同一批次的混凝土檢測(cè)當(dāng)中所檢測(cè)到的結(jié)果存在差異性，通過(guò)研究產(chǎn)生原因發(fā)現(xiàn)，隨著橫向尺寸的不斷減小，縱向波速會(huì)發(fā)生一定的轉(zhuǎn)變，從而影響到最終結(jié)果的精確度。

3.3 鋼筋位置的影響以及修正工作

對(duì)于超聲波來(lái)講，在鋼筋中的傳播速度要比混凝土中的傳播速度快1.3倍～1.9倍。如果鋼筋的位置存在偏差，在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程當(dāng)中就會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。鋼筋的影響分兩種情況，一種是與聲波傳播方向平行，另一種是與聲波傳播方向垂直。由于鋼筋與聲波傳播方向垂直時(shí)，會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，因此針對(duì)該種情況需要在測(cè)試時(shí)盡量避免與鋼筋垂直或者是對(duì)鋼筋進(jìn)行修正，這樣能夠保證測(cè)量結(jié)果的精確度。

3.4 水灰比以及水泥用量的影響

混凝土本身的抗壓強(qiáng)度與水灰比有著非常密切的聯(lián)系，水灰比不斷降低混凝土的強(qiáng)度，彈性性質(zhì)會(huì)有所提高，超聲波的傳播速度也會(huì)提高，如果水灰比升高，那么傳播速度就會(huì)下降。實(shí)際上水灰比例的變化改變了材料當(dāng)中骨灰比的含量，因此在考慮水灰比和水泥用量的影響時(shí)還需要考慮骨料的用量所帶來(lái)的影響。

3.5 骨料品種、粒徑、含量的影響

在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，每平方米的混凝土中，骨料的用量、顆粒組成變化等內(nèi)容對(duì)混凝土實(shí)際承載能力所產(chǎn)生的影響十分小。但是骨料的品種、用量、顆粒組成等對(duì)于超聲波波速的傳播速度有非常大的影響。因此在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，為了降低該因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果所帶來(lái)的影響，必須對(duì)其進(jìn)行深入的分析研究，以此來(lái)保障檢測(cè)結(jié)果的精確度。

3.5.1 品種的影響

對(duì)于混凝土超聲檢測(cè)來(lái)講，聲波在骨料中的傳播速度比在其他組分當(dāng)中的傳播速度高的多，而且在混凝土當(dāng)中骨料所占比例十分大。因此骨料對(duì)檢測(cè)結(jié)果有著非常大的影響。在之前的檢測(cè)工作進(jìn)行當(dāng)中，許多檢測(cè)人員忽略了骨料品種對(duì)檢測(cè)結(jié)果所帶來(lái)的影響，這樣就導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度與真實(shí)值存在較大的誤差。所以在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到骨料對(duì)檢測(cè)結(jié)果所帶來(lái)的影響，充分考慮到該因素，保證檢測(cè)結(jié)果的精確性。

3.5.2 粒徑的影響

隨著骨料的直徑越大，聲波傳播的速度也會(huì)有所增加，這就導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果和混凝土本身強(qiáng)定測(cè)定值呈現(xiàn)了非線性的關(guān)系，骨料的顆粒直徑越大對(duì)檢測(cè)結(jié)果所產(chǎn)生的影響也就越大，這就要求檢測(cè)人員在檢測(cè)時(shí)充分考慮骨料直徑所帶來(lái)的影響，保證檢測(cè)結(jié)果的精確度。

3.5.3 含量的影響

對(duì)于混凝土來(lái)講，骨料的品種相同，骨料的含量對(duì)于混凝土本身的承載能力不會(huì)產(chǎn)生較大的影響，但是對(duì)于超聲波傳播的速度會(huì)產(chǎn)生較大的影響。在相同強(qiáng)度下，混凝土當(dāng)中的骨料含量越高，超聲波傳播的速度也會(huì)提高。因此在檢測(cè)時(shí)檢測(cè)人員要充分考慮到骨料含量對(duì)檢測(cè)結(jié)果所帶來(lái)的影響，以此來(lái)保證對(duì)混凝土做出最準(zhǔn)確的檢測(cè)。

3.6 構(gòu)件損傷對(duì)測(cè)試所帶來(lái)的影響

在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，由于忽略了構(gòu)建損傷對(duì)檢測(cè)結(jié)果所帶來(lái)的影響直接將聲波數(shù)據(jù)帶入到了公式當(dāng)中，使檢測(cè)結(jié)果存在了較大的誤差，甚至是無(wú)法對(duì)混凝土強(qiáng)度做出最準(zhǔn)確的判斷。因此在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)充分的認(rèn)識(shí)到混凝土內(nèi)部如果存在損傷問(wèn)題會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定影響，要充分的認(rèn)識(shí)到該檢測(cè)因素的所帶來(lái)的影響，盡可能的保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于混凝土強(qiáng)度來(lái)講，通過(guò)超聲法對(duì)其強(qiáng)度增強(qiáng)檢測(cè)能夠保證結(jié)構(gòu)更安全，相對(duì)于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法能夠更準(zhǔn)確的得到檢測(cè)結(jié)果，也能夠不破壞整體結(jié)構(gòu)。但是在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，現(xiàn)場(chǎng)的許多因素會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，而且檢測(cè)方法對(duì)于檢測(cè)人員有著較高的要求，需要其有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，而且專業(yè)素質(zhì)也要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，這樣才能夠保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，需要檢測(cè)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況是儀器設(shè)備的進(jìn)行詳細(xì)的檢查，這樣能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)影響因素，并且排除影響因素對(duì)整體檢測(cè)所帶來(lái)的影響，保證檢測(cè)結(jié)果的精確度。