范 飛 王英子 曾蓉均

（中冶建筑研究總院有限公司，北京 100088）

1 超聲波回彈綜合法的檢測原理

這種方法屬于無損檢測方法的一種，為保證檢測結(jié)果的真實性和準確性，通常情況下，會應(yīng)用兩種及以上的技術(shù)，同時完成混凝土抗壓強度與其他物理量之間關(guān)系的建立，并利用所獲得的擬合曲線對混凝土強度加以判定。在檢測混凝土抗壓強度時應(yīng)用回彈法會得到回彈值，然后，借助超聲波設(shè)備在混凝土內(nèi)部發(fā)射超聲波，依據(jù)超聲波的傳播時長，準確計算超聲波的速度，將回彈值和聲速值作為基礎(chǔ)，得到與混凝土強度相關(guān)的擬合曲線，依據(jù)擬合曲線，即可分析混凝土的強度。在上述指標中，混凝土內(nèi)部密實程度與聲速值相關(guān)。簡言之，就是混凝土內(nèi)部密實程度越高，聲速值越小，反之則亦然。

2 超聲回彈綜合法檢測橋梁結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度分析

某橋梁工程位于我國南方某省區(qū)，由于該地區(qū)地殼運動頻繁，故容易發(fā)生地震，對橋梁工程混凝土強度的要求十分嚴格。為此，在工程驗收階段，業(yè)主方和檢測部門應(yīng)用超聲波回彈綜合法對橋梁結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度進行了檢測。本文依據(jù)檢測實例，對影響因素、注意事項和應(yīng)用流程進行了分析。

2.1 影響檢測結(jié)果準確性的因素

（1）粗骨料和細骨料的影響。超聲波回彈綜合法檢測結(jié)果會受到粗骨料和細骨料的影響，且這種影響較為明顯，具體超聲波的速度會隨著骨料粒徑的增加而加快。研究結(jié)果表明，以鵝卵石為骨料的混凝土，其強度與碎石混凝土相比偏高，幅度高達25%以上；細骨料和砂對超聲波速度的影響偏弱；砂率過大或過小，其范圍會超過常用范圍。（2）碳化深度的影響。通過查閱資料得知，碳化深度越高，混凝土推測強度就會高出實際強度，每增加1mm，推測強度的增幅為0.6%。（3）水泥用量和品種。如果水泥用量合理，則綜合曲線不會受到影響，但水泥用量超標或不足，原有綜合曲線就無法適用，需要重新制定。研究結(jié)果表明，水泥品種對混凝土抗壓強度的影響微乎其微。（4）外加劑影響。在早期外加劑的效應(yīng)會得到充分發(fā)揮，這種效應(yīng)在早齡期為3～5d的混凝土中表現(xiàn)尤為明顯，由于超聲波回彈綜合法適用于14～1000d齡期的混凝土檢測，故外加劑產(chǎn)生的影響較小。（5）測試面影響。在進行橋梁工程混凝土抗壓強度時，檢測結(jié)果會被浮漿、水離析等因素影響，在實際測量階段需要使用修正系數(shù)。

2.2 注意事項

在應(yīng)用該方法檢測橋梁工程混凝土抗壓強度時，需要關(guān)注以下事項：（1）該方法僅適用于齡期不超過1000d且抗壓強度小于60 MPa的混凝土結(jié)構(gòu)。如果混凝土齡期超過1000d或內(nèi)部存在缺陷，則無法保障檢測結(jié)果的準確性。（2）在檢測過程中，準備一臺備用設(shè)備，以備在設(shè)備出現(xiàn)異常后，應(yīng)用備用設(shè)備重新檢測，這種措施是保障測量結(jié)果準確性的有效方式。（3）兩端大、中間小是柱子的受力特點，在選擇檢測區(qū)域時，應(yīng)對這一特點進行強調(diào)，并依據(jù)有關(guān)標準，合理選擇檢測區(qū)域，盡量包含構(gòu)件的全部區(qū)域，具體表現(xiàn)為覆蓋薄弱和受力部位。實際檢測中，部分檢測人員在檢測階段出于便捷性的考慮，在選擇檢測區(qū)域時較為隨意，導(dǎo)致所選區(qū)域過于集中，所得到的回彈結(jié)果也無法充分反映混凝土的抗壓強度，使檢測效果大打折扣。（4）回彈儀操作是一項技術(shù)性非常強的工作，對操作人員的技術(shù)能力提出了嚴格要求。部分操作人員在具體操作階段，無法保證回彈儀軸線和檢測面的垂直度，導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差。在進行側(cè)面和表面檢測過程中，部分操作人員還會向檢測面大力投擲回彈儀，致使回彈儀因受力嚴重而損壞，將回彈儀貼近檢測面增加壓力使其下滑，在顯示數(shù)值后應(yīng)及時復(fù)位，以保護回彈儀的安全。（5）在混凝土制作階段，二氧化碳會對混凝土質(zhì)量造成不利影響，導(dǎo)致材料表面出現(xiàn)二氧化鈣，其硬度非常高，在這種情況下，回彈值必然會加大，難以保證檢測結(jié)果的準確性。建議檢測人員發(fā)現(xiàn)異常情況后，對碳化深度加以調(diào)整，這是檢測精度的有效途徑?？紤]到混凝土碳化深度是判斷混凝土檢測曲線的重要依據(jù)，故混凝土判斷結(jié)果會被碳化深度所影響。檢測人員應(yīng)分析粉飾裝修面，在測試階段，如果碳化深度變?yōu)榧t色，證明碳化深度為0。（6）測量區(qū)域不能選擇兩個模板的中間位置，是因為在混凝土制備過程中，漏漿現(xiàn)象時常發(fā)生，局部水灰比的幅度會縮小，氣孔數(shù)量也同時減少，強度與之相反。遇到這類情況時，沖擊鉆打孔的方式不能繼續(xù)使用，因為沖擊鉆打孔時其鉆頭會快速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致鈣化發(fā)硬混凝土產(chǎn)生大量粉塵，這些粉塵會進入孔中，使清孔難度增加，檢測結(jié)果的精確性也難以得到保證。建議檢測人員用錘子替代鉆機，實現(xiàn)對上述問題的有效規(guī)避。

2.3 超聲波回彈綜合分析法在橋梁工程混凝土抗壓強度中的應(yīng)用流程

（1）選擇合適的檢測設(shè)備。在檢測過程中，為保證檢測結(jié)果的準確性，選擇了如下設(shè)備：①2臺超聲波檢測設(shè)備，其型號為NM-4B；②3臺混凝土回彈儀，其型號為ZC3-A；③2把鋼卷尺。所選設(shè)備是超聲回彈綜合法檢測過程中必不可少的設(shè)備，首先利用回彈儀，獲取回彈結(jié)果并加以分析，即可獲得混凝土的抗壓強度值。但是在應(yīng)用設(shè)備之前，檢測人員需要提前檢查和校準，在使用階段，回彈儀一旦出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止檢測，待問題解決后檢測方能繼續(xù)進行，以保證檢測結(jié)果的準確性。（2）確定檢測構(gòu)件及數(shù)量。為保證檢測結(jié)果的準確性，檢測人員將混凝土板作為檢測構(gòu)件，檢測單元的數(shù)量為5個。與此同時，混凝土抗壓檢測內(nèi)容還包括2個墩臺，占橋梁工程墩臺總量的1/3。（3）布置測區(qū)。由于橋梁工程可以滿足檢測的表面僅有一個，檢測人員決定在檢測表面設(shè)置10個測區(qū)，同時將160個回彈測試點設(shè)置在各個測區(qū)之中。簡言之，就是每個測區(qū)均設(shè)置16個測點，在回彈測試點設(shè)置完成后，需要設(shè)置超聲測點，每個測區(qū)的超聲測量均為3個。（4）計算和測量回彈值。檢測人員利用回彈設(shè)備對測區(qū)進行回彈檢測，回彈沖擊的次數(shù)為80次，每個測區(qū)為8次，每次沖擊獲得2個回彈值，每個測區(qū)所獲得的回彈值數(shù)量為16個，按照大小將其排序，然后遵循5～12的標準進行取值，取值的數(shù)量為10組，然后求得平均值，這個值就是最終回彈值，公式如下：

上述公式中，平均回彈值由Rm表示；第I個測區(qū)的回彈值由Ri表示；

如果回彈值在非水平狀態(tài)下獲取，在計算回彈值時，需要依據(jù)下述修正公式：

（5）計算和檢測超聲聲速值。在計算和檢測超聲聲速值時，應(yīng)將下述公式作為依據(jù)：

上述公式中，檢測區(qū)域的超聲波速度值由V表示，單位是km/s；超聲波測量距離由S表示，單位是mm；檢測區(qū)域超聲波速度傳播時間由Tm表示，所選測量點為3個，分別由t1、t2和t3表示。

考慮到混凝土板底面是超聲波測量點的布置區(qū)域，需應(yīng)用下述公式加以修正：

該公式中，修正后的檢測區(qū)域超聲波速度由Va表示；修正系數(shù)由βv表示。通常情況下βv有兩種取值，分別為1.034和1.0。前者適用于混凝土澆灌底面，而后者適用于混凝土澆筑側(cè)面。（6）混凝土強度測定。在檢測橋梁工程混凝土抗壓強度過程中，需要將混凝土的齡期控制在1000d之內(nèi)，否則超聲波回彈綜合法就無法發(fā)揮應(yīng)有的效果。但由于專業(yè)檢測人員數(shù)量較少，故檢測單位檢測人員多為臨時人員，未經(jīng)過培訓(xùn)上崗。在實際檢測過程中通常不注重混凝土的齡期，導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用效果不盡人意。檢測部門應(yīng)對這種情況進行強調(diào)，在源頭上保障檢測質(zhì)量。

3 結(jié)論

綜上所述，超聲波回彈綜合法作為一種先進的檢測方法，將其應(yīng)用于混凝土抗壓強度檢測之中具有良好的效果。但在實際應(yīng)用階段，需要關(guān)注影響因素和注意事項，并遵循標準的操作流程，從而保證檢測結(jié)果的準確性。