超声回弹综合法检验混凝土强度

超声回弹综合法是采用带波形显示器的低频超声波检测仪,并配置频率为50 ~100 kHz的换能器,测量混凝土中的超声波声速值,结合采用标准能量为2.207 J 的混凝土回弹仪测量回弹值,根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土强度的方法。 超声回弹综合法是20 世纪60 年代研究开发出来的一种无损检测方法。 该方法采用回弹仪和混凝土超声检测仪,在结构混凝土同一测区,测量反映混凝土表面硬度的回弹值R,并测量超声波穿透试件内部的声速值v,然后用已建立起来的测强公式综合推定该测区混凝土抗压强度。 这样能有效减少龄期和含水率的影响,综合回弹和超声两者的优点,能比较全面地反映结构混凝土的实际质量。与单一方法比较,超声回弹综合法具有测试精度高、适用范围广的特点,受到工程界的广泛认可,已在我国建工、市政、铁路、公路系统广泛应用。

超声回弹综合法检测混凝土强度也是对常规检验补充的一种办法。 当对结构的混凝土强度有怀疑时,可按此办法进行检验,以推定混凝土的强度,作为处理其质量问题的依据。 超声回弹综合法对原材料质量满足现行国家标准、强度10 ~70 MPa、自然养护、龄期7 ~2 000 d的水泥混凝土适用,但仍不能适用于表里性能不一致的结构混凝土。

1)仪具与材料技术要求

①超声波检测仪:有良好的稳定性,具有示波屏显示及手动游标测读功能。 声显示应清晰稳定,声时范围应为0.5 ~9 999 μs,测试精度为0.1 μs;超声波在空气中传播的计算声速与实测声速值相比,误差不大于±0.5%;在1 h 内每5 min 测读一次的声时最大允许误差不超过±0.2 μs。

②换能器:频率为50 ~100 kHz,实测频率与标称频率相差不大于±10%。

③耦合剂:采用易于变形,有较大的声阻,有较好黏性且不流淌的材料,通常采用黄腊油、凡士林等。

④回弹仪:应符合现行规程的有关要求。

⑤手持砂轮。

⑥其他:油污清洗剂、毛刷、抹布等。

2)测区回弹值及声速值的测量原则

①测区布置规定:

a.当按单个构件检测时,应在构件上均匀布置测区,每个构件上的测区数不应少于10 个;

b.对同批构件按批抽样检测时,构件抽样数应不少于同批构件的30%,且不少于10 件,每个构件测区数不应少于10 个;

c.对长度小于或等于2 m 的构件,其测区数可适当减少,但不应不少于3 个。

②当按批抽样检测时,符合下列条件的构件才可作为同批构件:

a.混凝土强度等级相同;

b.混凝土原材料、配合比、成型工艺、养护条件及龄期基本相同;

c.构件种类相同;

d.在施工阶段所处状态相同。

③构件的测区,应满足下列要求:

a.测区优先布置在构件混凝土浇筑方向的侧面。

b.测区均匀分布,相邻两测区的间距不宜大于2 m。

c.测区避开钢筋密集区和预埋件。

d.测区尺寸为200 mm×200 mm。

e.测试面应清洁、平整、干燥,不应有接缝、饰面层、浮浆和油垢,并避开蜂窝、麻面部位,必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处,并擦净残留粉尘。

f.对测试时可能产生颤动的薄壁、小型构件,应进行固定。 结构或构件上的测区应注明编号,并记录测区位置和外观质量情况。

④结构或构件的每一测区,宜先进行回弹测试,后进行超声测试。(www.xing528.com)

⑤非同一测区内的回弹值及超声声速值,在计算混凝土强度换算值时不得混用。

3)回弹值的计算

超声回弹综合法中,回弹值的测试和计算与回弹法相同。

4)超声声速值的测量与计算

①超声测点应布置在回弹测试的同一测区内,每一测区布置3 个测点。 超声测试宜优先采用对测。 当被测构件不具备对测条件时,可采用角测。

②测量超声声时值时,应保证换能器与混凝土耦合良好。

③先测定声时初读数t0,再进行声时测量,读数应精确至0.1 μs; 超声测距测量应精确至1.0 mm,且测量误差不应超过±1%;检测过程中如更换换能器或高频电缆,应重新测定声时初读数t0。

④当在混凝土浇筑方向的侧面对测时,测区混凝土中声速代表值应根据该测区中3 个测点的混凝土中声速值,按下列公式计算:

式中　v——测区混凝土中声速代表值,km/s,精确至0.01 km/s;

li——第i 个测点的超声测距,mm,角测时测距按相应规程计算;

ti——第i 个测点的声时读数,μs;

t0——声时初读数,μs。

⑤在混凝土浇筑的顶面或底面测试时,测区声速代表值应按下列公式修正:

式中　va——修正后的测区混凝土中声速代表值,km/s;

β——超声测试面的声速修正系数,在混凝土浇筑的顶面和底面间对测或角测时,β 取1.034。

5)混凝土强度的推定

①结构或构件中第i 个测区的混凝土抗压强度换算值,在求得修正后的测区回弹代表值Rai和声速代表值vai后,采用规定的测强曲线换算而得。

②混凝土强度换算值可采用专用测强曲线、地区测强曲线、全国测强曲线计算。 当无专用或地区测强曲线时,可由混凝土抗压强度换算表换算,也可按全国统一测区混凝土抗压强度换算公式计算:

③当结构或构件所采用的材料及其龄期与制定测强曲线所采用的材料及其龄期有较大差异时,可采用在构件上钻取的混凝土芯样或同条件试块对测区混凝土强度换算值进行修正。 对同一强度等级混凝土修正时,芯样数量不应少于6 个,公称直径宜为100 mm,高径比应为1。 芯样应在测区内钻取,每个芯样应只加工一个试件。 同条件试块修正时,试块数量不应少于6 个,试块边长应为150 mm。 测区混凝土强度换算值的修正应按下式计算:

④结构或构件混凝土抗压强度推定值fcu,e,应按下列规定确定:

a.当结构或构件的测区抗压强度换算值中出现小于10.0 MPa 时,该构件的混凝土抗压强度推定值fcu,e取小于10.0 MPa。

b.当结构或构件中测区数少于10 个时,应按下列公式计算:

⑤对按批量检测的构件,当该批构件的测区混凝土抗压强度标准差出现下列情况之一时,该批构件应全部按单个构件进行强度推定:

a.该批构件的混凝土抗压强度平均值mf ccu ＜25.0 MPa,标准差Sf ccu ＞4.50 MPa;

b.该批构件的混凝土抗压强度平均值mf ccu ≤50 MPa 且≥25. 0 MPa,标准差Sf ccu ＞5.50 MPa;

c.该批构件的混凝土抗压强度平均值mf ccu ＞50.0 MPa,标准差Sf ccu ＞6.50 MPa。