路面水泥混凝土抗压强度超声回弹法测试

混凝土超声波检测仪的技术性能应符合《混凝土超声波检测仪》（JG/T 5004）的规定，不论是模拟式还是数字式的，均应通过正式的技术鉴定，并具有产品合格证和仪器检定证。

因为超声波在钢中的传播速度远高于在混凝土中的传播速度，所以测试时尽量避免两个换能器的连线与混凝土中布设的钢筋方向一致，保持 40°～50° 的夹角比较理想，同时换能器与混凝土之间的耦合状况直接关系到测试结果的准确性，耦合剂应充满耦合面，换能器与混凝土越密贴紧密越好。

1.适用范围

本方法适用于采用回弹仪、超声波检测仪在现场对水泥混凝土路面按综合法快速测试，并利用测强曲线方程推算混凝土的抗弯强度，不作为仲裁试验或工程验收使用。不适用于下列情况的水泥混凝土：

（1）隐蔽或外露局部缺陷区。

（2）裂缝或微裂区（包括路面伸缩缝和工作缝）。

（3）路面角隅钢筋和边缘钢筋处，特别是超声波与钢筋方向相同时。

（4）距路面边缘小于 100 mm 的部位。

2.仪具与材料技术要求

（1）超声波检测仪：有良好的稳定性，仪器具有示波屏显示及手动游标测读功能。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；声时显示调节在 20～30 μs范围内时，2 h 内声时显示的漂移不得大于±0.2 μs。超声波在空气中传播的计算声速与实测声速值相比，误差为±0.5%。

（2）换能器：为厚度振动形式压电材料，其频率在 50～100 kHz 范围内，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，有较好的黏性且不流淌的材料，通常采用黄蜡油，凡士林等。

（4）回弹仪：仪器应符合下列规定：

① 水平弹击时，在弹击锤脱钩的瞬间，回弹仪的标称动能应为 2.207 J。

② 弹击锤与弹击杆碰撞的瞬间，弹击拉簧处于自由状态，此时弹击锤起点应位于刻度尺的零点处。

③ 在洛氏硬度为 HRC（60±2）的钢砧上，回弹仪的率定值应为 80±2。

④ 数字显示式回弹仪应带有指针直读示值系统，数字显示的回弹值与指针直读示值相差不应超过 1。

（5）手持砂轮。

（6）其他：油污清洗剂、毛刷、抹布等。

3.准备工作

（1）确认水泥混凝土的密度为 (1.9～2.5) g/cm3，板厚大于 100 mm，龄期大于 14 d，强度已达到设计强度 80% 以上，环境温度为（－4～40）°C。

（2）进行回弹仪的率定。

（3）测区和测点布置：

① 确定测试的混凝土板。均匀布置 10 个测区，每个测区不宜小于为 150 mm×550 mm，测试面应清洁、干燥、平整，不得有蜂窝、麻面，对浮浆和油垢以及粗糙处应清冼或用砂轮片磨平，并擦净残留粉尘。

② 每个测区的测点宜在测区范围内均匀分布（见图 3.8.1），但不得布置在气孔或外露石子上，相邻两测点的距离不宜小于 30 mm。

图3.8.1　回弹值测点分布图（单位：mm）

4.测试步骤

（1）用回弹仪对每个测区的16个测点进行回弹值的测定。

（2）超声声时值测量

① 在进行回弹值测试的同一测区内布置三条测轴线（图3.8.2），作为换能器布置区。

② 在换能器放置处抹上耦合剂。测量超声声时值时，耦合剂应与建立测强曲线时所使用的耦合剂相同。

③ 将换能器分别放置在轴线Ⅰ的测点1及测点2处，换能器与路面混凝土应充分接触，耦合良好，发射和接收两换能器直径与测轴线重合，边缘与测距线相切。超声波仪振幅应调到规定振幅（25～30 mm）。测读声时为 t11，准确至 0.1 μs。

④ 放置在1点处的换能器不动，将放置在2处的换能器移置测点3处，再读声时为t12，准确至0.1 μs。

⑤ 按上述方法测量测轴线Ⅱ、Ⅲ，分别得声时为 t21、t22、t31、t32。

图 3.8.2 换能器布置图（单位：mm）

5.计 算(www.xing528.com)

（1）按以下 4 式计算测区的超声波声速，准确至 0.01 km/s。

式中 vi1——第i条测轴线 1 点与 2 点 350 mm 测距声速，km/s，i＝1～3；

vi2——第 i 条测轴线 1 点与 3 点 450 mm 测距声速，km/s，i＝1～3；

vi——第i条测轴线平均声速，km/s；

v——测区平均声速，km/s；

ti1——第 i 条测轴线 350 mm 测距声时，μs；

ti2——第 i 条测轴线 450 mm 测距声时，μs。

当 3 条测轴线平均声速vi中有两条测轴线平均声速与测区的平均声速v之差都超过测区平均声速的15% 时，该测区检测结果无效，应重新选择测区测试。

（2）混凝土抗弯强度推算。

① 专业测强曲线的确定：

取用与路面混凝土相同的原材料，设计几种不同水灰比的混凝土配合比（一般设计4种配比，其中包括路面施工时的配合比），对每种配合比成型 150 mm×150 mm×550 mm的梁式试件（不少于 6 个），在标准条件下养护 28 d 后，按上述方法进行超声及回弹测试，并按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30—2005）进行抗弯强度试验，再用二元非线性方程按式（3.8.8）回归，确定回归系数，得出测强曲线方程，相对标准误差 er应不大于12%。

式中 Rf——混凝土抗弯强度，MPa；

v——超声声速，km/s；

N——回弹强度值；

a，b，c——回归系数。

相对误差按式（3.8.9）计算：

式中 er——相对标准误差，%；

Rf′i——第 i 块试件实测抗弯强度，MPa；

Rfi——第 i 块试件由超声、回弹推算的抗弯强度，MPa；

n——试件数（按单块计）。

② 混凝土路面抗弯强度推定：

a.每一段（或子段）中每一幅为一个单位作为抗弯强度评定对象。

b.评定抗弯强度第一条件和第二条件值按式（3.8.10）、（3.8.11）计算。

式中 Rn1——抗弯强度第一条件值，MPa，准确至 0.1 MPa；

Rn2——抗弯强度第二条件值，MPa，准确至 0.1 MPa；

Sn——抗弯强度标准差，MPa，按式（3.8.12）计算，准确至 0.1 MPa：

Rn——抗弯强度平均值，MPa，按式（3.8.13）计算，准确至 0.1 MPa：

n——测区数；

m——合格判定系数值，当 n＝10～14 时，m＝1.70；n＝15～24 时，m＝1.65；n≥25时，m＝1.60。

③ 按式（3.8.14）以第一条件值及第二条件值中的小者作为混凝土抗弯强度评定值RN。

式中 RN——混凝土抗弯强度评定值，MPa，准确至 0.1 MPa。