超声回弹法评测混凝土强度

(一)简介

所谓综合法,就是采用两种或两种以上的测试方法得到两组测值,分别同混凝土强度建立关系,超声回弹综合法就是其中的一种。其是根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土抗压强度的方法,由罗马尼亚建筑及建筑经济科学院于1966年首先提出。我国于1988年实施《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02—1998)^[1]。

超声法和回弹法,是根据混凝土的两个不同性质来检测混凝土强度的。前者是依据混凝土的密度,后者是依据混凝土的表面硬度。回弹值只反映混凝土表层的情况,而超声测强也有一定的局限性,其声速只反映材料的弹性性质,不能全面反映混凝土强度涉及的多种材料的指标。有资料表明,若以95%可信度水平来衡量现场混凝土预测的最大精度,则超声法误差约为20%。

超声回弹综合法建立在回弹值和超声波传播速度与混凝土的抗压强度之间相互联系的基础之上,即用回弹值和声波的传播速度综合反应混凝土的抗压强度。综合法可以减弱或消除单一方法使用时的某些影响。例如,龄期和湿度,随着混凝土龄期的增长其表面会硬化,加上混凝土表面碳化结硬,使回弹值偏高;对于湿混凝土,则表面硬度降低,回弹值偏低。而对于超声法来讲,情况则相反,随着龄期的增长,混凝土内部趋于干燥,传播速度偏低;对于湿混凝土,声波的传播速度要比在干燥混凝土中快得多。采用综合法后,混凝土龄期和湿度的影响可以减弱,因此,对于已失去混凝土组成原始资料的长龄期混凝土构件,采用综合法评定其抗压强度有较好效果。

(二)影响因素分析

超声回弹综合法的影响因素比声速或回弹单一参数法少。各因素的影响见表4.5-14。

表4.5-14　超声回弹综合法的影响因素

(三)检测

1.仪器选择

采用低频超声波检测仪,配置50～100kHz的换能器,测量混凝土中的超声波声速值;采用弹击锤冲击能量为2.207J的混凝土回弹仪,测量混凝土回弹值。

2.测点布置

回弹值测试测区与测点布置同回弹检测法。

超声测点应布置在回弹检测同一测区内,每一测区布置3个测点。超声测试宜优先选用对测或角测,当不具备对测与角测条件时,可选用单面平测。

3.测试

超声测试时,换能器辐射面应通过耦合剂与混凝土测试面良好耦合。声时测试应精确至0.1μs,测距应精确至1.0mm。

具体方法同前。

(四)混凝土强度推定

1.声速值的修正

当在混凝土浇筑方向的侧面对测时,测区混凝土声速代表值应根据该测区中3个测点的混凝土声速值,按式(4.5-23)修正:

式中 vd——对测测区混凝土中声速代表值(km/s);

li——第i个测点的超声测距(mm);

ti——第i个测点的声时读数(μs);

t0——声时初读数(μs)。

当在混凝土浇筑的表面或底面测试时,测区声速代表值应按式(4.5-24)修正:(www.xing528.com)

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,取1.034。

2.测区强度计算

(1)测强曲线。混凝土抗压强度换算值可采用专用测强曲线、地区测强曲线或全国测强曲线计算。使用超声—回弹综合法检测混凝土抗压强度的地区和部门,宜制定专用测强曲线或地区测强曲线,经审定和批准后实施。各检测单位应按专用测强曲线、地区测强曲线、全国测强曲线的次序选用测强曲线。

(2)全国统一测区混凝土抗压强度换算可按下式计算:

式中 ——第i个测区的混凝土抗压强度换算值(MPa),精确至0.1MPa;

Rai——第i个测区修正后的测区回弹代表值;

vai——第i个测区修正后的测区声速代表值。

当无专用测强曲线或地区测强曲线时,按《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(T/CECS02-2020)附录E的有关规定通过验证后,可按该规程附录F的有关规定对测区混凝土抗压强度进行换算,也可按该规程第6.2.1条的规定进行计算。

(3)专用测强曲线或地区测强曲线。

1)专用测强曲线或地区测强曲线应按《超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(T/CECS02-2020)附录G的有关规定制定。

2)专用测强曲线或地区测强曲线的抗压强度平均相对误差(δ)、相对标准差(er)应符合下列规定:

①专用测强曲线的平均相对误差(δ)不应大于10%,相对标准差(er)不应大于12%;

②地区测强曲线的平均相对误差(δ)不应大于11%,相对标准差(er)不应大于14%;

③平均相对误差(δ)、相对标准差(er)应按式(4.5-26)、式(4.5-27)计算。

式中 δ——平均相对误差(%),精确至0.1%;

er——相对标准差(%),精确至0.1%;

——第i个立方体试件的混凝土抗压强度换算值(MPa),精确至0.1MPa;

——第i个立方体试件的混凝土抗压强度实测值(MPa),精确至0.1MPa;

n——制定回归方程式的试件数。

3)专用测强曲线或地区测强曲线应与制定测强曲线相同的混凝土相适应,不得超出测强曲线的适用范围。

3.混凝土强度推定

混凝土强度推定同超声波法。