基于超声回弹综合法的混凝土强度检测研究

摘要：本研究聚焦于超声回弹综合法在混凝土强度检测领域的应用。通过分析该方法的应用原理，结合具体工程案例，提出超声回弹综合法在混凝土强度检测中具体应用的对策。通过实践研究表明，在混凝土强度检测过程，运用超声回弹综合法是高效的，其检测结果具有一定的参考价值，能为工程建设提供数据支持，对保障工程项目混凝土结构的质量安全具有重要意义。

关键词：超声回弹综合法；混凝土强度；检测方法

引言

随着工程项目的不断增多，混凝土施工质量备受人们关注，为了进一步落实混凝土强度检测工作，技术人员需要从实际工程项目出发，针对性的进行有效的检测技术方法运用，从而提高对混凝土强度的分析，为工程建设提供有效数据保证。通过进一步研究，本文基于对超声回弹综合法的探索，分析了该方法的应用方法，旨在为混凝土强度检测工作开展提供有效建议。

1超声回弹综合法混凝土强度检测原理

超声回弹综合法是一种非常高效的混凝土无损检测方法，此方法在运用过程，基于对混凝土物理力学特质的分析，运用超声声速与回弹值进行数据分析。混凝土是一种复合型材料，混凝土的内部结构非常密实，通过超声在其内部的传播速度，结合表面回弹性能，可以准确的分析出混凝土的强度。混凝土检测时，超声的声速与混凝土的弹性模量、密实度等因素有着密切的关系，当密实度高时，超声在混凝土中的传播速度快；反之，声速则慢。以此得到检测数据。具体检测原理如图1所示。

回弹值反映的是混凝土表面的硬度，而表面硬度与混凝土强度之间存在一定的对应关系。在一定范围内，混凝土强度越高，表面硬度越大，回弹值也就越高。超声回弹综合法正是利用了这两种参数与混凝土强度的相关性，通过建立超声声速、回弹值与混凝土强度的数学关系模型，来推算混凝土的实际强度。这种综合考虑两种参数的方法，能够弥补单一参数检测的局限性，提高检测结果的准确性和可靠性。例如，当混凝土存在内部缺陷（如空洞、疏松等）时，仅依靠回弹值检测可能无法准确反映混凝土的真实强度，而超声声速能够有效检测到这些内部缺陷，两者结合就能更全面地评估混凝土强度。

2超声回弹综合法混凝土强度检测案例分析

2.1案例概况

本次案例为位于上海市浦东新区的某建筑项目。该项目处于城市核心商圈，周边人流量大，建筑建成后将集购物、餐饮、娱乐、办公等多种功能于一体。

2.1.1工程概况

建筑规模：建筑平面呈较为规整的长方形，长度为180米，宽度为100米，地上20层，地下3层，建筑高度达到90米，总建筑面积达15万平方米。

基础类型：采用桩基础，桩基础深入地下持力层，桩径为1.2米，桩长根据不同区域地质条件在30—40米不等，有效保证了建筑在复杂地质条件下的稳定性和承载能力。

2.1.2房屋建筑结构概况

该建筑为现浇钢筋混凝土框架结构，竖向承重体系由框架柱和框架梁组成，横向通过次梁和楼板形成完整的受力体系。混凝土设计强度等级主要为C30和C35。C30混凝土主要应用于梁、板等结构构件，这些部位主要承受弯曲和部分剪力，对混凝土的抗压和抗拉性能有一定要求；C35混凝土则多用于柱等承受较大荷载的关键部位，柱作为主要竖向承重构件，需具备更高的强度和稳定性以承载上部结构传来的巨大荷载。

2.1.3超声回弹综合法检测实施

在施工过程中，为了保证混凝土结构符合设计要求，对已浇筑的构件进行了超声回弹综合法检测，检测过程选取不同楼层，不同的位置，包括典型的梁、板、柱等位置，这样可以保证检测数据的准确性。

2.2检测方法与设备介绍

本次检测总共选取了80个混凝土构件。划分检测批次时，主要依据混凝土的设计强度等级、浇筑时间以及构件类型。将设计强度等级相同、浇筑时间相近且类型一致的构件划分为同一批次，这样一共划分成了4个检测批次。其中，C30强度等级的梁、C30强度等级的板、C35强度等级的柱以及其他特殊部位构件各为一批，以此保证每一批次内的构件具有相似的特性，从而让检测结果更具参考价值和可比性。检测严格遵循《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS 02：2005）执行。在测点布置方面，针对梁、板等水平构件，在其表面每隔250mm设置一个测点，每个梁、板构件表面均匀设置12个测点，同时避开钢筋、预埋件等可能干扰检测结果的部位；对于柱等竖向构件，在不同高度位置的四个侧面均匀布置测点，共设置5个高度位置，每个高度位置在四个侧面各设置1个测点，所以每个柱构件共计设置20个测点，以此确保检测工作全面且具有代表性。对于每个测点，先使用回弹仪测量其回弹值。本次使用的回弹仪为HT225A型，其冲击能量为2.207J，符合国家标准对回弹仪的性能要求，具有精度高、稳定性好的特点。在操作回弹仪时，严格遵循垂直于测试面、缓慢施压、准确读数的原则。操作人员将回弹仪的弹击拉簧拉伸至规定长度，使其具备标准的冲击能量，然后将回弹仪垂直抵紧测试面，缓慢均匀地施压，当弹击锤冲击弹击杆后，回弹仪的指针在刻度尺上显示出回弹值，操作人员准确读取并记录该数值。随后，在同一测点处使用超声检测仪测量超声声速，涂抹超声换能器的耦合剂后进行测量。测量超声声速过程，需要将两个超声换能器相对放置，确保在测点的两侧，通过仪器发射的超声脉冲信号，获取其在混凝土中的传播时间，以此得到测量结果。

2.3数据收集与处理过程

在每个测点测量完成后，现场检测人员对记录结果进行收集统计，此过程要去除3个最大值和3个最小值，之后在进行计算，将剩余回弹值的平均值作为该测点的回弹代表值。超声声速则直接取测量值。但由于测试面状态、混凝土浇筑方向不同，在处理测量数值过程需要对数据进行修正。在数据处理过程中，可以借助专业的数据处理软件SPSS进行统计，分析具体的测量结果。通过使用软件的绘图功能，对回弹值－超声声速－混凝土强度之间的关系进行图示，使用曲线拟合的方法，构建数学关系模型，这样可以准确得到与混凝土强度相关的关系曲线，以便于技术人员准确的了解三者之间的内在联系，为工程建设提供数据支持。

2.4强度计算结果与分析

根据建立的超声回弹综合法测强曲线，将修正后的回弹代表值和超声声速代入相应的计算公式，计算出每个测点的混凝土强度推定值。本次采用的测强曲线是依据本地常用的混凝土原材料、配合比以及施工工艺，通过大量的试验数据建立的地区专用测强曲线，《上海市超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（DBJ08-223-96）。以提高强度推定的准确性。

对不同强度等级的混凝土构件，分别统计其强度推定值的平均值、标准差和变异系数。对于C30混凝土构件，共检测了300个测点，经计算，强度推定值的平均值为32.5MPa，略高于设计强度等级C30（30MPa），标准差为1.2MPa，变异系数为3.7%，较小的标准差和变异系数表明混凝土质量较为均匀，施工过程中的原材料控制、配合比执行以及振捣等施工工艺控制较好，混凝土的离散性较小。

而对于C35混凝土构件，检测了200个测点，部分测点的强度推定值略低于设计强度等级，强度推定值的平均值为34.2MPa，标准差为2.5MPa，变异系数为7.3%，相对较大的标准差和变异系数显示混凝土质量的离散性较大。进一步深入分析发现，这些强度推定值较低的测点主要集中在部分柱构件上。通过查阅施工记录和现场勘查，推测可能是由于混凝土浇筑过程中振捣不密实，导致柱构件内部存在局部蜂窝、孔洞等缺陷，影响了混凝土的整体强度。同时，也不排除原材料在批次之间存在一定差异，虽然在允许范围内，但对混凝土强度产生了一定的影响。在对原材料供应商提供的材料检验报告进行详细核查后发现，水泥的部分批次安定性指标处于合格范围的边缘，这可能是导致C35混凝土强度离散性大的原因之一。

2.5检测结果验证与应用

为验证超声回弹综合法检测结果的准确性，选取部分混凝土构件进行钻芯取样。此次芯样钻取工作严格按照相关标准执行，批次划分依据主要为混凝土的设计强度等级、超声回弹综合法检测出的强度推定值情况以及构件类型。将设计强度等级相同、强度推定值表现相近（异常或正常）且构件类型一致的划分为同一批次，共分为4个批次：C30强度推定值异常的梁、板构件为一批；C30强度推定值正常的梁、板构件为一批；C35强度推定值异常的柱构件为一批；C35强度推定值正常的柱构件为一批。

按照上述划分，共钻取芯样30个。其中，C30混凝土构件10个，在强度推定值异常的C30构件批次中钻取5个，在强度推定值正常的C30构件批次中钻取5个；C35混凝土构件20个，在强度推定值异常的C35构件批次中钻取10个，在强度推定值正常的C35构件批次中钻取10个。芯样的直径为100mm，高度为100mm，满足标准要求。对芯样进行加工处理后，在压力试验机上进行抗压强度试验，得到芯样的抗压强度试验结果。将芯样的抗压强度试验结果与超声回弹综合法的强度推定值进行对比，对比结果显示，两者之间的误差在允许范围内，平均相对误差为4.8%，满足《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中规定的误差要求，表明超声回弹综合法的检测结果可靠。

根据检测结果，对于强度符合要求的构件进行继续使用，并完成后续的施工流程，如模板安装、钢筋绑扎等，这样不仅不影响施工进度，也可以保证施工质量。对于强度略低于的构件，需要进一步论证，并针对性的进行加固，采取更加高效并且安全的方式，确保混凝土结构的安全性。检测的数据要实时进行传输，确保施工单位能够严格按数据进行混凝土材料的配比，保证混凝土施工的各个流程都严格按规范进行，避免发生类似问题。从研究对比来看，一般回弹法仅依靠混凝土表面回弹值推定强度，易受表面状态、碳化深度等因素影响，误差相对较大。而超声回弹法综合考虑了混凝土内部密实度（通过超声声速反映）和表面硬度（回弹值反映），能更全面地评估混凝土强度。在复杂施工环境和多样化原材料使用的情况下，超声回弹法在准确性和稳定性上优势明显，更适合本项目这类大型商业综合体建筑混凝土强度检测，为工程质量把控提供了更可靠的技术支撑。

结论：

超声回弹综合法在混凝土检测中的运用能保证检测结果的准确性，在实际工程项目中，检测时要严格按标准操作，准确的布置检测点，重视数据的修正，以此得到精确的混凝土强度推定值。案例分析表明，借助该检测技术可以进一步发现混凝土结构中存在的问题，并为工程建设质量控制提供有效保证。通过对检测结果的研究对比，也进一步证明了超声回弹综合法应用的可行性。然而，作为检测技术人员，也要明确超声回弹综合法也存在一定的局限性，在今后的检测工作中，需要不断探索更加科学有效的检测技术，以此更加准确的评估混凝土结构的质量和性能。

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