超聲—回彈綜合法在檢測導流工程中的應用

楊 萌，劉 甦，王錦龍

（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013）

導流工程攔河閘位于東魚河干流樁號11+100處，該工程機架橋排架為C30 F150鋼筋混凝土結構，排架柱尺寸為4 500 mm×500 mm×500 mm。受建管單位委托，對排架框架柱混凝土抗壓強度進行了抽樣檢測。

1 檢測原理

超聲—回彈綜合法即采用混凝土超聲波檢測儀和混凝土回彈儀，在結構混凝土同一測試區域分別測出超聲傳播速度V和回彈值N，利用事先建立的相關曲線推定混凝土強度R。實踐證明，聲速V和回彈值N合理綜合后，能消除原來影響R～N和R～V關系中的許多因素，使測試精度得到提高，使綜合法的R～V～N關系有更廣泛的適應性和更高的精度。

2 影響因素

采用超聲—回彈綜合法測定混凝土抗壓強度，不僅涉及混凝土表面硬度，還涉及到混凝土內部密實度和勻質性，應根據其影響程度分別進行修正。

1）水泥品種影響。在相同條件下，不同水泥品種對混凝土強度與回彈曲線R～N影響較小，對強度與聲速曲線R～V雖有一定影響，但不顯著。由于水泥品種不同而造成在28 d以前的某一齡期區間強度不同。因此現場檢測中一般選擇混凝土到達28 d齡期后再進行測試。

2）粗骨料品種和粒徑影響。粗骨料在混凝土中起著骨架作用，且占有較大比例。碎石與卵石的表面情況完全不同：碎石因表面粗糙，與砂漿的界面黏結較好，因而混凝土的強度也高；卵石則因表面光滑而影響黏結，混凝土強度較低。試驗表明，若以卵石混凝土為基礎，則碎石混凝土所推算的強度平均約偏高25%左右。當粗骨料用量變化時，聲速和回彈值均隨粗骨料用量的增加而增加。試驗證明，當石子粒徑<4 cm時，影響不顯著，可不予考慮修正；當石子粒徑>4 cm時，影響顯著，應予以修正。

3）換能器與構件的耦合。由于被測混凝土的表面粗糙不平，當換能器輻面與之接觸時有空氣夾層阻隔其間。因此需要在換能器與混凝土之間加上耦合劑填充于二者之間，排除了空氣形成的耦合層。測試過程中，由于測試者主觀上不重視，測點耦合層沒有涂抺均勻，未排掉空氣，將會有部分超聲波被反射，部分超聲波先通過夾層中空氣后再進入混凝土，將延遲超聲波的傳播時間，使聲速值變小，影響測試精度。因此測試中操作者的熟練程度也不容忽視。

3 檢測應用

2010年5月對排架框架柱進行了現場測試。采用超聲—回彈綜合法檢測框架柱的第2排、第7排、第10排、第13排、第16排混凝土抗壓強度。

3.1 設備及測點布置

測試設備包括：ZC3一A型混凝土回彈儀、NM—4A型超聲波檢測儀、JCl0型讀數顯微鏡、米尺等。檢測共布置了50個測區，詳如表1。

3.2 測試步驟

1）碳化深度測定。首先用l%酚酞乙醇試液和混凝土碳化深度測試儀對各測區的碳化層深度進行測量。測試結果表明，排架框架柱碳化深度為零。

2）回彈測試。采用回彈儀對排架框架柱雙面對測，即在構件測區內超聲波的發射和接收面各彈擊8個點。測點均勻布置，避開外露的石子和氣孔。對隱藏在表層下的石子和氣孔，測值明顯變異的予以舍棄，并補充測點。測區的回彈值從16個測點的讀數中分別剔除3個最大值和3個最小值，然后將余下的10個回彈值按下式計算測區平均回彈值式中為測區平均回彈值，精確至0.1；Ni為第i個測點的回彈值。

表1 超聲—回彈綜合法檢測測區的布置

3）超聲測試。在排架框架柱每個測區布置3個測點，測得3個聲時值ti，再按《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》(CECS02—2005)附錄B進行修正，求得修正后的對測時混凝土聲速值Va。超聲測試點布置在同一個測區的回彈值測試面上，但探頭安放位置未與彈擊點重疊。

3.3 測試結果

根據每個測區測試的回彈值N和聲速V，按《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》中碎石粗骨料混凝土的基準公式。式中：fccu,i為第i個測區混凝土抗壓強度換算值（MPa），精確至0.1 MPa。計算結果如表2。

表2 排架框架柱混凝土抗壓強度檢測結果

4 結語

采用超聲—回彈綜合法對導流工程攔河閘排架框架柱進行混凝土強度測試，從實測結果及數據分析來看：混凝土強度滿足設計強度要求，內部結構均勻、密實完整，質量良好，可以安全使用。