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超声回弹综合法检测混凝土强度技术应用

摘要:随着建筑市场管理日趋完善,建筑工程施工质量验收统一标准中的十六字指导思想“验评分离,强化验收,完善手段,过程控制”在工程中的具体应用得以实现,“完善手段”这一指导思想在工程质量验收中也就显示出越来越重要的地位;用科学的检测数据来判断,避免减少人为因素的干扰和主观评价的影响,同时监理规范的“平行检查”中增加检测手段控制,这些都为工程质量验收结构完整和使用功能的完善提供保证。

关键字:超声回弹,混凝土,强度,技术应用

上世纪六十年代罗马尼亚的建筑及建筑经济科学研究院,率先提出采用超声回弹综合法对混凝土强度进行检测起,我国从1976年也开始对此方法进行了全面及大量的检测,并于1988年制订了中国工程建设标准化协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 0288)。2005年由中国建筑科学研究院会同有关单位再次对《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》进行了修订,并于2005121日执行《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS 022005。简称《综合法》。为了执行《综合法》,国家规范在《混凝土强度检验评定标准》(GBJ10787)中规定:“当时混凝土试件强度的代表性有怀疑时,可采用从结构或构件中钻取试件的方法或采用非破损检验方法,按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进行推定”。《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2002)中也有规定,“当混凝土试件强度评定不合格时,可采用非破损或局部破损的检验测方法,按国家现行有关标准的规定对结构构件中的混凝土强度进行推定,并作为处理的依据”。

1. 《综合法》的定义及优点

超声回弹检测混凝土强度技术简称“综合法”,是混凝土强度的无损检测中的非破损方法之一。所谓综合法就是采用两种或两种以上的无损检测方法(超声波脉冲速度—回弹值),获取多种物理参量,并建立强度与多项物理参量的综合相关关系,以便从不同角度综合评价混凝土的强度。由于综合法采用多项物理参数,能较全面地反映构成混凝土强度的各种因素,并且还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素,因而它比单一物理量的无损检测方法(回弹法、超声法)具有更高的准确性和可靠性。单一的回弹法和超声法,同一影响因素对不同方法影响程度不同,有的甚至完全相反。例如:当混凝土的强度等级相同,生产工艺和配合比基本相同的混凝土标养试件在用单一的回弹法和超声法进行强度检测时发现,混凝土龄期和混凝土湿度,对回弹法来讲,随着混凝土龄期的增长,混凝土表面硬化,加上混凝土表面结硬,使回弹值偏高,对潮湿混凝土表面硬度降低,回弹值显著偏低。对超声法来讲,情况却相反,随着龄期增长,混凝土内部逐渐趋于干燥,传播速度偏低,对潮湿混凝土传播速度要比干燥混凝土要快。如果将两种单一方法结合后,混凝土龄期和湿度的影响可以相互抵消而不加考虑了。这样,综合法正是利用了两种对构件损伤最小,一个利用构件内部的物理指标,一个从表面硬度着手,起到由表至内多侧面综合反应混凝土抗压强度,正因为是多侧面反应混凝土强度指标,故有较好的相关性,另外,综合法和半破损法的钻芯法相比也有一定的优点,钻芯法由于要造成结构或构件局部结构破坏,不宜在一结构中大面积使用。这样“超声波脉冲速度—回弹值”综合法成了混凝土强度无损检测技术的一个重要发展方法。

某工程实例:存在问题检测结果(综合法的比较)

试件

编号

测定强度fcu(MPa)误差(er%试件综合法超声法回弹法综合法超声法回弹法2. 《综合法》的工程应用   1)监理工程实践中,常常由于施工控制不严或施工过程中某种意外事故可能影响混凝土的质量,以及发现预留试块的取样、制作、养护、抗压试验等不符合有关技术规程或标准所规定的条款,怀疑预留的试块强度不能代表结构混凝土的实际强度,如:预留试块的丢失、同条件养护和标养不真实,都应优先采用综合法。

2)当需要了解混凝土在施工期间的强度增长情况,以便满足结构或构件的拆模、出养护池、出厂、吊装、预应力筋张拉或放张,以及施工期间负荷对混凝土强度的要求时。如:冬期施工等,都应优先采用综合法。

3)对已建成结构需要进行维修、加层、拆除等决策时,或受灾害性因素影响时,可优先采用综合法对原有混凝土强度进行强度推定,以便提供改建、加固设计时的基本强度参数和其他设计依据。

4)另外,国际上对建筑物结构的检测已扩大到设计基准期内的检测,对混凝土强度部分都应优先采用综合法。

3.建立适合自己的测强曲线

用混凝土试块的抗压强度与无损检测的参数之间建立起来的关系曲线,称为测强曲线。超声回弹综合法测强曲线,是以混凝土试块的抗压强度与超声声速值、回弹值,选择响应的数学来拟合它们之间的相关关系。建立适合自己的测强曲线,采用本地区(或以某一工程为对象)具有代表性的混凝土原材料、成型养护工艺和龄期为基本条件,制作一定数量的试块,进行非破损测试后,再进行破损试验建立的测强曲线。这样建立起来的测强曲线其

现场适应性和强度测试精度均优于统一的测强曲线。另外,在各地区纷纷建立自己的测强曲线时候,保定市也建立起了自己的测强曲线。

4. 《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS022005新增部分工程应用

1)综合法使用的回弹仪和超声波检测仪,必须具有产品合格证及检定证。对于混凝土超声波检测仪,符合《混凝土超声波检测仪》JG/T5004检定要求的模拟式和数字式超声波检测仪,均可用于综合法测试。回弹仪检定有效期为半年,混凝土超声波检测仪有效期为一年。

2)综合法新增加了超声波平测、角测等内容:

角测法:当混凝土被测部位只能提供两个相邻表面时,虽然无法进行对测,但可以采用丁角方法检测。即将一对FS换能器分别耦合于被测构件的两个相邻表面进行逐点测试,两个换能器的轴线形成90°夹角。例如:检测旁边存在墙体、管道等障碍物的混凝土柱子。

平测法。当混凝土被测部位只能提供一个测试表面时,可采用平测法检测。将一对FS换能器置于被测结构同一表面,以一定测试距离进行逐点检测。比如:检测路面、飞机跑道、隧道壁等结构。另外,超声测试宜优先采用对测或角测,当被测构件不具备对测或角测条件时,可采用单面平测法。平测时两个换能器连线与附近钢筋线保持40°~50°夹角,以减少钢筋的影响,超声测距宜在350mm450mm。因为综合法强度换算表中超声波声速是以对测的纵波声速回归计算的,如单面平测大部分接受到的是表面波,不能直接查读强度换算表,需要进行修正后使用强度换算表。

3)在测强曲线的修订中延长测强曲线龄期、增加强度范围、增加高强混凝土和泵送混凝土内容等。规程6.0.16点龄期72000d(原7730d,如超过此龄期时,可钻取混凝土芯样进行修改);第7点混凝土强度:1070MPa(原C10C50),从而使混凝土受检时间、范围得到更广泛的应用。

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