超聲—回彈綜合法在檢測導(dǎo)流工程中的應(yīng)用

楊 萌，劉 甦，王錦龍

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟南 250013）

導(dǎo)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)混凝土同一測試區(qū)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(guān)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(guān)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(guān)系有更廣泛的適應(yīng)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(nèi)部密實度和勻質(zhì)性，應(yīng)根據(jù)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(qū)間強度不同。因此現(xiàn)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(jié)較好，因而混凝土的強度也高；卵石則因表面光滑而影響?zhàn)そY(jié)，混凝土強度較低。試驗表明，若以卵石混凝土為基礎(chǔ)，則碎石混凝土所推算的強度平均約偏高25%左右。當(dāng)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(dāng)石子粒徑<4 cm時，影響不顯著，可不予考慮修正；當(dāng)石子粒徑>4 cm時，影響顯著，應(yīng)予以修正。

3）換能器與構(gòu)件的耦合。由于被測混凝土的表面粗糙不平，當(dāng)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(yīng)用

2010年5月對排架框架柱進行了現(xiàn)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(shè)備及測點布置

測試設(shè)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(shù)顯微鏡、米尺等。檢測共布置了50個測區(qū)，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(qū)的碳化層深度進行測量。測試結(jié)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(gòu)件測區(qū)內(nèi)超聲波的發(fā)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(qū)的回彈值從16個測點的讀數(shù)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(qū)平均回彈值式中為測區(qū)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(qū)的布置

3）超聲測試。在排架框架柱每個測區(qū)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(shù)規(guī)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(qū)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(jié)果

根據(jù)每個測區(qū)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(shù)規(guī)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(qū)混凝土抗壓強度換算值（MPa），精確至0.1 MPa。計算結(jié)果如表2。

表2 排架框架柱混凝土抗壓強度檢測結(jié)果

4 結(jié)語

采用超聲—回彈綜合法對導(dǎo)流工程攔河閘排架框架柱進行混凝土強度測試，從實測結(jié)果及數(shù)據(jù)分析來看：混凝土強度滿足設(shè)計強度要求，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、密實完整，質(zhì)量良好，可以安全使用。