超声波混凝土强度检测方法，非金属超声波检测仪检测混凝土强度应用案例

超声波混凝土强度检测方法，非金属超声波检测仪检测混凝土强度应用案例2.1优点：完全不破坏结构物，不仅仅探测结构物表面，还可探测结构物内部情况，可以测定某些难以接近的结构(如灌注桩) ，无外露面的混凝土结构(如钢管混凝土)。02 超声法测量混凝土强度的优点与测量范围01 超声法检测混凝土抗压强度的基本原理声波在穿越不同密实度的固体时速度是不一样的，这个速度称作声速(v)，密实度越大的固体其声速越大。不同强度等级的混凝土密实度也是不同的，一般来说，同品种的混凝土其密实度越高强度越高，也就是说，穿过混凝土的超声波速度在一定的条件下能够反映出混凝土的抗压强度(f)。通过大量对比试验我们可以得出f-v曲线(声速值与混凝土抗压强度关系曲线)。同理，当利用非金属超声波测试仪从混凝土一处发射出超声波，从另一处接收到声波时，就可测量出声波穿过混凝土两测试点所需要的时间。若已知两测试点的距离(L)和超声波穿过该距离的时间(H)，就可以计算出超声波穿过混凝土时的声速(v)=L

混凝土抗压强度是混凝土质量最基本、最主要的指标。

传统的检验混凝土强度的方法是在混凝土拌和机出口取样制作试件，养护一定龄期后进行破坏性抗压强度试验，以此试验结果代表结构中原体混凝土强度。由于结构上的混凝土与试件在运输、入仓、振捣、养护等一系列后期制作工艺上均有所不同，甚至差别很大，所以，取样试件的代表性一直是个问题

阿莲小姐在本文主要探讨了利用国内常见的非金属超声波检测仪对混凝土构件进行抗压强度检测的可行性、优点和方法。

于是，出现了在混凝土结构原体上的无损害检测强度技术，该技术被称为混凝土的“无损检测技术”。一般来说混凝土强度无损检测在国内有成熟技术规程的方法有回弹法、超声回弹综合法和拔出法。这些方法均是在混凝土原体上进行检测，测试结构有较高的可信程度，其优点是明显的。但是这3种测试方法对混凝土测试面都有较高的平整度和可测试面积要求，在实际应用中难免受到局限。能克服上述局限的检测就是行业人士逐渐接受的纯超声波测试混凝土抗压强度理论。

01 超声法检测混凝土抗压强度的基本原理

声波在穿越不同密实度的固体时速度是不一样的，这个速度称作声速(v)，密实度越大的固体其声速越大。不同强度等级的混凝土密实度也是不同的，一般来说，同品种的混凝土其密实度越高强度越高，也就是说，穿过混凝土的超声波速度在一定的条件下能够反映出混凝土的抗压强度(f)。

通过大量对比试验我们可以得出f-v曲线(声速值与混凝土抗压强度关系曲线)。同理，当利用非金属超声波测试仪从混凝土一处发射出超声波，从另一处接收到声波时，就可测量出声波穿过混凝土两测试点所需要的时间。若已知两测试点的距离(L)和超声波穿过该距离的时间(H)，就可以计算出超声波穿过混凝土时的声速(v)=L/H。已知了声速值就可以通过查对由上述理论建立的f-v曲线求出混凝土抗压强度。

02 超声法测量混凝土强度的优点与测量范围

2.1优点：完全不破坏结构物，不仅仅探测结构物表面，还可探测结构物内部情况，可以测定某些难以接近的结构(如灌注桩) ，无外露面的混凝土结构(如钢管混凝土)。

2.2测量范围：一般普通混凝土的测量范围在C10-C45之间，在该范围之内混凝土声速(v)-般在4000-5000Km/s之间变化。混凝土强度(f)与声速(v)之间有较好的相关性。混凝土强度越高，其声速也越快。当混凝土强度低于C10时，混凝土内部致密度较低，测试结果有较大的离散。当混凝土高于C45时，混凝土内部致密，受超声波工作原理影响，声速将不再有明显变化。所以，超声波测量混凝土强度仅限于较低强度的混凝土。

03 如何建立f-v曲线

由前面阐述的理论可知，若想利用超声波检测混凝土抗压强度，前提是必须建立准确的f-v对应关系曲线。超声法检测混凝土强度受混凝土原材料、养护条件和含水率等影响较大(本文后面有详细阐述)，所以，建立f-v曲线不应将范围扩大化，应首先考虑建立专用曲线和地区曲线，使f-v曲线有较高的代表性和准确性。以河南平顶山地区为例，建立本地区普通混凝土f-v曲线时，选用本地区最常用的河砂、碎石及水泥品种分别制作了C10-C50混凝土试块若干组，在自然状态下进行养护，然后测试其声速值与抗压强度，求出声速与混凝土抗压强度之间的对应关系，建立回归方程式。经实际验证所建立的本地区普通混凝土f-v曲线相对标准误差小于士12%，比国家标准《超声综合法测强》相对误差小土2%，能够满足多数工程检测的精度要求。

04 影响f-v曲线的因素

4.1粗骨料(石子)品种的影响。由于混凝土中粗骨料所占的体积最大，约70%左右，所以粗骨料的情况对f- v曲线的影响最大。首先是石子的品种。不同的石子，材质不同，其本身的声速就不同，因而用不同的石子制作的同配合比混凝土，其声速不--样。而不同的石子，只要水灰比相同，混凝土的强度仍然一样。这就造成不同石子的同强度混凝土，其f-v各不相同，有的甚至差别很大。粗骨料的品种除材质外，还包括碎石与卵石之分。由于碎石与水泥砂浆粘接力强以及碎石之间的嵌固力，使得碎石混凝土的强度高于同条件下的卵石混凝土。所以在建立f-v曲线时不同粗骨料品种的混凝土应分别建立曲线。

4.2粗骨料(石子)粒径、用量的影响。一般来说，混凝土中石子的密度最大，石子本身声速最高，石子粒径越大，超声波穿过石子的距离在混凝土中所占比例越重，测量出的混凝土声速值越高。同理，在强度相同下，单位体积混凝土的石子用量越多，其声速也越高。所以石子的粒径和用量对f-v曲线影响是比较大的在建立f- v曲线时应充分考虑石子粒径和用量对声速值测量的影响。

4.3混凝土养护方式的影响。不同的养护方式对f-v曲线也形成明显的影响。试验得出，混凝土的声速以水中养护的最大，标准养护次之，自然养护方式的最小。在3种不同的养护方式下获得的f-v曲线有明显的差别，形成这种差别的原因主要是由于不同的养护方式使混凝土的含水量不同。

水中养护的混凝土，其孔隙中充满水。而自然养护的混凝土孔隙中充满气，水与空气的声速本身差别就很大，这就造成混凝土含水率高，声速也高。而含水量高的混凝土，其强度倒反而略低一些。这一来，就使f-v曲线差别更大了。根据试验结果，混凝土含水率每增大1% ，其声速也增大1%左右。

4.4外加剂的影响

现代工程中常用各种外加剂来改善混凝土的某项或多项性能指标，外加剂的使用会使同标号的混凝土内部致密程度有显著不同，混凝土致密程度的改变将直接影响声速值的测量。所以，当混凝土掺有外加剂时应制定专用曲线。

05 混凝土体内部质对声速测量的影响

在建立f-v曲线时对混凝土体是假想为理想匀质状态的，但在现场实际检测当中经常会出现混凝土内部状况的异常而影响声速测量的准确性，在实际检测中可以利用超声仪的波形来判断混凝土内部质量状况，从而提高超声法检测混凝土强度的准确性。图1中的波形是用混凝土构件最常见的内部缺陷空洞和疏松区为例作比较的情况

从上面3个波形可以看出，当利用带有波形显示的超声仪测试混凝土强度时，如果混凝土体内部存在质量缺陷，超声波形的首波将会发生明显变形。通过工作中的经验积累，就可以很方便的通过变形的首波来判断混凝土内部缺陷，当检测当中发现混凝土内部存在缺陷后，就不应再采用超声法测量混凝土抗压强度，从而有效的避免了测量结果严重偏离曲线的结果。

06 结论。

采用低频非金属超声检测仪检测混凝土强度，用声速和波形2个超声参量综合评定混凝土的质量是可行和有效的。超声法不但可以通过建立f-v曲线来推定混凝土抗压强度，还可以检测到混凝土内部的疏松、空洞离析等缺陷，超声二参量对混凝土的密实度或均匀性检测也具有良好的灵敏度和可比性。

经河南省平顶山地区实际应用得出，超声波检测混凝土的强度，平均相对误差δ=7.4% - 12% ，均方根相对误差Sr=9.4%-14.9%，如果采用取芯修正超声声速综合测强的办法效果更好，误差小，可以获得更满意的精度。

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