徐善杰 張今陽，2 許 可

（1.安徽省水利部淮河委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000 2.河海大學力學與材料學院 南京 210098）

超聲法是目前我國最常用的一種檢測結構混凝土內部缺陷且有相應方法標準的無損檢測方法。當結構和檢測條件等因素受到限制僅具備一個檢測面可供檢測時，宜選用超聲平測法對諸如裂縫、損傷層等缺陷進行檢測[1-4]。在利用超聲回彈綜合法檢測結構混凝土強度時，往往也遇到類似情況，如水池壁、底板、飛機跑道、路面、地下室、沉井井壁、穿堤涵涵箱、預應力箱梁等[5]。2005年頒布的《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規(guī)程》[6]將平測法用于綜合法測強中，使綜合法測強技術的應用更加廣泛。

1 超聲回彈綜合法檢測結構混凝土原理

超聲回彈綜合法是利用超聲儀和回彈儀在混凝土構件的同一測區(qū)分別測量聲速值v和回彈值R，通過校驗測強曲線推算混凝土強度值fcu，i。綜合法采用了兩種物理參量與混凝土強度的相關關系評價混凝土強度，即以回彈代表值體現(xiàn)混凝土結構的表觀強度，以超聲波聲速代表值、幅值及頻率值變化體現(xiàn)混凝土內部強度和缺陷程度，因此，數(shù)據(jù)反映更全面、更可靠[7]。

2 超聲平測法的特點

超聲回彈綜合法測強的方法有對測法、角測法和平測法3種。其中對測法測點布置在結構的兩個對稱側面上，平測法測點布置在結構的某一個側上，角測法測點布置在結構相鄰兩個側面上。很顯然，對測法最敏感，測量結果也最可靠，因此，無論是測強還是測缺，都應優(yōu)先選用對測法。平測法的脈沖發(fā)射源與接收系統(tǒng)在結構同一面上。當混凝土內部存在不連續(xù)或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達該界面時，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低。當混凝土內存在裂縫缺陷時，將產(chǎn)生波的散射和繞射[8]。而混凝土內部沒有缺陷時，則聲波正常傳播至接收系統(tǒng)，只是因波的入射角度問題，使得直接利用R、T換能器中心的距離計算得到的聲速偏小。

3 工程實例

3.1工程概況

某干渠交通橋采用跨徑為70m的懸鏈線箱形拱橋，橋梁全長為185.0m，橋梁總寬為9.0m，荷載等級為公路-Ⅱ級。兩岸引橋采用13m預應力混凝土簡支空心板梁。空心板中板寬99cm，板高60cm，按預應力A類構件設計，共90塊空心板?；炷猎O計強度等級為C50。因施工單位和監(jiān)理單位預留的引橋空心板試塊強度均遠低于設計要求，為給工程下一步處理提供科學數(shù)據(jù)，需要對結構實體強度進行檢測。

3.2檢測方法的選取

對結構實體混凝土強度進行檢測，國家行業(yè)有技術規(guī)程的無損檢測方法有回彈法、超聲回彈綜合法、后裝拔出法、鉆芯法等?；貜椃ㄒ?guī)程[9]中測強曲線的范圍為10～60MPa，本工程混凝土強度換算值超過該范圍的可能性較大；后裝撥出法規(guī)程[10]中只給出了測強曲線的型式，沒有相應的系數(shù)，需要制定專用測強曲線或地區(qū)曲線；鉆芯法是一種較為直觀、可靠和精度高的檢測方法[11]，但是對于預應力結構來說，芯樣數(shù)量不宜太多，甚至不宜鉆取。因此，超聲回彈綜合法是比較好的選擇，其一方面能夠避免單一回彈法受碳化深度的影響，另一方面也能夠滿足強度測試范圍。

又考慮到該橋板為空心板，且板梁兩側面不平行，因此采用超聲（平測）回彈綜合法對該空心板混凝土強度進行檢測。新規(guī)程要求在使用統(tǒng)一測強曲線前對其進行驗證，根據(jù)現(xiàn)場條件，在3片沒有張拉的梁上鉆取9個芯樣對測強曲線進行修正。

3.3抽檢數(shù)量和測區(qū)布置

根據(jù)文獻[12]要求，復檢需要按C類抽檢，需要抽檢20根構件?？紤]到梁的長度以及相鄰兩測區(qū)間距不宜大于2m，在每片梁上布置10個測區(qū)。平測法測點布置如圖1所示，測點測距均為350mm?；貜椃y點均勻布置在平測法測區(qū)內。

3.4回彈測試及回彈值計算

保持回彈儀的軸線垂直于梁的側面進行回彈測試，每個測區(qū)彈擊16點。剔除3個較大值和3個較小值，其余10個有效回彈值作為測區(qū)的平均回彈值。由于是在澆筑側面進行水平測試，因此回彈值不涉及角度修正和澆筑面的修正。

3.5超聲測試及聲速值計算

先將超聲儀系統(tǒng)調零，然后用黃油作為耦合劑，逐點測試每個測區(qū)的聲時值。各測區(qū)平測聲速vp=（l1/t1+l2/t2+l3/t3）/3。再選擇若干測區(qū)，以測距 l=200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm，逐點測讀相應的聲時 t，用回歸分析的方法求出直線方程l=a+bt，以回歸系數(shù)b與該測區(qū)的平測聲速vp之比求得修正系數(shù)對平測聲速進行修正。如圖2，29#梁的b=5.07km/s，相應的平測法聲速vp=4.63km/s，則聲速修正系數(shù)為λ=b/vp=5.07/4.63=1.095。其余各梁的聲速修正系數(shù)算法相同。本次測試不涉及到混凝土澆筑表面或底面的修正。

3.6芯樣制備及抗壓強度試驗

在綜合法對應的9個測區(qū)中鉆取芯樣，室內將芯樣切割制成高徑比為1∶1的標準試件，兩端磨平、并用硫磺膠泥補平，室內靜置3天后進行抗壓強度試驗?？箟涸囼灲Y果如表1。

3.7結構混凝土強度推定

表1 混凝土芯樣抗壓強度匯總表

表2 空心板梁混凝土強度推定值匯總表

首先將各測區(qū)的平均回彈值、經(jīng)修正的超聲聲速值代入文獻[6]統(tǒng)一測強曲線即公式fccu，i=0.0162v1.656R1.410中，計算出各測區(qū)的強度換算值fccu，i’。然后將芯樣抗壓強度換算值與相應測區(qū)的綜合法測試強度進行比較，得到每片梁的測強曲線修正系數(shù)。用該修正系數(shù)乘以得到最終的測區(qū)強度換算值

根據(jù)10個測區(qū)的強度換算值計算出各片梁的混凝土強度平均值、均方差和推定強度fcu，e。結果如表2。

3.8分析意見

（1）超聲（平測）回彈綜合法檢測結果與芯樣抗壓強度換算值的比值為0.96～1.15，表明兩種方法測試結果較一致。

（2）經(jīng)檢測，該批橋梁板的現(xiàn)齡期混凝土強度推定區(qū)間為[49.4，51.0]MPa，達到設計強度等級C50要求。

[1]宋文君，張立平，魏黎民.超聲平測法檢測混凝土裂縫深度初探[J].工程質量，2006（6）：15-18.

[2]韋武舉，逄煥平，李宣霖.超聲平測法檢測鋼筋混凝土結構裂縫深度[J].合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2007（4）：475-477.

[3]程亞，張才生.混凝土凍融損傷層厚度的超聲檢測[J].新型建筑材料，2009（12）：36-37.

[4]余紅發(fā)，張敏，原侖，趙國智，王鳳蓮.用超聲平測法測定大體積鋼筋混凝土結構施工縫的內部缺陷[J].青海大學學報（自然科學版），1995（9）：12-18.

[5]童壽興，王征，商濤平.混凝土強度超聲波平測法檢測技術[J].無損檢測，2004（1）：24-27.

[6]CECS02：2005，超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[7]趙慶昌，超聲回彈綜合法檢測結構混凝土強度應用[J].山西交通科技，2010（6）：62-64.

[8]林偉哲，葉志文，超聲單面平測法在混凝土裂縫檢測中的應用[J].中國農(nóng)村水利水電，2009（10）：132-135.

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[10]CECS69：94，后裝拔出法檢測混凝土強度技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994.

[11]CECS03：2007，鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[12]GB/T50344-2004，建筑結構檢測技術標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.