超声波测定混凝土结构强度及厚度分析.doc

1、超声波测定混凝土结构强度及厚度分析摘要: 为了保证混凝土结构在检测过程中的稳定以及安全，进行超声无损检测是很好的技术手段。超声无损检测对混凝土结构强度以及厚度进行必要的试验时，为了保证其结果准确、可靠必须要保证声波能够被准确识别。笔者结合多年的混凝土超声检测经验和技术，首先对超声检测混凝土强度以及厚度的基本原理进行系统的阐述，并且系统整理了可能对检测结果有所影响的一系列因素，最后针对理论基础对混凝土测定强度以及厚度的推导原理进行分析和探讨，以期为行业有所帮助。 关键词: 超声波;无损检测;物理模型实验;混凝土强度;混凝土厚度 中图分类号： TU37 文献标识码： A 引言 当前对于混凝土结构的

2、厚度以及强度检测而言，大多数施工企业选择的方法还是传统的钻孔取芯手段，利用这种技术手段一方面成本比较高、耗费工时，并且还会造成建筑物表面造成破损，日后还会花费工时和材料进行修补，势必对建筑物的正常使用有所影响，对于当前修建优质混凝土结构的大环境不相符。为了保证混凝土结构在检测过程中的稳定以及安全，进行超声无损检测是很好的技术手段。超声无损检测对混凝土结构强度以及厚度进行必要的试验时，为了保证其结果准确、可靠必须要保证声波能够被准确识别。笔者结合多年的混凝土超声检测经验和技术，首先对超声检测混凝土强度以及厚度的基本原理进行系统的阐述，并且系统整理了可能对检测结果有所影响的一系列因素，最后针对理论

3、基础对混凝土测定强度以及厚度的推导原理进行分析和探讨，以期为行业有所帮助。 一、超声测强、测厚的基本原理 （一）强度检测技术 超声波在混凝土中的传播参数(声速)与混凝土结构的强度之间存在一定的相关性，而通过这样的相关性就可以通过超声波检测得到混凝土强度值。超声波的传播速度越快、混凝土的弹性模量越大,那么混凝土的强度则越高。相关文献已经得到研究成果，通过数学非线性相关模型可以模拟这种相关性。当前主要使用到的相关关系式为： 指数函数方程: fccu=AeBv 幂函数方程: fccu=AvB 抛物线方程: fccu=A+Bv+Cv2 式中: v 为超声波在混凝土中的传播速度;fccu 为混凝土强度的

4、换算值; A , B , C 为常数。 测试面必须要选择浇筑混凝土的模板侧面，在进行现场混凝土强度检测时,而通常一个测区面积大小为 200 200mm。而最大间距应该控制在两米之内，对于相邻试件之间。进行试验时选择的测试面必须要保证其干燥无缺陷、清洁平整、无饰面层。被测混凝土表面在进行测试时必须保持其能够与换能器保持很好耦合,这样可以有效保证其试验中声波的损失减少。 （二）声波反射法测量厚度 超声波会在不同界面的分界处形成折射波和反射波，当其从一种固体介质入射到另一种固体介质时。反射系数越大，其声阻抗率相差也就会越大,反射信号就越强。识别出反射波的叠加起始点，从直达波和反射波混杂的接收波中,并

5、且试验测得反射波达到的时间，通过相关计算就可以得到混凝土结构的厚度。通常计算公式为： 式中: H 为混凝土厚度, T 为反射波走时, C 为混凝土中声速, L 为两换能器间距。 二、原材料及配合比对于混凝土的影响 混凝土结构组成材料的不同和差异会对超速波检测强度和厚度有一定的影响，即使是相同材料构成的混凝土结构也会由于其配合比的不同而产生不同的声速。 a. 水泥品种影响.对于超速检测而言，水泥品种所产生的影响没有十分明显的规律性。其中能够掌握的规律可能包含：水泥的磨细度(比表面积) 越大,硅酸三钙的百分含量越高, 声波在其中的传播速度自然也就越大，而混凝土强度也会更加高。对于龄期比较早的混凝土

6、而言，其进行混凝土结构检测时必须要考虑水泥品种所造成的影响，但是对于龄期比较大的混凝土而言则可以基本对水泥品种所造成的影响忽略不计。 b. 超声声速由于矿物细掺料所产生的影响. 目前我国混凝土发展越来越向高性能和高强度的方向发展，而为了得到高性能高强混凝土势必要适当增加一定的矿物细掺料, 这样的掺加方式目前也是很成熟的技术。掺加了矿物等的混凝土其声波曲线表面硅灰提高了超声在混凝土结构中传导的声速值。 c. 粗骨料的粒径、品种和含量对于超速检测所造成的影响.相关研究文献表明，粗骨料的品种以及含量等对于超速侧强曲线并没有造成很大的影响。 d. 砂率对于混凝土超速侧强的影响.对于不同砂率的混凝土结构

7、而言，相关文献研究结果表明，当用单一的指标进行混凝土强度以及厚度检测时会产生百分之十左右的误差。这主要是由于当砂率控制比较合理时，则会使得混凝土结构密实性增加；与此同时，砂率的控制会改变混凝土结构中粗骨料的比重，对于强度和厚度检测虽然不会造成很大影响，但是会使得声速在其中的转播有所影响。 e. 配合比. 对于混凝土结构而言，不同的配合比会使得其超速声速在其中的传播造成很大影响。由于配合比的不同会使得混凝土强度等级差异很大，而不同配合比造成的不同强度混凝土结构则无法很好的与拟合曲线相匹配，而且施工现场的配合比与实际有所差距，因此对于实际工程中的超速测混凝土强度以及厚度会有很大影响。 三、超声测强

8、、测厚发展趋势 对于混凝土施工质量的超声波检测技术方法一方面可以推导得到混凝土结构的厚度以及强度，并且还能够检测内部是否完整、无缺陷、均匀分布。虽然超声检测混凝土有诸多优点，但是要对混凝土结构进行单独的超声检测还需要一定的时间进行相关标准、规程的制定和完善，因此还需要继续对超声法检测混凝土强度和厚度进行深入研究和分析。 a. 超声测强和测厚在高强、高性能混凝土中应用的研究. 目前已经有研究结果表明高性能和高强混凝土也可以用超声波进行相关检测。这主要是由于对于高性能和高强混凝土的配置比较复杂，所包含的组成材料较多，因此对于超声测强必须要对高性能和高强混凝土制定单独的测强曲线。 b. 测试精度可以

9、通过多参数的方式进行提升. 混凝土结构的组成极为复杂，因此当进行超声测强和测厚仅仅只采用一种参数时一定会给混凝土的检测造成很大误差，而采用多参数的方式在很大程度上可以提升混凝土质量的测量精度。 c. 理论指导的必要性. 由于超声波检测混凝土质量的技术手段还处于起步阶段，目前得到的很多推导公式都是在归纳统计的基础上得到的，不具有理论的支撑，因此得到的公式在实际使用中具有很大的盲目性和限制性，当前对于混凝土材料的研究越来越深入，因此已经有相关的理论数据出现，可以更好的指导超声波检测混凝土质量。 结束语 为了保证混凝土结构在检测过程中的稳定以及安全，进行超声无损检测是很好的技术手段。超声无损检测对混

10、凝土结构强度以及厚度进行必要的试验时，为了保证其结果准确、可靠必须要保证声波能够被准确识别。当前超速检测混凝土强度和厚度的技术还有待深入研究，作为工程技术人员，必须要不断努力掌握理论知识，并且在工作中不断积累经验，为行业发展不断增加新动力，切实保证混凝土无损检测技术的健康和可持续发展。 参考文献 1刘志存. 混凝土路面厚度的超声波无损检测研究 J .宝鸡文理学院学报,2003 ,23 (2) :135 - 138. 2虎振宏. 利用超声波检测混凝土强度的研究J .平顶山师专学报, 2002, 17 (5) : 59260. 3 童寿兴,王征,商涛平. 混凝土强度超声波平测法检测技术J . 无损检测,2004 ,26 (1) :24 - 27. 4商涛平, 童寿兴. 混凝土超声检测中含水率对声速影响的研究J .无损检测, 2003, 25 (4) : 1892191.