超声回弹综合法检测混凝土强度

超声回弹综合法检测混凝土强度实验指导书
一、实验原理：
超声法测强原理，混凝土声速（v）一般在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。

当知道f-v之间的关系曲线后，测出结构物混凝土的声速就可以推算结构物混凝土的强度。

二、检测标准
检测标准：CECS 02:2005《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》三、检测仪器介绍及使用
回弹仪：采用ZC3-A型中型回弹仪，其冲击动能为2.207J。

回弹仪使用：回弹仪使用前应在钢砧上进行率定，率定值达到80±2时方可使用。

检测时，回弹仪的轴线应垂直于测试面，缓慢均匀施压，待弹击杆反弹后测读回弹值。

超声波检测仪：采用NM-4A非金属超声检测分析仪，它是一种利用超声波特性对非金属材料和构件进行无损检测的智能化仪器，集超声波发射、双通道同步接受、数字信号高速采集、声参量自动检测、数据分析处理、结果实时显示、数据存储与输出等功能于一身。

在功能完善的软件支持下，充分发挥计算机的运算、分析与控制功能，使之成为集发射激励、信号接受、数据采集、自动检测、结果分析、显示打印、数据输入输出于一体的高智能化仪器。

此外，还可以生成标准的数据文件，进入PC机中，由Windows平台下的分析处理软件进行后期处理。

超声波检测仪使用：
（1）连接换能器，在仪器发射口与接收口1连接发射、接收换能器。

（2）连接电源，用交流电源或直流电池供电。

（3）通电，按下主机开关，电源指示灯显示绿色，几秒钟后，屏幕显示系统主界面。

（4）现场声参量检测，由主界面选择检测按钮进入超声，所示分别是单通道和双通道测试时的界面。

（5）参数设置，在超声检测界面下，按参数按钮就会弹出参数设置对话框，进行参数设置。

每次开机后系统都会自动将这些参数重置为较为常用的默认值。

（6）调零，在检测界面下按调零按钮就会弹出调零操作窗口，每次进行现场测试开始前或更换测试导线及传感器后都应进行调零操作。

其目的是消除声时测试值中的仪器系统误差。

手动调零的操作方法是先用换能器直接耦合，测试声时后通过人工计算手动输入零声时。

自动调零的操作方法是先输入标准声时值，用换能器对测标准声时棒，零声时会自动置入。

（7）采样，使换能器与测点混凝土表面处于良好的耦合状态后，按下采样键仪器开始发射超声波并采样，仪器自动调整好波形后再次按该键仪器就会停止发射和采样。

（8）存储波形，在检测界面下按存波按钮，可以存储当前通道中的波形。

按下存波按钮后，会弹出输出文件名的窗口，输入文件名后按确认键，将当前通道的当前波形及测试参数存成波形文件（即扩展名为ww的文件）。

（9）查看数据及波列，在检测界面下按查看按钮，可以查看当前通道中的已测数据及波列。

（10）对于每个数据文件，测试完第一个测点后按确认键会弹出对话框，要求输入工程名称、文件名，输入后按确认键存盘，以后每次采样后按回车键可自动存盘，当波形窗口内有游标时则存储游标数据，否则存储自动判读数据。

（11）由主界面选择测缺按钮进入测缺界面，进行测缺数据分析。

（12）按参数按钮进入参数设置状态，依次设置：数据文件、结果文件、构件号、日期、测距、判定值、声时修正值。

（13）剔除明显异常点，把待分析数据中明显异常的测点剔除掉，使之不参与统计计算，从而避免因标准差过大造成漏判。

按下剔除按钮，系统在主显示区显示各测点的声参量列表；首先剔除声速明显小的点，移动光标选择测点，按采样键选择声速明显小的测点中的声速值最大点，包括此点及声速小于此点声速的所有测点都被认为明显小的数据，这些数据在进行声速统计计算是将不参与。

剔除幅度明显小的测点方法相同。

（14）计算与校核，完成参数设置或剔除明显小数据后需按计算按钮完成对声参量的统计分析（平均值、标准差及离差系数）、判定值计算和异常点的判定。

（15）结果的输入与输出，计算结束后可以进行分析结果的存盘和打印，按打印按钮打印结果文件，按存盘按钮存储结果文件（SD文件）。

四、实验步骤
1、测区布置
（1）在条件允许时，测区宜优先布置在构件混凝土浇筑方向的侧面；
（2）测区可在构件的两个对应面、相邻面或同一面上布置；
（3）测区宜均匀布置, 相邻两测区的间距不宜大于2m；
（4）测区应避开钢筋密集区和预埋件；
（5）测区尺寸宜为200 mm×200 mm；采用平测时宜为400mm×400mm；
（6）测试面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、施工缝、饰面层、浮浆和油垢, 并应避开蜂窝、麻面部位。

必要时，可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处, 并擦净残留粉尘。

（7）结构或构件上的测区应编号, 并记录测区位置和外观质量情况。

2、回弹测试及回弹值计算
（1）回弹测试时，应始终保持回弹仪的轴线垂直于混凝土测试面。

宜首先选择混凝土浇筑方向的侧面进行水平方向测试。

如不具备浇筑方向侧面水平测试的条件，可采用非水平状态测试，或测试混凝土浇筑的顶面或底面。

（2）测量回弹值应在构件测区内超声波的发射和接收面各弹击8点；超声波单面平测时，可在超声波的发射和接收测点之间弹击16点。

每一测点的回弹值，测读精确度至1。

（3）测点在测区范围内宜均匀布置, 但不得布置在气孔或外露石子上。

相邻两测点的间距不宜小于30mm；测点距构件边缘或外露钢筋、铁件的距离不应小
于50 mm，同一测点只允许弹击一次。

（4）测区回弹代表值应从该测区的16 个回弹值中剔除3个较大值和3个较小值, 根据其余10个有效回弹值按下列公式计算：
R—测区回弹代表值, 取有效测试数据的平均值，精确至0.1；
R i—第i 个测点的有效回弹值。

（5）非水平状态下测得的回弹值，应按下列公式修正：
R a=R+R aα
式中R a—修正后的测区回弹代表值；
R aα—测试角度为α时的测区回弹修正值，按表5.2.5 的规定采用。

注：1.当测试角度等于0 时，修正值为0；R小于20或大于50时，分别按20或50查表；
2. 表中未列数值，可采用内插法求得，精确至0.1。

（6）在混凝土浇筑的顶面或底面测得的回弹值, 应按下列公式修正：
—测量顶面时的回弹修正值，按表 5.2.6 的规定采用；
式中：R t
a
R b
—测量底面时的回弹修正值，按表 5.2.6 的规定采用。

a
注：1 .在侧面测试时,修正值为0；R小于20或大于50时,分别按20或50查表；
2.当先进行角度修正时，采用修正后的回弹代表值R a；
3.表中未列数值,可采用内插法求得,精确至 0.1。

（7）测试时回弹仪处于非水平状态，同时测试面又非混凝土浇筑方向的侧面, 则应对测得的回弹值先进行角度修正，然后对角度修正后的值再进行顶面或底面修正。

3.超声测试及声速值计算
（1）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。

（2）超声测试时,换能器辐射面应通过耦合剂（涂黄油或凡士林等）与混凝土测试面良好耦合。

（3）声时测量应精确至0.1μs,超声测距测量应精确至1.0mm，且测量误差不应超过±1%。

声速计算应精确至0.01km/s。

超声波对测方法
（1）超声测点布置在回弹测试的同一测区内，每个测区布置3个测点。

声时测量测点布置示意
（2）将两个换能器分别均匀按压在对侧面测区相同位置测点上，两测点之间的距离即为超声测距i l 。

（3）当在混凝土浇筑方向的侧面对测时，测区混凝土中声速代表值应根据该测区中3个测点的混凝土中声速值，按下列公式计算： ∑=-=3131i o
i i t t l v 式中：v —测区混凝土中声速代表值（km/s ）；
i l —第i 个测点的超声测距（mm ）。

i t —第i 个测点的声时读数（μs ）；
0t —声时初读数（μs ）。

（4）当在混凝土浇筑的顶面或底面测试时，测区声速代表值应按下列公式修正：
式中v a —修正后的测区混凝土中声速代表值（km/s ）；
β—超声测试面的声速修正系数β=1.034。

超声波角测方法
（1）当结构或构件被测部位只有两个相邻表面可供检测时，可采用角测方法测量混凝土中声速。

每个测区布置3个测点，换能器布置如下图所示。

超声波角测示意
（2）布置超声角测点时，换能器中心与构件边缘的距离l 1 、l 2 不宜小于200mm 。

（3）角测时超声测距应按下列公式计算：
式中i l ——角测第i 个测点的超声测距 (mm)；
——角测第i 个测点换能器与构件边缘的距离（mm ）。

（4）角测时，混凝土中声速代表值应按下列公式计算： ∑=-=3131i o
i i t t l v 式中：v —测区混凝土中声速代表值（km/s ）；
i t —第i 个测点的声时读数（μs ）；
0t —声时初读数（μs ）。

（5）当在混凝土浇筑的顶面或底面测试时，测区声速代表值应按下列公式修正：
式中v a —修正后的测区混凝土中声速代表值（km/s ）；
β—超声测试面的声速修正系数β=1.034。

超声波平测方法
（1）当结构或构件被测部位只有一个表面可供检测时，可采用平测方法测量混凝土中声速。

每个测区布置3个测点。

超声波平测示意
F －发射换能器； S －接收换能器；
G －钢筋轴线
（2）布置超声平测点时，宜使发射和接收换能器的连线与附近钢筋轴线成40～50º，超声测距l 宜采用350～450mm 。

（3）宜采用同一构件的对测声速d v 与平测声速p v 之比求得修正系数λ（λ=d v ∕p v ），对平测声速进行修正。

（4）当被测结构或构件不具备对测与平测的对比条件时，宜选取有代表性的部位，以测距l =200mm 、250mm 、300mm 、350mm 、400mm 、450mm 、500mm ，逐点测读相应声时值t ，用回归分析方法求出直线方程bt a l +=。

以回归系数b 代替对测声速d v ，再按（3）对各平测声速进行修正。

（5）平测时，修正后的混凝土中声速代表值应按下列公式计算：
v a —修正后的平测时混凝土中声速代表值(km/s)；
l i —平测第i 个测点的超声测距（mm ）；
t i —平测第i 个测点的声时读数（μs ）；
λ—平测声速修正系数。

（6）平测声速可采用直线方程bt a l +=，根据混凝土浇筑的顶面或底面平测数据求得，修正后的混凝土中声速代表值应按下列公式计算：
式中β—超声测试面的声速修正系数，顶面平测β=1.05，底面平测β=0.95。

4、混凝土强度推定
（1）当粗骨料为卵石时：
769
.1
439
.1
0056
.0R
v
f c
cu
=
（2）当粗骨料为碎石时：
410
.1
656
.1
0162
.0R
v
f c
cu
=
式中
c
cu
f—测区混凝土抗压强度换算值(MPa), 精确至0.1 MPa。