超声波回弹

超声波回弹法检测混凝土强度的实验以及数据
作者：***
摘要：根据超声波回弹法检测混凝土强度的原理，制定实验步骤，再得到实验数据，从而表明了结构混凝土强度的超声波检测是以强度与超声波在混凝土中的传播参数(声速、衰减系数等)之间的相互关系为基J 出。

超声波实质上是高频机械振动在介质中的传播，当它穿过混凝土时，混凝土的每个微区都产生拉压(纵波)或剪切(横波)等应力应变过程。

所以该方法不仅吸纳了回弹法测试混凝土强度的优点，而且吸纳了超声波测试混凝土强度的优点。

因此，只要测试操作步骤得当，超声—回弹综合法将优于回弹法。

关键词：超声波回弹法；检测；数据；影响因素；混凝土强度
Ultrasonic back to the concrete strength of the
experimental method to test, and data elements
e.g.*******
Abstract：Ultrasonic to pick it to test the law strength of principle, formulated concrete steps to have the experimental data to indicate the structure of the concrete strength to strength is ultrasound tests and ultrasound in concrete in the parameters (speed of sound, decay of the relationship between such) for j. Ultrasound is essentially a high frequency of mechanical vibration on the medium of communication, when it runs through the concrete, concrete each “weiqu” each pull or cut down (纵波) (a transverse wave) and stress response. so the method is not only brought in to the concrete strength of the advantages of the tests and ultrasound tests bring in the concrete strength advantage. Therefore, only to test the steps, ultrasound — to play the comprehensive law will be superior to return to the law.
Keywords ：ultrasonic back to the method of detecting ；；data ；factors influencing ；concrete strength 1、超声回弹法的检测原理
超声—回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪[1]，混凝土同一测区分别测量声速值Vi及回弹值Ni，通过校准测强公式推算该测区混凝土的强度值Ri，其原理是综合了回弹法和超声法的探测综合判断混凝土的强度。

这种方法较简单和便于操作，是一种非破损检测法。

检测结果考虑了混凝土表面和内部质量两个因素，既有回弹法检测的优点，又能反映混凝土内部质量情况，因而提高了混凝土强度的准确性，被广泛地采用。

回弹法是根据泥凝土表面硬度的回弹值Ni；来推算混凝土强度值Ri，它只能反映混凝土表层2至3cm深度的质量情况；而超声法则能反映混凝土内部密实度和弹性性质，通过超声声速值Vi来推算混凝土的强度值及Ri。

显然，采用超声—回弹综合法的不同物理参量推算温凝土强度值，可以由表及里、全面地反映混凝土的质量情况。

2.实验方案
2.1 实验设计
(1)原材料：
a.水泥：32.5级矿渣硅酸盐水泥，辽宁银盛
b.砂：中沙；
C.石子；卵石；
d.试件制作：人工拌合，机械振捣
e.时间尺寸：450*15*150mm3
f.养护条件：室内自然养护
g.龄期：14天和7天
(2)实验设备：
全套NM—3C非金属超声检测分析仪，ZC3-A型回弹仪，试模，振捣台等。

(3)测试前的准备：
对混凝土试件用无损检测仪对试件进行超声波测试前，首先要确定测试面，对测点应做工程处理，如果试件表面比较光滑，无需专门打磨；如果试件表面不光滑，则须打磨处理，最后用细砂纸打磨平、磨光滑。

在测试面上按照尺寸布置好测点，并用墨做好标记。

耦合剂采用凡士林。

发射和接受换能器测试时应在同一直线上。

自然养护14天和7天后用超声波仪和回弹仪进行试验检测。

2.2 试验及数据处理
2.2.1 试验方法
试块养护到龄期后, 使用试块光滑侧面分别测定超声波声速值和回弹值, 将试块浇筑方向两个相对面作为试验机受压的承压面,将发射和接受器按对布试方式平行放在水泥面上，进行检测取值，测出13个声速值以声速平均值作为试块的声速测试值。

再利用回弹仪，在试块的另一对光滑相对侧面均匀测取16个回弹值, 扣除3个最大值和3 个最小值, 剩下10个取平均值, 得到该试块的不同回弹仪的平均回弹值。

回弹值测试完毕后,将试块回弹面放置在压力机上、下承压板间加压, 以 6-10kN/的速度连续均匀加压, 直至试块破坏为止, 得到试块的极限破坏荷载值, 将其除以试块的受压面积, 计算混凝土的立方体抗压强度f cu,i。

2.2.2 数据处理
超声波取点
图
回
弹
取
点
图表3-1 试块的取点方式
C25混凝土150*150立方体14天回弹值：
表3-2 试块1回弹检测值
试块1 面1 检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
试块1
面2
检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
A B C D 18
18
28
16
19
22
22
27
20
30
22
18
18
20
19
17
A
B
C
D
16
18
17
13
20
20
20
15
19
24
19
17
20
18
17
14
表3-3试块1回弹检测值
试块1 面3 检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
试块1
面4
检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
A B C D 12
17
14
13
19
21
20
16
19
20
22
17
18
16
18
14
A
B
C
D
15
19
16
10
22
22
22
25
20
17
30
18
19
16
20
17
表3-4试块2回弹检测值
试块2 面1 检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
试块2
面2
检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
A B C D 15
37
16
12
18
22
26
16
19
21
22
18
14
17
16
28
A
B
C
D
13
17
16
10
17
20
20
14
17
23
20
16
14
16
16
12
表3-5试块2回弹检测值
试块2 面3 检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
试块2
面4
检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
A 11 15 17 16 A 16 16 17 13
B C D 15
17
12
21
20
19
19
20
16
16
18
12
B
C
D
15
15
11
18
21
19
22
22
21
18
14
13
表3-6试块3回弹检测值
试块3 面1 检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
试块3
面2
检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
A B C D 14
18
16
11
20
22
20
16
15
21
23
16
20
18
19
19
A
B
C
D
15
17
14
12
30
23
22
15
20
23
24
14
15
16
25
13
表3-7试块3回弹检测值
试块3面
1 检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
试块3
面4
检测值
1
检测值
2
检测值
3
检测值
4
A B C D 15
16
18
23
18
28
19
20
22
22
21
19
14
16
16
15
A
B
C
D
14
15
25
12
23
34
23
15
22
24
23
17
16
15
18
15
C30混凝土200*200立方体7天回弹值：
表3-8试块1回弹检测值试块1面
1 检测值1 检测值
2 检测值
3 检测值4
试块1面
2
检测值1 检测值2 检测值3 检测值4
A B C D 11
15
15
11
18
12
15
18
14
18
12
13
12
13
14
12
A
B
C
D
11
15
14
15
15
16
15
15
13
16
16
13
12
13
13
20
表3-9试块1回弹检测值
试块1面
3 检测值1 检测值2 检测值3 检测值4
试块1面
4
检测值1 检测值2 检测值3 检测值4
A B C D 12
14
14
11
17
17
15
13
15
16
16
13
13
18
16
17
A
B
C
D
12
13
12
15
14
13
13
12
12
17
14
18
13
16
18
11
表3-10试块2回弹检测值
试块2面
1 检测值1
检测值2
检测值3
检测值4
试块2面
2 检测值1
检测值2
检测值3
检测值4
A B C D
12 13 20 15
18 14 13 14
15 40 12 17
13 23 21 13
A B C D
12 13 14 10
15 18 15 15
15 18 15 15
12 12 12 10
表3-11试块2回弹检测值
试块2面
3 检测值1
检测值2
检测值3
检测值4
试块2面
4 检测值1
检测值2
检测值3
检测值4
A B C D
14 18 19 12
12 11 12 15
14 17 12 12
15 17 17 12
A B C D
15 15 12 12
16 17 13 14
14 21 18 14
14 15 14 12
计算测区平均回弹值时，应从该测区测试面的16个回弹值中，剔除3个最大值和最小值，然后将余下的10个回弹值按下列公式计算：
∑==10
1
10/i i m R R
式中 R m -----测区平均回弹值,计算至0.1 R i -----第i 个测点的回弹值
表3-12试块C25回弹平均值
试块编号
检测值
1(1)
检测值
1(2) 检测值
1(3) 检测值
1(4) 检测值
2(1) 检测值
2(2) 平均值
19.8 18.1 17.4 19.0 18.5 16.3 试块编号
检测值
2(3)
检测值
2(4) 检测值
3(1) 检测值
3(2) 检测值
3(3) 检测值
3(4) 平均值
16.8
16.9
18.2
18.0
18.5
18.7
备注：表3-12和3-13中括号前数字1，2，3为试块编号；括号中数字为测试面编号
表3-13试块C30回弹检测平均值
计算值计算值计算值计算值计算值计算值计算值计算值
编号1(1) 1(2) 1(3) 1(4) 2(1) 2(2) 2(3) 2(4)
平均值13.5 14.4 14.9 13.5 15.2 13.8 14.0 14.4
C25混凝土标准立方体14天超声值原始数据：
表3-14试块1超声检测值
试块1面1 声时(μs) 振幅频率试块1面2 声时(μs) 振幅频率
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D E F G 44.20
43.80
44.20
46.60
44.60
39.40
45.80
47.00
43.80
46.20
45.40
45.80
44.20
76.50
83.80
95.62
66.65
76.22
62.99
60.83
66.43
65.46
68.98
62.26
61.94
58.20
50.66
46.39
47.61
46.39
47.00
47.00
47.00
44.56
45.17
47.61
44.56
47.61
45.78
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D
E
F
G
45.40
43.00
46.20
45.406
42.606
40.606
44.206
46.606
46.206
44.206
45.006
45.806
43.806
91.76
67.97
71.04
77.59
69.53
63.51
69.31
63.93
70.26
73.58
61.42
54.77
63.04
47.00
46.39
46.39
44.56
47.00
47.00
46.39
45.17
47.00
47.61
45.78
46.39
47.00
表3-15试块2超声检测值
试块2面1 声时(μs) 振幅频率试块2面2 声时(μs) 振幅频率
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D E F 44.206
47.806
47.806
40.206
43.006
48.606
46.206
51.006
46.206
42.606
46.206
45.406
71.70
69.53
68.06
69.53
69.53
64.32
59.53
62.87
64.88
66.26
69.84
65.18
47.00
47.00
47.61
48.83
45.17
46.39
46.39
48.22
45.17
46.39
46.39
46.39
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D
E
F
45.406
44.206
46.206
45.006
43.806
44.206
46.606
44.206
41.806
45.006
45.006
47.806
82.62
66.20
70.41
65.75
77.06
71.05
66.20
71.51
67.82
67.82
76.75
60.26
47.00
45.78
46.39
47.61
49.44
46.39
47.61
46.39
45.78
48.22
47.61
47.00
G 47.406 76.50 47.00 G 43.406 65.75 48.22 试块3面1 声时(μs) 振幅频率试块3面2 声时(μs) 振幅频率
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D E F G 46.206
43.006
43.006
44.206
40.606
43.806
37.806
43.806
46.206
44.606
43.406
41.806
45.006
69.53
69.53
66.20
66.20
66.59
62.76
46.84
67.82
56.97
69.53
64.82
67.82
62.87
47.00
45.78
45.78
47.00
47.00
47.00
46.39
47.00
47.00
47.00
47.00
45.78
47.61
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D
E
F
G
45.806
43.006
45.806
42.206
43.406
43.006
45.006
47.406
46.206
41.006
45.006
42.606
45.006
73.05
63.36
64.38
60.06
65.46
67.87
66.20
67.12
71.36
66.20
66.20
60.32
64.45
51.27
45.78
46.39
47.00
47.61
47.00
45.17
46.39
47.00
45.78
45.78
47.00
47.61
C30混凝土标准立方体7天超声值原始数据
表3-17试块1超声检测值
试块1面1 声时(μs) 振幅频率试块1面2 声时(μs) 振幅频率
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D E F G 63.00
64.60
67.00
63.80
66.20
63.00
63.80
63.00
67.00
63.00
66.60
62.20
63.00
68.42
61.50
67.58
58.78
54.98
52.61
62.48
59.15
46.02
57.49
59.53
48.63
59.59
45.17
45.78
45.78
45.78
45.17
46.39
46.39
46.39
47.61
46.39
47.00
45.78
45.78
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D
E
F
G
65.40
63.80
68.60
65.40
64060
64.20
61.00
63.80
63.40
63.80
65.40
63.80
61.80
64.56
61.79
65.22
62.20
53.99
58.75
69.34
65.96
68.68
65.78
64.47
64.68
56.94
45.78
45.78
47.00
42.72
47.00
47.00
47.00
47.00
47.00
47.00
45.78
47.00
46.39
表3-18试块2超声检测值
试块2面1 声时(μs) 振幅频率试块2面2 声时(μs) 振幅频率
A1 A2 A3 B1 66.60
63.80
64.60
63.40
66.48
56.07
55.55
64.02
46.39
47.00
47.00
45.17
A1
A2
A3
B1
63.00
60.60
63.00
62.60
59.53
62.20
66.13
62.75
47.00
47.00
45.78
47.61
B2 B3 C1 C2 C3 D E F G 64.20
63.00
63.00
63.00
59.80
61.40
63.40
61.80
63.40
56.39
56.57
69.31
61.26
69.46
51.24
56.95
62.21
61.80
47.00
45.78
47.00
46.39
46.39
47.61
45.78
47.00
46.39
B2
B3
C1
C2
C3
D
E
F
G
61.80
62.20
63.80
63.40
60.60
61.80
60.20
64.20
61.40
60.03
56.36
61.47
55.16
63.71
51.24
62.35
60.24
54.13
45.17
45.78
47.00
47.00
46.39
47.61
45.78
45.17
45.78
测区声速应按下列公式计算：
t
l
v/
=
式中：v----测区声速值，km/s;
l----超声测距，mm;
t----测区平均声时值，μs。

表3-19超声检测声速计算值
C25 1(1) 1(2) 2(1) 2(2) 3(1) 3(2) C30 1(1) 1(2) 2(1) 2(2)
超声值
3.39
3.42
3.39
3.22
3.36
3.81
3.28
3.19
3.42
3.25
3.30
3.28
3.39
3.30
3.49
3.25
3.30
3.52
3.69
3.39
3.22
3.52
3.39
3.33
3.27
3.42
3.39
3.14
3.14
3.73
3.49
3.09
3.52
2.94
3.25
3.52
3.25
3.30
3.16
3.30
3.39
3.25
3.33
3.42
3.39
3.22
3.39
3.59
3.33
3.33
3.14
3.46
3.25
3.49
3.49
3.39
3.69
3.42
3.97
3.42
3.25
3.36
3.44
3.59
3.33
3.27
3.49
3.27
3.55
3.46
3.49
3.33
3.16
3.25
3.66
3.33
3.52
3.33
超
声
值
3.17
3.10
2.99
3.13
3.02
3.17
3.13
3.17
2.99
3.17
3.00
3.22
3.17
3.06
3.13
2.92
3.06
3.10
3.12
3.28
3.13
3.15
3.13
3.06
3.13
3.24
3.00
3.13
3.10
3.15
3.12
3.17
3.17
3.17
3.34
3.26
3.15
3.24
3.15
3.17
3.30
3.17
3.19
3.24
3.22
3.13
3.15
3.30
3.14
3.32
3.12
3.26
注：表中括号前数字1，2，3为试块编号；括号中数字为试块测试面编号
混凝土强度的推测值：
粗骨料为卵石时：
95
.1
23
.1
,
)
(
)
(
0038
.0
ai
i
c
i
cu
R
v
f=
式中c
i
cu
f
,
----第i个测区混凝土强度换算值，Mpa,精确至0.1Mpa；
ai
v----第i个测区修正后的超声声速值，km/s，精确至0.01km/s；
R ai ----第i 测区修正后的回弹值，精确至0.1。

c cu f 1
,=0.0038
表3-20强度计算值
备注：表中括号前数字1，2，3为试块编号；括号中数字为试块测试面编号
表3-21强度计算值
备注：表中括号前数字1，2，3为试块编号；括号中数字为试块测试面编号
抗压试验数据及计算结果
表3-22抗压试验结果表
试块C25（150）C30（200）C30（100）(1) C30（100）(2)
试验值（kN）614
583
648
344
320
58
72
100
112
90
78
计算值（MPa）27.33 8.715 7.41
C25 14天强度边长150毫米
614kN 27.29
583kN 25.91
648kN 28.8
平均值：27.33
（28.8-27.33）/27.33=5.4%<15%
（27.33-25.91）/27.33=5.2%<15%
所以强度值为：27.33
C30 7天强度
边长200毫米
344kN 8.6*1.05=9.03
320kN 8*1.05=8.4
平均值：8.715
边长100毫米
58kN 5.8*0.95=5.51
72kN 7.2*0.95=6.84
100kN 10*0.95=9.5
平均值：7.28
（7.28-5.51）/7.28=24.3%>15%
（9.5-7.28）/7.28=30.5%>15%
所以强度值为：6.84
112kN 11.2*0.95=10.64
90kN 9*0.95=8.55
78kN 7.8*0.95=7.41
平均值：8.67
（10.64-8.67）/8.67=22.7%>15%
（8.67-7.41）/8.67=14.5%<15%
所以强度值为：(8.55+7.41)/2=7.98
所以C30强度值为(6.84+7.98)/2=7.41
2.3实验小结
从试验数据可见，超声—回弹综合法相对于标准强度的最大相对误差为10.9%，最小相对误差为1.4%，平均相对误差为5.2%；回弹法相对于标准强度的最小相对误差为5.7%，最大相对误差为12.7%，平均相对误差为8.4%；超声波法法相对于标准强度的最小相对误差为4.9%，最大相对误差为11.9%，平均相对误差为7.6%这说明，超声—回弹综合法的测试精度要高于回弹法、超声波法的单独使用。

3.结论
超声—回弹综合法，在测试原理方面的优点是，该方法不仅吸纳了回弹法测试混凝土强度的优点，而且吸纳了超声波测试混凝土强度的优点。

因此，只要测试操作步骤得当，超声—回弹综合法将优于回弹法。

该方法在测试条件方面的优点是，只需在被测构件一个表面进行测试，大大放宽了测试条件，测试方法相对简单，并且相对于单独使用超声波或者回弹法来说，超声—回弹综合法在实验的准确上有很明显的提高，超声—回弹综合法在试验的准确上的误差相对很小试验结果为平均误差 5.2%，而超声波法和回弹法的相对误差为8.4%和7.6%，这些都可说明在单独使用两种方法的情况下，超声—回弹综合法有着很大的准确率。

在以后的进一步的试验和完善下，超声—回弹综合法会有长足的进步，在准确性上会有更大的提高和进步。

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