徐善杰 张今阳，2 许 可

（1.安徽省水利部淮河委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000 2.河海大学力学与材料学院 南京 210098）

超声法是目前我国最常用的一种检测结构混凝土内部缺陷且有相应方法标准的无损检测方法。当结构和检测条件等因素受到限制仅具备一个检测面可供检测时，宜选用超声平测法对诸如裂缝、损伤层等缺陷进行检测[1-4]。在利用超声回弹综合法检测结构混凝土强度时，往往也遇到类似情况，如水池壁、底板、飞机跑道、路面、地下室、沉井井壁、穿堤涵涵箱、预应力箱梁等[5]。2005年颁布的《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》[6]将平测法用于综合法测强中，使综合法测强技术的应用更加广泛。

1 超声回弹综合法检测结构混凝土原理

超声回弹综合法是利用超声仪和回弹仪在混凝土构件的同一测区分别测量声速值v和回弹值R，通过校验测强曲线推算混凝土强度值fcu，i。综合法采用了两种物理参量与混凝土强度的相关关系评价混凝土强度，即以回弹代表值体现混凝土结构的表观强度，以超声波声速代表值、幅值及频率值变化体现混凝土内部强度和缺陷程度，因此，数据反映更全面、更可靠[7]。

2 超声平测法的特点

超声回弹综合法测强的方法有对测法、角测法和平测法3种。其中对测法测点布置在结构的两个对称侧面上，平测法测点布置在结构的某一个侧上，角测法测点布置在结构相邻两个侧面上。很显然，对测法最敏感，测量结果也最可靠，因此，无论是测强还是测缺，都应优先选用对测法。平测法的脉冲发射源与接收系统在结构同一面上。当混凝土内部存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低。当混凝土内存在裂缝缺陷时，将产生波的散射和绕射[8]。而混凝土内部没有缺陷时，则声波正常传播至接收系统，只是因波的入射角度问题，使得直接利用R、T换能器中心的距离计算得到的声速偏小。

3 工程实例

3.1工程概况

某干渠交通桥采用跨径为70m的悬链线箱形拱桥，桥梁全长为185.0m，桥梁总宽为9.0m，荷载等级为公路-Ⅱ级。两岸引桥采用13m预应力混凝土简支空心板梁。空心板中板宽99cm，板高60cm，按预应力A类构件设计，共90块空心板。混凝土设计强度等级为C50。因施工单位和监理单位预留的引桥空心板试块强度均远低于设计要求，为给工程下一步处理提供科学数据，需要对结构实体强度进行检测。

3.2检测方法的选取

对结构实体混凝土强度进行检测，国家行业有技术规程的无损检测方法有回弹法、超声回弹综合法、后装拔出法、钻芯法等。回弹法规程[9]中测强曲线的范围为10～60MPa，本工程混凝土强度换算值超过该范围的可能性较大；后装拨出法规程[10]中只给出了测强曲线的型式，没有相应的系数，需要制定专用测强曲线或地区曲线；钻芯法是一种较为直观、可靠和精度高的检测方法[11]，但是对于预应力结构来说，芯样数量不宜太多，甚至不宜钻取。因此，超声回弹综合法是比较好的选择，其一方面能够避免单一回弹法受碳化深度的影响，另一方面也能够满足强度测试范围。

又考虑到该桥板为空心板，且板梁两侧面不平行，因此采用超声（平测）回弹综合法对该空心板混凝土强度进行检测。新规程要求在使用统一测强曲线前对其进行验证，根据现场条件，在3片没有张拉的梁上钻取9个芯样对测强曲线进行修正。

3.3抽检数量和测区布置

根据文献[12]要求，复检需要按C类抽检，需要抽检20根构件。考虑到梁的长度以及相邻两测区间距不宜大于2m，在每片梁上布置10个测区。平测法测点布置如图1所示，测点测距均为350mm。回弹法测点均匀布置在平测法测区内。

3.4回弹测试及回弹值计算

保持回弹仪的轴线垂直于梁的侧面进行回弹测试，每个测区弹击16点。剔除3个较大值和3个较小值，其余10个有效回弹值作为测区的平均回弹值。由于是在浇筑侧面进行水平测试，因此回弹值不涉及角度修正和浇筑面的修正。

3.5超声测试及声速值计算

先将超声仪系统调零，然后用黄油作为耦合剂，逐点测试每个测区的声时值。各测区平测声速vp=（l1/t1+l2/t2+l3/t3）/3。再选择若干测区，以测距 l=200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm，逐点测读相应的声时 t，用回归分析的方法求出直线方程l=a+bt，以回归系数b与该测区的平测声速vp之比求得修正系数对平测声速进行修正。如图2，29#梁的b=5.07km/s，相应的平测法声速vp=4.63km/s，则声速修正系数为λ=b/vp=5.07/4.63=1.095。其余各梁的声速修正系数算法相同。本次测试不涉及到混凝土浇筑表面或底面的修正。

3.6芯样制备及抗压强度试验

在综合法对应的9个测区中钻取芯样，室内将芯样切割制成高径比为1∶1的标准试件，两端磨平、并用硫磺胶泥补平，室内静置3天后进行抗压强度试验。抗压试验结果如表1。

3.7结构混凝土强度推定

表1 混凝土芯样抗压强度汇总表

表2 空心板梁混凝土强度推定值汇总表

首先将各测区的平均回弹值、经修正的超声声速值代入文献[6]统一测强曲线即公式fccu，i=0.0162v1.656R1.410中，计算出各测区的强度换算值fccu，i’。然后将芯样抗压强度换算值与相应测区的综合法测试强度进行比较，得到每片梁的测强曲线修正系数。用该修正系数乘以得到最终的测区强度换算值

根据10个测区的强度换算值计算出各片梁的混凝土强度平均值、均方差和推定强度fcu，e。结果如表2。

3.8分析意见

（1）超声（平测）回弹综合法检测结果与芯样抗压强度换算值的比值为0.96～1.15，表明两种方法测试结果较一致。

（2）经检测，该批桥梁板的现龄期混凝土强度推定区间为[49.4，51.0]MPa，达到设计强度等级C50要求。

[1]宋文君，张立平，魏黎民.超声平测法检测混凝土裂缝深度初探[J].工程质量，2006（6）：15-18.

[2]韦武举，逄焕平，李宣霖.超声平测法检测钢筋混凝土结构裂缝深度[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2007（4）：475-477.

[3]程亚，张才生.混凝土冻融损伤层厚度的超声检测[J].新型建筑材料，2009（12）：36-37.

[4]余红发，张敏，原仑，赵国智，王凤莲.用超声平测法测定大体积钢筋混凝土结构施工缝的内部缺陷[J].青海大学学报（自然科学版），1995（9）：12-18.

[5]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（1）：24-27.

[6]CECS02：2005，超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[7]赵庆昌，超声回弹综合法检测结构混凝土强度应用[J].山西交通科技，2010（6）：62-64.

[8]林伟哲，叶志文，超声单面平测法在混凝土裂缝检测中的应用[J].中国农村水利水电，2009（10）：132-135.

[9]JGJ/T23-2001，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[10]CECS69：94，后装拔出法检测混凝土强度技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，1994.

[11]CECS03：2007，钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[12]GB/T50344-2004，建筑结构检测技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.