超声回弹综法检测混凝土强度技术应用

论文作者：金山

摘要：随着建筑市场管理日趋完善，建筑工程施工质量验收统一标准中的十六字指导思想“验评分离，强化验收，完善手段，过程控制”在工程中的具体应用得以实现，“完善手段”

这一指导思想在工程质量验收中也就显示出越来越重要的地位；用科学的检测数据来判断，避免减少人为因素的干扰和主观评价的影响，同时监理规范的“平行检查”中增加检测手段

控制，这些都为工程质量验收结构完整和使用功能的完善提供保证。

关键词：超声回弹 混凝土 强度 技术应用

随着建筑市场管理日趋完善，建筑工程施工质量验收统一标准中的十六字指导思想“验评分离，强化验收，完善手段，过程控制”在工程中的具体应用得以实现，“完善手段”这一指导思想在工程质量验收中也就显示出越来越重要的地位；用科学的检测数据来判断，避免减少人为因素的干扰和主观评价的影响，同时监理规范的“平行检查”中增加检测手段控

制，这些都为工程质量验收结构完整和使用功能的完善提供保证。

上世纪六十年代罗马尼亚的建筑及建筑经济科学研究院，率先提出采用超声回弹综合法对混凝土强度进行检测起，我国从1976年也开始对此方法进行了全面及大量的检测，并于1988年制订了中国工程建设标准化协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS 02：88）。2005年由中国建筑科学研究院会同有关单位再次对《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》进行了修订，并于2005年12月1日执行《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS 02：2005。简称《综合法》。为了执行《综合法》，国家规范在《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107—87）中规定：“当时混凝土试件强度

的代表性有怀疑时，可采用从结构或构件中钻取试件的方法或采用非破损检验方法，按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进行推定”。《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2002）中也有规定，“当混凝土试件强度评定不合格时，可采用非破损或

局部破损的检验测方法，按国家现行有关标准的规定对结构构件中的混凝土强度进行推定，

并作为处理的依据”。 1. 《综合法》的定义及优点

超声回弹检测混凝土强度技术简称“综合法”，是混凝土强度的无损检测中的非破损方

法之一。所谓综合法就是采用两种或两种以上的无损检测方法（超声波脉冲速度—回弹值），获取多种物理参量，并建立强度与多项物理参量的综合相关关系，以便从不同角度综合评价混凝土的强度。由于综合法采用多项物理参数，能较全面地反映构成混凝土强度的各种因素，并且还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素，因而它比单一物理量的无损检测方法（回弹法、超声法）具有更高的准确性和可靠性。单一的回弹法和超声法，同一

影响因素对不同方法影响程度不同，有的甚至完全相反。例如:当混凝土的强度等级相同，生产工艺和配合比基本相同的混凝土标养试件在用单一的回弹法和超声法进行强度检测时发现，混凝土龄期和混凝土湿度，对回弹法来讲，随着混凝土龄期的增长，混凝土表面硬

化，加上混凝土表面结硬，使回弹值偏高，对潮湿混凝土表面硬度降低，回弹值显著偏低。对超声法来讲，情况却相反，随着龄期增长，混凝土内部逐渐趋于干燥，传播速度偏低，对潮湿混凝土传播速度要比干燥混凝土要快。如果将两种单一方法结合后，混凝土龄期和湿度的影响可以相互抵消而不加考虑了。这样，综合法正是利用了两种对构件损伤最小，一个利用构件内部的物理指标，一个从表面硬度着手，起到由表至内多侧面综合反应混凝土抗压强度，正因为是多侧面反应混凝土强度指标，故有较好的相关性，另外，综合法和

半破损法的钻芯法相比也有一定的优点，钻芯法由于要造成结构或构件局部结构破坏，不宜在一结构中大面积使用。这样“超声波脉冲速度—回弹值”综合法成了混凝土强度无损检

测技术的一个重要发展方法。

某工程实例：存在问题检测结果（综合法的比较）

试件 编号 1 2 3 试件 14.2 16.3 15.1 测定强度fcu(MPa) 综合法 15.0 17.5 13.6 超声法 19.5 22.0 18.2 回弹法 14.3 20.0 17.8 误差（er）% 综合法 +5.6 +7.4 -9.90 超声法 +28.0 +35.0 +20.5 回弹法 +1.0 +22.7 +17.9 2. 《综合法》的工程应用

（1）监理工程实践中，常常由于施工控制不严或施工过程中某种意外事故可能影响混

凝土的质量，以及发现预留试块的取样、制作、养护、抗压试验等不符合有关技术规程或标准所规定的条款，怀疑预留的试块强度不能代表结构混凝土的实际强度，如：预留试块

的丢失、同条件养护和标养不真实，都应优先采用综合法。

（2）当需要了解混凝土在施工期间的强度增长情况，以便满足结构或构件的拆模、出养护池、出厂、吊装、预应力筋张拉或放张，以及施工期间负荷对混凝土强度的要求时。

如：冬期施工等，都应优先采用综合法。

（3）对已建成结构需要进行维修、加层、拆除等决策时，或受灾害性因素影响时，可优先采用综合法对原有混凝土强度进行强度推定，以便提供改建、加固设计时的基本强度

参数和其他设计依据。

（4）另外，国际上对建筑物结构的检测已扩大到设计基准期内的检测，对混凝土强度

部分都应优先采用综合法。

3.建立适合自己的测强曲线

用混凝土试块的抗压强度与无损检测的参数之间建立起来的关系曲线，称为测强曲线。超声回弹综合法测强曲线，是以混凝土试块的抗压强度与超声声速值、回弹值，选择响应的数学来拟合它们之间的相关关系。建立适合自己的测强曲线，采用本地区（或以某一工程为对象）具有代表性的混凝土原材料、成型养护工艺和龄期为基本条件，制作一定数量的试块，进行非破损测试后，再进行破损试验建立的测强曲线。这样建立起来的测强曲线

其

现场适应性和强度测试精度均优于统一的测强曲线。另外，在各地区纷纷建立自己的

测强曲线时候，保定市也建立起了自己的测强曲线。

4. 《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS 02：2005新增部分工程应用 （1）综合法使用的回弹仪和超声波检测仪，必须具有产品合格证及检定证。对于混凝土超声波检测仪，符合《混凝土超声波检测仪》JG/T5004检定要求的模拟式和数字式超声波检测仪，均可用于综合法测试。回弹仪检定有效期为半年，混凝土超声波检测仪有效期

为一年。

（2）综合法新增加了超声波平测、角测等内容：

角测法：当混凝土被测部位只能提供两个相邻表面时，虽然无法进行对测，但可以采用丁角方法检测。即将一对F、S换能器分别耦合于被测构件的两个相邻表面进行逐点测试，两个换能器的轴线形成90°夹角。例如：检测旁边存在墙体、管道等障碍物的混凝土

柱子。

平测法。当混凝土被测部位只能提供一个测试表面时，可采用平测法检测。将一对F、S换能器置于被测结构同一表面，以一定测试距离进行逐点检测。比如：检测路面、飞机跑道、隧道壁等结构。另外，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，可采用单面平测法。平测时两个换能器连线与附近钢筋线保持40°～50°夹角，以减少钢筋的影响，超声测距宜在350mm～450mm。因为综合法强度换算表中超声波声速是以对测的纵波声速回归计算的，如单面平测大部分接受到的是表面波，不能直接查读强

度换算表，需要进行修正后使用强度换算表。

（3）在测强曲线的修订中延长测强曲线龄期、增加强度范围、增加高强混凝土和泵送混凝土内容等。规程6.0.1第6点龄期7～2000d（原7～730d,如超过此龄期时，可钻取混凝土芯样进行修改）；第7点混凝土强度：10～70MPa（原C10～C50），从而使混凝土受

检时间、范围得到更广泛的应用。

付《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》新、旧规程条款比较：

新修订条款 原规程条款 3.2.2回弹仪应由法定部门并按照国家现行标准 《混凝土回弹仪》JJG 817对回弹仪进行检定。 4.1.2用于混凝土的超声波检测仪分为以下两类： 1、模拟式：接收信号为连续模拟量，可由时域小信号测读声学参数；2数字式：接收信号转化为离散数字量，具有采集、储存数字信号、测读声学参数和对数字信号处理的智能化功能。 4.1.3超声小检测仪应符合《混凝土超声波检测仪》 JG/T 5004标准的要求，并在法定计量检定有效期内使用 5.1.2测区布置应符合下列规定：2同批构件按批抽4.1.2测区布置应符合下列规定：……二、对同样检测时，构件抽样数不就少于同批构件的30%，批构件按批抽样检测时，构件抽样数不应少于且不应少于10件；3对某一个方向尺寸小于4.5m同批构件的30%，且不应少于10件，每个构且另一方向尺寸小于或等于0.3m的构件，其测区件测区数不应少于10个；三、对长度小于或数量可适当减少，但不应少于5个。 等于2m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于3个。…… 5.3.1超声测点应布置在回弹测试的同一测区内， 每一测区布置3个测点。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，可采用单面平测法。平测时两个换能器连线应与附近钢筋轴线保持40°～50°夹角，超声测距宜在350mm～450mm范围，具体测试方法见附录B 6.0.6 …应用同条件试块或从结构构件测区钻取的第5.02条…….须用同条件试块或从结构构件混凝土芯样进行修正，试件数量不应少于4测区钻取的混凝土芯样进行修正，试件数量应个。…… 不少于3个。…… 6.0.7结构或构件混凝土强度推定值（）应按下列第5.03条结构或构件的混凝土强度推定值公式确定。1当结构或构件的测区强度换算值中出fcu,e，可按下列条件确定：一、当按单个构件现小于10.0MPa时：fcu,e＜10.0MPa 检测时，单个构件的混凝土强度推定值，取该构件各测区中最小的混凝土强度换算fcu,e。 2 结构或构件测区数少于10个时：fcu,e= fccu,min 二、当按批抽样检测时，该批构件的混凝土强度推定值应按下列公式计算： 3结构或构件测区测不小于10个或按批量检测时： 6.0.8 …… 1.当该批构件混凝土强度平均值小于25.0MPa时，且＞4.5MPa 2当该批构件混凝土强度平均值在25.0～50.0MPa时，且＞5.50MPa 3当该批构件混凝土强度平均值大于时，且＞6.5MPa

第5．04条 … 一、当混凝土强度等级低于或等于C20时：＞4.5MPa 二、当混凝土强度等级高于C20时：＞5.50MPa 50.0MPa