摘要：混凝土作为当今土木界最重要的材料，其质量的优劣是评价整个建筑物安全性能的最重要的一环。而判别混凝土质量好坏的方法，就是检测出混凝土强度。超声波技术可以作为一种手段对混凝土进行无损检测，但该方法本身，也有一定的不足，需要和其他方法结合来进行，以保证结果的精确性。
关键词：超声波；混凝土强度；探伤；精确性；
超声波是一种人耳听不到的频率超过20 kHz 的机械波。超声脉冲在混凝土中的穿透能力很强，它是采用高频电振荡激励压电晶体，由压电晶体的压电效应产生机械振动而发出的声波。高频电振荡的频率决定了超声波的频率，改变高频振荡的频率就可以改变超声波的频率。
超声波探伤是一种使用较广泛的无损检测方法，超声波检测技术鉴于其声学参数的变化总是与物体内部结构参数状态的变化具有良好的相关性，所以作为一种成熟的检测技术被广泛应用于各领域。
1结构混凝土超声波检测的基本依据
结构混凝土是指已用于结构物或结构构件的硬化混凝土.其检测项目包括力学强度、弹性及塑性性质、断裂性能、损伤缺陷以及耐久性预测等.作为一般建筑结构的质量评定和验收,或者对旧建筑物结构进行质量评佑，现场检测主要是混凝土强度检测和缺陷以及损伤探测两项,这两种测试应该是以不损伤结构混凝土本身使用功能为前提的非破损检测或半破损检测。
为解决混凝土强度和缺陷以及损伤两项检测内容,必须与其有关的,既能在结构物上直接测量,又不损坏结构物本身的物理量,根据两者之间的理论关系或经验关系,推定混凝土的强度,判定混凝土的质量.这种物理量之间的相互关系就是现场检测方法的基本依据.
2超声波检测的原理及测试方法
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础。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。从理论上来说,超声传播特性应是描述混凝土强度的理想参数。但是，由于混凝土强度是一项十分复杂的参数，它受许多因素的影响，要想建立强度和超声传播特性之间的简单关系是非常困难的，超声测强至今还只能建立在试验归纳的基础上，一般是通过试验建立强度与声速的关系曲线(即R一C曲线)或经验公式，作为超声法测强的基本换算依据。这样，超声法测强度的关键在于建立准确的R一C关系式，精确地测量被测混凝土的声速，以及各种影响R一C关系式的因素等三方面采用超声法测强主要是依靠混凝土超声波检测仪完成，混凝土超声检测仪是一种集超声波发射、接收和信号转换处理的检测仪器。其工作原理是超声波发射传感器向待测的结构混凝土发射超声脉冲，使其穿过混凝土，然后超声波接收传感器接收穿过混凝土后的脉冲信号，仪器显示并储存超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接收信号的波形、波幅等。根据超声脉冲穿越混凝土的时间（即声时）和距离（即声程），即可计算声速；根据波幅，可得到超声脉冲在混凝土中的能量衰减；根据所显示的波形,经适当处理后可得到接收信号的频谱等信息。超声波检测示意图如下图1所示。
图1：超声波检测示意图
3 应用超声波在混凝土检测中的优势
从微观上看，作为一个重要的应用课题，混凝土的裂纹定量描述以及扩展机制与原理一直被国内外学术界普遍重视，因为混凝土结构内部裂纹的扩展过程与受力特征密切相关。因此，超声检测技术用在混凝土探测领域成为近年来的研究重点，并且其中尤以测试方法是否可靠为难点。一般情况下，软化曲线方法一直被用来分析混凝土构件内部裂纹扩展和形成的有效手段，并且普遍认为材料只有达到应力极限之后，才会形成裂纹和扩展裂纹。比如已经在业界普遍应用和研究的双线性模型、Sidoroff模型和Mazarzs模型[1]。混凝土的这种力学特性虽然已经被学者进行了深入的研究，但是对混凝土的裂纹定量描述以及扩展机制、原理方面的综合研究并不多见，仍然需要做大量的研究开发工作。
在宏观层面上，混凝土在施工的过程当中会出现各种各样的问题，如夹泥和空洞等缺陷；作为除了混凝土固有施工效果属性的微裂纹和微孔隙之外的重要缺陷会严重影响整个混凝土施工结构的耐久属性。
3.1超声法的优点
（1）能穿入实心物体内部深处进行检测，检测过程无损于材料、结构的组织和使用性能；
（2）灵敏度高，能直接在建筑物上进行试验并能推定其实际的强度；
（3）超声法具有检测混凝土质地均匀性的功能，有利于测强测缺的结合，保证检测混凝土强度建立在无缺陷、均匀的基础上合理地评定混凝土的强度；
（4）超声法采用单一声速参数推定混凝土强度。当有关影响因素控制不严时，精度不如多因素综合法，超声法仍有其特殊的适应性。
（5）超声波在测量时能多次重复使用，且对人体无害。
3.2技术稳定性
应用超声测混凝土强度技术稳定性是一个综合性的技术指标。为了保证技术稳定性，除继续深入开展技术完善和评价方法的研究之外，就广泛研究证实和工程检测的经验，归纳起来有如下方面需加以控制：
（1）理解超声仪器设备的工作原理，熟悉仪器设备的操作规程和使用方法；
（2）正确掌握超声声速测量技术和精度误差的分析；
（3）建立校正曲线务必精确，技术条件和状况尽可能与实际检测的接近；
（4）从混凝土材质组分和组织构造上理解影响超声声速及测量的原因，并在实测中加以排除或作必要的修正；
（5）研究和确定超声检测“坏值”（指混凝土缺陷的指标）区别处理方法，以保证在混凝土材质均匀基础上推定强度值。
4 应用超声波在混凝土检测中的局限性
一般的超声波检测技术只能粗略的判断缺陷的定量指标，而不能保证足够精确性地确定问题的类型和位置，这个问题在超声波CT技术的发展和应用之后得到了有效缓解。超声波检测技术在使用过程中，容易受下列因素的干扰：
1 构件尺寸的影响；波速比在无限大介质中波速减小。
2 温度和湿度会影响声波的传播速度；温度越高，波速越低。湿度越大，波的传播速度越大。
3 钢筋会使得混凝土声速计算偏高，导致结果出现较大的偏差。
4 水灰比、水泥含量、骨料的粒径的影响；
5 混凝土龄期的影响；在混凝土强度达到一定值后，超声传播速度增长极慢，声速的准确测量有很大的难度。
5 总结
综上所述，超声法检测混凝土强度虽然在理论上可行，但是干扰检测精度的条件过多，使得其在实际应用中无法得到精确的结果。因此，在实际工程中，超声法较多结合其他方法来检测混凝土的强度，而可以使用超声法检测混凝土的内部缺陷。