李志佳
东莞市福汇多建材有限公司
摘要：随着我国经济建设的步伐逐渐加快，建筑面积的不断增多，大型工程项目的建设正在逐步进行。其中，混凝土作为浇筑建筑物结构的重要物质保证，对于工程质量和工期有着直接的影响，因此，混凝土的质量是工程项目施工环节需要严格把控的一个重要环节。本文主要针对在混凝土检测中应用的超声波回弹综合法进行简要的分析和研究，以期对广大工作者以启示，并且希望引起社会各界对于工程质量的重视。
关键词：混凝土；工程质量；超声回弹综合法；系统综合体系
1.引言
在工程质量的检测中，混凝土的质量作为其中的一大检测环节，对整个工程最后的质量评价以及住户或者用户的满意度和舒适度都起着极为重要的作用。在现今的混凝土检测方法中，最常使用的就是超声回弹综合法，在运用超声回弹综合法时，一般都会发现一些问题，比如：混凝土内部和外部的质量差异比较大、混凝土表面不均匀等。以上问题的产生，就需要相关工作人员及时调整工程的原材料标号以及使用类型，并且通过适当的补救程序加以解决，将损失和安全隐患降低到最小化，保证用户的使用感和满意度以及建筑物的实用度最大程度的贴合在一起，从而促进整个建筑行业的发展以及促进整个国民经济的发展，增强经济社会的发展动力。
一、超声回弹综合法的影响因素
1.1水泥品种及水泥用量的影响。水泥品种宜选用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，试验证明，水泥品种对“fcu～v～R”无显著影响。对于水泥的用量，要在允许的范围内变化水泥用量，对综合曲线无显著影响，超出这个范围影响较大，需另制定测强曲线。
1.2细骨料品种及砂率的影响。对于砂的品种：山砂、中河砂、细砂对“fcu～v～R”综合曲线无明显影响；砂率在常用的30%上下波动时，对综合曲线无明显影响。
1.3粗骨料品种、石子用量及粒径的影响。对于石子的品种：卵石、碎石，通过对比试验，石子品种对“fcu～v～R”综合曲线有十分明显的影响。石子用量变化时，v、R随石子用量增加而增加；石子粒径在2～4cm范围内变化，对综合曲线影响不明显，超过4cm后，影响不可忽视。
1.4碳化深度的影响。在实际的测试当中，应用超声回弹综合法进行实际检测时，碳化深度不予修正。究其原因这是由于碳化深度只对回弹值有影响，但是碳化深度较大时，混凝土含水率相应降低，导致超声声速下降，在“fcu～v～R”综合关系曲线中可部分抵消影响。
1.5耦合度和测试面的影响。测试面的平整程度和耦合剂的厚度是影响波幅测值的主要原因。当测试在混凝土浇筑上表面或底面进行时，由于石子离析及表面水、浮浆等因素的影响，回弹值与声速值与侧面均不同。在上表面或底面测量时对回弹值及声速值分别进行修正。
1.6钢筋的影响。当钢筋的轴线垂直于测试方向，其影响程度取决于通过各钢筋声程之和与测速距离之比，对于声速不小于4.00km/s的混凝土来说，钢筋对混凝土声速的影响较小；当钢筋方向平行于测试方向，对混凝土声速测值的影响较大。
1.7水分的影响。由于水的声速和声阻抗吕比空气的要大很多倍，因此现场监测时应注意到，测试前须对温度、湿度以及周围有无电磁场等的影响因素进行调查；其次构件的截面尺寸要精确测量；被测构件表面光洁度状况、内部钢筋分布、构件自身特点等都需要考虑。
二、实验方法
2.1实验材料。实验采用的原材料与目前普遍使用的材料基本相同，其来源为：①水泥―普通硅酸盐水泥：某公司普通硅酸盐P.O42.5水泥；水泥厂普通硅酸盐P.O42.5水泥；某公司P.O42.5水泥。②粗集料―碎石，粒径5～31.5mm。③细集料―中砂，细度模数2.2～2.6。④外加剂、掺合料及脱模剂。并根据不同强度等级的要求确定配合比，塌落度一般控制在160～220mm，混凝土强度富裕系数不宜过大。
2.2实验设备。分别采用的是ZC-3A型回弹仪，智能型非金属超声波检测分析仪；抗压强度实验使用压力机，每次实验之前均校检仪器，符合CECE02：2005相关规定后方进行检测。
2.3实验参数。本次实验共制作混凝土试块80个，其中包括150mm的标准试块20个，以及150mm×150mm×300mm的试块20个，150mm×150mm×550mm试块20个，150mm×150mm×1500mm试块20个。
强度等级有C30、C40、C50三种，且各种强度等级试块均有添加不同外加剂。同时在制作试块的过程中，其质量均匀一致，养护条件和龄期也均保持一致。
2.4实验结果与分析。本次实验主要是针对原材料、设备频率、测距和测试角度等四方面，综合分析影响混凝土强度检测的因素。(1)原材料实验分析。①骨料方面，同样是碎石，不同碎石品种对测强曲线没有明显影响，不需修正。②数据显示水泥品种对测强曲线建立有影响。因此实际测强曲线建立过程中应先通过试验确定水泥品种对测强曲线的影响，然后根据具体情况进行修正。(2)设备频率实验分析。通过调整超声仪测试频率30kHz、54kHz、82kHz，对相同的一组立方试件上测试，测试后计算声速值。因此我们在曲线数据采集中，统一使用了某公司生产的智能型非金属超声波检测分析仪及50kHz的换能器。
2.5测距实验分析。①随着测距的增加，其所测的声速值将出现递减，特别是测距在800mm以内时，声速值的递减趋势比较明显。②测距在800mm以上时，其声速值的递减趋势逐步趋于平缓。因曲线采集数据试块为150mm×150mm，工程实际中柱子截面尺寸约500～800mm，波速降低约5%～10%，我们在工程检测中应引起重视。
2.6测试角度实验分析。①K=Vd/Vp=4450/4357=1.021（Vd为对测波速；Vp为平波速）。②对测波速和角测波速接近。③平测法离散性大，标准差较对测法大。
三、数据处理方案和拟合方程的构建
3.1技术路线。超声回弹综合法是依据混凝土强度和其表层硬度、密度等存在着函数关系，以及非损耗监测设备监测混凝土强度的数据，结合相应的函数关系获取正确的混凝土抗压强度。因为混凝土由多样化素材构成，每一种素材配对比例、搅动、成形以及保护等过程的变化，都会导致混凝土强度和非损坏检测成果的变化。所以检测成果与强度之间的联系也存在一定的改变，其数值难以构成明显的函数关系。但是，多种实验检测分析证实，非损坏检测数据和强度之间的定律存在相关性，因此依据回弹数值、超声声速数值可以有效展现出混凝土强度的大小。
3.2数据处理过程。主要分为以下两方面工作：①构建初始数据库。根据Foxbase将以往信息按照编写菜单程序的次序输写，同时计算出平均数值、超声声速平均数值、碳化深度平均数值、试块的立方体抗压强度，从而依据成型单位、制作、实验、回弹值及碳化深度等信息建立资源库；②拟合方程的运算程序和回归效果分析。在实际构建方程的过程中，需要先选定拟合数学模型，结合变量变换的方案，将非线性关系转变为线性关系。然后依据数理统计最小二乘法原理设定回归分析程序，最后对计算机中具备的信息资源和数据进行回归线的计算和分析。为了更直观的观察和分析，需要选择专用的作图系统，在计算机上明确各个散点的情况和拟合曲线对比信息。
四、超声波检测仪器
4.1超声波检测仪。其可以分为两种：①模拟式。其接收的信息是连续模拟量，可以结合时域波形信号测读声学数值；②数字式。其接收的信号改变为离散数字量，具有采集、储存数字信息、测读声学参数和对数字信号解决的智能化特点。模拟式检测仪的特点为：声时依据游标或者整形关门信号断开计数电路来测读，脉冲波从发射到计数电路被断开经过的时间，并通过译码器和数码管展现。波幅度数是依据人工调整，读取衰减器的“dB”数或是首波高度“格”数。数字式检测仪的特点为：将自己获取的信号通过高速A/D改变为离散的数字量，并且直接输进到计算机中，结合相应软件实施分析，自主获取声时、波幅以及主频值展现在相应的设备屏幕中。具备对数字信号实施获取、管理以及储存等高度智能化的特点。
4.2校准和养护工作。校准主要是在常温的状况下空气中的声音速度除随着温度的变化而变化之外，受到其他影响因素的影响非常小依据检测空气中声速的方案定期检查仪器的机能，这是一种简单可行的工作方案。仪器在实际工作的过程中需要防尘、防震，并且放置在阴凉、干燥的工作环境。对于那些长时间不再应用的设备，需要通电，扫除潮气，每个月一次通电，时间不能少于1h。并且在运输设备的过程中需要避免出现碰撞和强烈的振动情况。
结论
综上所述，采用超声回弹综合法检测混凝土抗压强度，不仅能反映构件混凝土的弹性和塑性，还能反映其表层状况和内部构造。因此，准确性比一般的方法都高很多，并且能真正做到内外结合，充分反映混凝土的质量情况。相信这种方法会在检测混凝土强度的使用中得到进一步推广。
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