回弹法和超声回弹综合法在水利工程混凝土强度检测中的应用

回弹法和超声回弹综合法在水利工程混凝土强度检测中的应用

黄升

深圳市水务工程检测有限公司

摘要：为全面提升水利工程混凝土强度分析水平，要整合检测技术要点，针对水利工程施工环境的特殊性，着重检测分析混凝土的应用效能，从而确保施工质量满足设计要求的强度等级，实现经济效益和社会效益的和谐统一。本文介绍了回弹法和超声回弹综合法的原理、操作流程等，并结合案例对具体方法的应用过程展开讨论。

关键词：回弹法；超声回弹法；水利工程；混凝土强度测试

    随着水利工程项目不断发展进步，社会各界对其工程质量的要求也在提高，作为工程主体的混凝土结构，要结合现场施工情况开展针对性的现场检测分析工作，评估混凝土结构是否满足设计要求。

一、回弹法和超声回弹综合法概述

（一）回弹法

    回弹法最大的特点就是操作便捷且成本较低，能利用随机检测水利工程混凝土的任意位置，以便于能更好地了解构件的整体强度分布状态。但是，回探仪测定的回弹数值要对照当地的测强曲线，并且，在实际分析工作中还要结合碳化深度等，才能更好地实现强度数值的分析，这就使得测定的结果存在一定的数值偏差，整体精准性效果一般。最关键的是，一旦混凝土结构经过火灾或者是极端环境影响出现了冻融等问题，表面强度和内部强度差异性也会增加，会对回弹法测试结果产生较为严重的影响。

1.原理

对于混凝土结构而言，表面硬度和抗压强度之间会存在一定的比例关系，利用这个关系就能更好地完成实时性测定工作。回弹法就是借助这个比例关系完成分析，应用回弹仪能间接测定水利工程混凝土的抗压强度。具体流程如下：借助回弹仪对小锤作用的基础上，确保小锤具备相应的动能，然后利用小锤击打混凝土的表面，此时，动能会被混凝土结构吸收，没有吸收的部分会直接返回回弹仪，正是借助这个过程，就能了解结构吸收的动能数值，而这个数值和混凝土表面硬度相关联。

2.测试步骤

（1）准备工作

在回弹法测试处理工作开始前，要集中检查检测仪器和鉴定资料等，维持其应用的合理性和数值数据的可靠性，避免先天误差对后续测定数值产生的影响。

（2）测定回弹值

选定混凝土表面待测区域，利用回弹仪读取对应测点的数值参数，要将数据的精度约束在1°左右。一般是选取16个测点作为基准，其中每两次测点之间的距离要控制在20mm以上，并且，测点距离构件的边缘和外露钢筋埋件等结构的距离也要控制在30mm以上。值得一提的是，每一个测点位置利用回弹仪进行一次弹测，不能反复弹测，也要避免弹测的位置是气孔等缺陷位置。为了维持测定分析的准确性和合理性，回弹仪的轴线和被测构件的表面呈垂直关系，缓慢测试的同时准确且快速的读取参数，完后及时复位。

（3）测定构件的碳化深度

在混凝土出现碳化问题后，会随之产生收缩、膨胀、开裂等问题，因此，回探测试时就会吸收相应的能量，使得混凝土回弹推定数值出现大幅度降低的趋势，关系图见图1。

图1 混凝土回弹数值和平均碳化深度关系

   由图可知，平均碳化深度数值和回弹值之间呈反比例关系，且两者相互影响，要想更好地评估回弹值参数，就要保证碳化深度测定的准确性。具体步骤如下：

第一，利用螺丝刀等工具对待测混凝土进行检测凿孔，孔径为20mm、孔深为15mm，为保证测试的准确性，要保证其比碳化深度更深[1]。

第二，凿出圆孔后就要进行碎渣的清理工作，利用1%的酚酞酒精液体，保证圆孔内壁浸润的充分性。

第三，混凝土圆孔内壁的颜色稳定后，借助量尺进行变色位置和未变色位置的测定，主要是进行深度参数的测量。为确保测定结果的准确性，要进行三次量测取平均值，精度设置为0.5mm。

第四，得出结论为变色的位置是没有发生碳化的混凝土，而没有变色的位置则是已经碳化的混凝土，汇总并记录获取的相关数据。

（4）修正回弹数值

    要结合《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2019）完成数值的测定分析。不仅要对回弹仪角度进行修正，也要对构件的表面予以修正处理。并结合地方测强曲线，在全面考量回弹修正值和碳化深度的基础上，计算混凝土的强度数值。例如，将回弹仪测试得到的16个回弹值去掉前三个较大数值和后三位较小数值，剩余10个数值求平均值，将其作为构件的回弹数值的基准，在此基础上完成修正。

（二）超声回弹综合法

    相较于单一的超声法和回弹法，超声回弹综合法的应用效能更全面，能多元考量物理参数和数值的全面性，借助对应的评估测试处理方式，就能更加全面地了解混凝土强度的影响因素。也正是基于超声回弹综合法实现了对应检测机制的融合，因此其检测误差更小，且测试的精准度更加可靠，能全面反映出混凝土构件的整体强度参数。需要注意的是，超声回弹综合法一般是在混凝土构件浇筑一周后展开，这也能为工作人员及时了解混凝土强度发展情况予以支持，提高检测分析的整体效果。

1.原理

超声回弹综合法测定也是基于混凝土强度和特性之间的关联性，以间接的方式完成强度数值的测定。相较于回弹法，超声回弹综合法更加侧重于弹性波动理论的应用和融合。主要的关系变量是传播速度、混凝土弹性模量、密度等，是将超声法和回弹法予以融合，以便于能及时了解混凝土的抗压强度。

在实际测定分析中要依据进行混凝土强度数值的测定，其中，表示的是测定的超声波声速修正数值、表示的是修正的回弹数值。A、B、C分别是和混凝土骨料种类相关的常数[2]。具体参数对照见表1。

表1 混凝土骨料种类系数对照表

2.具体步骤

    为确保操作技术能顺利展开，要整合具体的内容和应用要求，建构完整的超声回弹综合测试模式，以便于能提升检测处理工作的实效性，为进一步提升混凝土强度测试准确性予以支持，提升水利工程项目混凝土应用质量。

（1）测区测试

    主要是借助回弹仪对某一个测区进行回弹测试，获取回弹数值和修正数值。

    （2）超声测试

针对回弹法测试的同一区域进行低频超声波检测仪超声测试分析，测试的过程中选取三个基础点位，配合超声波发射器和接收器，将其设置在轴线对准同一轴线的位置上，连续三次测定声速数值，保留小数点后两位，在测试结束后，借助进行计算，其中，、、分别表示三个测点的数值。

（3）数值修正

    超声回弹综合法的实际应用过程中，为了保证测定数值分析的合理性和规范性，要结合具体应用流程建立数值的测定管理，并且，要代入声速数值后针对混凝土浇筑面予以修正处理，按照进行修正，其中，表示的是修正系数，若是检测面是水利工程混凝土浇筑面，则取值为1.034[3]。

二、回弹法和超声回弹综合法在水利工程混凝土强度检测中的应用对比

为全面分析回弹法和超声回弹综合法的应用要点，本文在某大型水利建设工程项目中借助两种测试机制对C35混凝土予以构件强度的测试，检测时间设置为浇筑后的7天到15天，依据现场施工情况和施工设计标准，留置同样数量的浇筑混凝土试块。在初步测试结束后，发现超声回弹综合法检测和回弹法检测的结果存在一定的差异性，对比留置试块的抗压强度试验测试纸，就能获取相应数值的规律。选取5次测试结果，具体参数如下：

1）试块编号为I，试块的试验数值为33.7MPa。回弹法检测数值为43.2MPa、回弹法强度偏差28.2%；超声回弹综合法检测数值34.1MPa、超声回弹综合法强度偏差1.2%。

2）试块编号为II，试块的试验数值为36.5MPa。回弹法检测数值为48.4MPa、回弹法强度偏差32.6%；超声回弹综合法检测数值36.7MPa、超声回弹综合法强度偏差0.5%。

3）试块编号为III，试块的试验数值为34.3MPa。回弹法检测数值为45.3MPa、回弹法强度偏差32.1%；超声回弹综合法检测数值36.2MPa、超声回弹综合法强度偏差5.5%。

4）试块编号为IV，试块的试验数值为34.4MPa。回弹法检测数值为44.1MPa、回弹法强度偏差28.2%；超声回弹综合法检测数值35.3MPa、超声回弹综合法强度偏差2.6%。

5）试块编号为V，试块的试验数值为36.2MPa。回弹法检测数值为46.7MPa、回弹法强度偏差29.0%；超声回弹综合法检测数值37.1MPa、超声回弹综合法强度偏差2.5%。

结合相关测试结果可知，回弹法的监测数据差距较大，而超声回弹综合法的检测准确性更高。结合本次水利工程项目C35混凝土构件检测分析过程可知，超声回弹综合法进行的混凝土强度检测数值与试块检测值基本吻合，结果准确性更高，且对应的可行度更大。

另外，本次工程项目中试验的试块样品数量一般，统计规律的精准性还需提升，但是整体微观机理以及实践数值还是具备一定的代表性，证明在水利工程混凝土强度测试中超声回弹综合法的应用范围更广泛[4]。

结束语：

    总而言之，在水利工程混凝土强度测试分析过程中，要结合混凝土的应用情况，有效采取回弹法或者是超声回弹综合法，更好地提升测试结果的准确性，以便于能顺利开展水利工程项目，维持良好的工程质量，也为水利工程建设可持续健康发展奠定基础。

参考文献：

[1]张强. 关于超声回弹综合法检测混凝土强度技术的应用研究[J]. 中国新技术新产品,2020(19):71-72.

[2]黄金华,祁海燕,刁占峰. 超声回弹综合法在隧道二次衬砌混凝土强度检测中的应用[J]. 东北水利水电,2019(4):23-24,28.

[3]来庆辉. 高性能混凝土抗压强度无损检测技术试验研究[D]. 黑龙江:黑龙江大学,2017.

[4]赵金凤. 不同混凝土检测方法对水利工程混凝土质量影响研究[J]. 陕西水利,2019(5):36-37.