混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑最基本的結(jié)構(gòu)，混凝土檢測(cè)技術(shù)關(guān)系著整個(gè)建筑工程的品質(zhì)，近些年超聲波技術(shù)在混凝土檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。

　　《混凝土世界》建筑科技雜志，創(chuàng)刊于1980年，由北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司主辦，是我國(guó)混凝土材料與工程行業(yè)的綜合性期刊。內(nèi)容涵蓋國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策解讀與行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析;行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量技術(shù)規(guī)范、指南;國(guó)內(nèi)外混凝土材料與工程科技發(fā)展導(dǎo)航;市場(chǎng)需求動(dòng)態(tài)信息與展望;國(guó)內(nèi)外混凝土與水泥制品行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)與新技術(shù)、新產(chǎn)品等。主要欄目有：行業(yè)關(guān)注、專(zhuān)家論壇、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、科技導(dǎo)航、企業(yè)發(fā)展、協(xié)會(huì)工作、新技術(shù)新產(chǎn)品、裝飾混凝土、各抒已見(jiàn)、新視角等。

　　簡(jiǎn)單介紹了超聲波在結(jié)構(gòu)混凝土檢測(cè)中的應(yīng)用，主要分為強(qiáng)度檢測(cè)和內(nèi)部缺陷檢測(cè)，并通過(guò)天津某住宅小區(qū)的工程實(shí)例加以說(shuō)明。

　　混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)今中國(guó)應(yīng)用最多的建筑形式，龐大的施工量也表明質(zhì)檢工作的重要性，但由于混凝土的配料、攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響最終混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。同時(shí)用試件在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的混凝土強(qiáng)度性能指標(biāo)，往往與實(shí)際中的結(jié)構(gòu)混凝土性能有所差別。所以相較之下混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)的直觀性，可靠性的優(yōu)勢(shì)便表現(xiàn)出來(lái)。

　　混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分為強(qiáng)度檢測(cè)和缺陷檢測(cè)兩個(gè)方向，強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)從所采集的數(shù)據(jù)上看可分為直接檢測(cè)法和間接檢測(cè)法，從對(duì)構(gòu)件影響的角度又分為非破損檢測(cè)、微破損檢測(cè)和綜合法檢測(cè)。強(qiáng)度檢測(cè)方法包括回彈法、鉆芯法、超聲波法、超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等;混凝土缺陷檢測(cè)的方法包括超聲波法和雷達(dá)法。

　　一、超聲波的實(shí)際應(yīng)用

　　在以上這些方法中，較之回彈法和鉆芯法超聲波具有穿透性強(qiáng)、不破壞結(jié)構(gòu)、定向性好、能同時(shí)檢測(cè)到構(gòu)件強(qiáng)度及缺陷的特點(diǎn)。下面簡(jiǎn)單介紹一下有關(guān)超聲波的一些檢測(cè)方法。

　　1.超聲波檢測(cè)混凝土強(qiáng)度：

　　正如前文里所說(shuō)，混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)可分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)，直接檢測(cè)顧名思義就是通過(guò)檢測(cè)可直接獲得結(jié)構(gòu)混凝土的抗壓強(qiáng)度，而間接檢測(cè)是通過(guò)一個(gè)或是多個(gè)與結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度相關(guān)的參數(shù)，通過(guò)建立測(cè)強(qiáng)曲線，間接獲得其強(qiáng)度的檢測(cè)方法。

　　此種方法是以超聲波在混凝土中傳播的聲速與混凝土強(qiáng)度的相關(guān)性為理論基礎(chǔ)的。理論證明，混凝土的某些力學(xué)參數(shù)與聲速有如下關(guān)系

　　其中，V為超聲波在混凝土中傳播的波速;ρ為混凝土的密度; υ為混凝土的泊松比。[1]

　　所以，理論上我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)用回歸方程建立一條反映混凝土強(qiáng)度與超聲波聲速的關(guān)系的曲線，這條曲線就能作為超聲波檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的依據(jù)。但是由于影響混凝土強(qiáng)度的客觀因素較多，例如材料的配合比、原材料的品種、混凝土的齡期、檢測(cè)時(shí)的環(huán)境因素等都會(huì)影響到超聲波測(cè)強(qiáng)的精度和可靠性，當(dāng)差異較大時(shí)甚至?xí)�直接質(zhì)疑測(cè)強(qiáng)曲線的適用性。所以超聲波法檢測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度還有待進(jìn)一步的研究。筆者認(rèn)為必要時(shí)可以結(jié)合直接檢測(cè)法建立修正系數(shù)或修正量對(duì)測(cè)強(qiáng)曲線進(jìn)行修正來(lái)提高檢測(cè)精度和可靠性，但需要大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持。

　　2.超生回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度：

　　回彈法是通過(guò)混凝土表面硬度間接測(cè)得混凝土強(qiáng)度，卻無(wú)法了解到混凝土內(nèi)部質(zhì)量。而超聲波卻不同，它在結(jié)構(gòu)混凝土中的傳播速度可以反映混凝土內(nèi)部的質(zhì)量，混凝土強(qiáng)度較低時(shí)波速隨強(qiáng)度變化較大，混凝土強(qiáng)度較高時(shí)隨著強(qiáng)度的改變波速的變化則不十分明顯。超聲回彈綜合法即是將以上兩種方法的結(jié)合，通過(guò)實(shí)驗(yàn)回歸分析，波速一回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的曲線方程為：

　　其中α為常數(shù)項(xiàng)，b、c為回歸系數(shù)v為超聲波速，R為回彈值，此曲線即為測(cè)強(qiáng)曲線。

　　需要注意的是當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所采用的材料及其齡期與制定測(cè)強(qiáng)曲線所采用的材料及其齡期有較大差異時(shí)，需要用同條件立方體試件或從構(gòu)件測(cè)區(qū)中鉆取的混凝土芯樣試件的抗壓強(qiáng)度采用修正系數(shù)法進(jìn)行修正。[2]

　　3.超聲法檢測(cè)混凝土缺陷：

　　超聲法檢測(cè)混凝土缺陷的原理為通過(guò)測(cè)量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度、首波波幅及接收信號(hào)主頻，并根據(jù)這些參數(shù)在混凝土中的異常變化判定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土內(nèi)部不密實(shí)區(qū)的位置、范圍、裂縫深度、表層損傷厚度等。

　　采用超聲法檢測(cè)混凝土內(nèi)部缺陷時(shí)需要注意的是混凝土表面需要干燥、平滑、清潔，含水或表面不平整均對(duì)結(jié)果有影響，同時(shí)均勻性差的混凝土可能導(dǎo)致結(jié)果的誤差很大或是錯(cuò)誤的結(jié)果。

　　二、工程實(shí)例

　　1.工程概況

　　天津市某住宅小區(qū)所有樓體均為磚混結(jié)構(gòu)6層建筑，檐口高度18.50m。因該小區(qū)部分樓棟混凝土構(gòu)造柱存在局部漏振、蜂窩孔洞及開(kāi)裂現(xiàn)象，為此開(kāi)發(fā)商委托有關(guān)鑒定檢測(cè)單位對(duì)該住宅小區(qū)113號(hào)樓、95號(hào)樓、83號(hào)樓、78號(hào)樓部分戶(hù)室內(nèi)構(gòu)造柱構(gòu)件的實(shí)體質(zhì)量進(jìn)行鑒定檢測(cè)。并以此作為進(jìn)一步處理方案的依據(jù)。該小區(qū)住宅樓平面如圖1所示。

　　2現(xiàn)場(chǎng)鑒定檢測(cè)情況.

　　經(jīng)檢查113號(hào)樓1門(mén)502室北側(cè)臥室門(mén)口部位一根構(gòu)造柱構(gòu)件，在距地面0.94m高度部位存在一條水平裂縫，抽查部位最大裂縫寬度約為0.2mm。采用超聲回彈綜合法檢測(cè)該構(gòu)造柱構(gòu)件強(qiáng)度。布置測(cè)區(qū)如圖2所示，每個(gè)測(cè)區(qū)布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)采用對(duì)測(cè)法進(jìn)行超聲測(cè)試，并根據(jù)公式 計(jì)算出該測(cè)區(qū)的混凝土中聲速代表值，每個(gè)測(cè)區(qū)分別在超聲波的發(fā)射面和接收面各彈擊8個(gè)點(diǎn)。根據(jù)聲速代表值及回彈代表值查表得出測(cè)區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度換算值分別為：26.4MPa、26.2MPa、26.5MPa、24.1MPa、29.8MPa。取最小值24.1MPa為構(gòu)件砼抗壓強(qiáng)度推定值，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20的要求。經(jīng)采用鋼筋探測(cè)儀對(duì)該構(gòu)造柱的單側(cè)縱筋根數(shù)及箍筋間距進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：所抽測(cè)構(gòu)造柱構(gòu)件的單側(cè)縱筋根數(shù)實(shí)測(cè)值為2根，箍筋間距實(shí)測(cè)平均值為100mm(柱端)、200mm(柱中)，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的相關(guān)要求，故可排除構(gòu)件砼強(qiáng)度及鋼筋配置存在問(wèn)題。

　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查勘，在構(gòu)造柱出現(xiàn)水平裂縫一面的相對(duì)面及相臨側(cè)面均未發(fā)現(xiàn)砼受壓破壞及開(kāi)裂現(xiàn)象，戶(hù)室內(nèi)墻體及樓蓋板均完好無(wú)破壞及開(kāi)裂現(xiàn)象。

　　采用超聲波單面平測(cè)法對(duì)裂縫深度進(jìn)行檢測(cè)，分別取跨縫和不跨縫聲波傳播距離為15、65、115、165、215、265、315mm，7個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)出相應(yīng)聲時(shí)值，用回歸分析方法求出聲時(shí)與測(cè)距之間的直線方程： 。其中b即為聲波在混凝土中的波速。再通過(guò)公式 和 計(jì)算出第i點(diǎn)的裂縫深度 和裂縫平均深度 ，其中 為第i點(diǎn)跨縫測(cè)得的聲時(shí)值 [3] 。通過(guò)對(duì)比 與 決定是否保留數(shù)據(jù)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)(表1)，由表中數(shù)據(jù)可知該裂縫深度為64.3mm。

　　3.結(jié)論

　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鑒定檢測(cè)，該小區(qū)其他樓棟戶(hù)室內(nèi)狀況均與該戶(hù)類(lèi)似。裂縫深度均較淺，寬度一般在0.2mm左右。砼強(qiáng)度、鋼筋配置及構(gòu)件截面尺寸均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和相關(guān)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的要求。

　　原因分析

　　1) 目前所鑒定戶(hù)室構(gòu)造柱構(gòu)件出現(xiàn)的水平裂縫主要系由于混凝土澆筑振搗及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中溫度、濕度作用下產(chǎn)生收縮變形等因素綜合影響所至。

　　2) 目前所鑒定戶(hù)室構(gòu)造柱構(gòu)件出現(xiàn)的局部砼酥松、蜂窩麻面現(xiàn)象主要系由于混凝土澆筑振搗過(guò)程中局部漏振或過(guò)振影響所至。

　　建議措施

　　1) 建議對(duì)存在細(xì)微裂縫的構(gòu)造柱構(gòu)件，可沿裂縫剔鑿V形槽采用聚合物砂漿修補(bǔ)即可。

　　2) 建議對(duì)存在局部漏振、酥松的構(gòu)造柱構(gòu)件，將局部酥松混凝土層剔除至堅(jiān)硬混凝土層后，采用C25細(xì)石混凝土重新進(jìn)行澆注，同時(shí)應(yīng)保證新舊混凝土結(jié)合牢固。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　本文結(jié)合工程實(shí)例介紹了超聲波在混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢測(cè)中的意義，超聲波在結(jié)構(gòu)檢測(cè)中有著其特有的優(yōu)勢(shì)，希望廣大鑒定檢測(cè)技術(shù)人員共同努力，發(fā)揮自己的才能提高技術(shù)水平，使我們的工作更加完善和科學(xué)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張樹(shù)勛，超聲波在土木工程無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

　　[2]超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(CECS 02：2005)

　　[3]超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程(CECS 21：2000)