在水利工程检测中超声一回弹结合取芯综合法的应用价值

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摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，推动了各行各业的发展速度，水利工程建设项目也随之不断增多。由于水利工程中的一些水工建筑物全部是混凝土结构，其质量的优劣直接影响工程项目的整体质量。为此，需要对这些水工建筑物进行相应的检测。而在检测的过程中，为了使之不受到损坏，必须采用无损检测技术。超声回弹综合法以其自身诸多优点，非常适合应用于水利工程无损检测当中。基于此点，本文就水利工程中超声回弹结合取芯综合法的应用价值进行浅谈。

关键词：水利工程；无损检测；超声回弹法；应用价值

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

一、超声回弹综合法的基本原理及特点

（一）基本原理

超声回弹综合法的基本原理是通过利用混凝土强度、声速值、回弹值之间的相关关系为依据，以获取回弹值和超声速度来反映材料性能。超声速度可以反映材料内部构造的相关信息及其弹性性质，而回弹值可以反映混凝土表面的塑性性质和弹性性质。所以，超声回弹综合法不仅能够反映混凝土的表层状态和内部构造，还能够揭示混凝土塑性和弹性。为了提高超声回弹综合法检测的精度，应当在检测前对混凝土进行表面清理，使其在自然状态下测试出某些物理量，进而按照强度、声速值、回弹值之间的关系，推算出混凝土的强度特征。

（二）主要特点

相比较单一回弹以及超声法检测而言，超声回弹综合法具备以下特点：

1.降低含水率和龄期的负面作用。运用超声法时，混凝土骨料、龄期、含水率是影响其声速值的重要因素，而运用回弹值法时，混凝土表面状态、含水率、龄期是影响检测结果的重要因素。虽然混凝土含水率和龄期均是影响其声速和回弹值的因素，但是其影响效果有着本质的不同。随着混凝土含水率的增大，超声声速的增长率会随之下降，而回弹值会受混凝土碳化程度增高的作用随之提高。所以，运用超声回弹综合法可以有效降低混凝土含水率和龄期的负面影响。

2.弥补强度区间不足单一的物理参数仅仅能够从某一特定范围内在单一的方面反映混凝土利力学性能，在超出特定范围的情况下，则有可能不会起到任何作用。如，回弹值R主要反映的是表层砂浆的弹性性能，以此表明混凝土强度，但是当混凝土处于较低强度和较大塑性变形时，就会严重削弱反映的敏感性。同时，当构件内外质量存在较大差异或构建截面尺寸较大时，回弹值R难以反映结构的实际强度；超声声速是以整个断面的动弹性来表明混凝土的强度，一般情况下混凝土强度越高，弹性指标变化越小，声速的变化幅度也不大，这种微小的变化会被误差掩盖。若混凝土强度大于35MPa，则的相关性会变得较差。采用超声回弹综合法进行检测，可以相互弥补较低或较高强度区间的不足，从而全面反映混凝土性能。

3.提高检测精确度。超声回弹综合法能够降低不利因素的影响程度，全面反映混凝土质量，可以有效提高混凝土无损检测的精确度。

二、超声回弹结合取芯综合法在水利工程检测中的应用价值研究

（一）检测方法与技术

采用超声回弹综合法进行检测首先需要选定出待检测的混凝土构件，按照相关规范标准以及具体规定的要求，布置一定数量的测区，然后根据具体的布点方式进行超声声速值和回弹值的测试。

1.回弹检测技术。在每个测区相对应的两个被测面上测取一定数量的回弹值，通常单个测面可测取8个回弹值，两个测面共计测取16个回弹值，然后将其中最大的3个值和最小的3个值剔除，并计算出剩余10个值的平均数，计算公式如下：

上式中表示被测区的平均回弹值，表示第i个被测点的回弹值。如果在测取回弹值的过程中，处于非水平状态，则应当按照下式进行相应修改：

若是顶面或底面测得的回弹值，则应当按照下式进行相应修改：

上式中，代表修正之后的测区回弹值，表示测试角度为的回弹修正值，其可以通过查表获得，表示被测区的顶面回弹修正值，也可通过查表获得，表示测区底面的回弹修正值。在进行实际测试的过程中，如果测试仪器处于非水平的状态，且测区又非被测混凝土构件的浇筑测面，那么应当对测得回弹值进行角度和浇筑面修正，这样能够进一步确保测区回弹值的准确性。

2.超声检测技术。首先在每个测区相对应的两个测面上分别布置三个测点，并确保在换能器与混凝土充分耦合的条件下，使发射与接收换能器处于同一轴线之上。被测区的声速可采用下式进行计算：

上式中，表示测区的声速值（单位是m/s），表示超声测距（单位是m），表示第i个测区的平均声时值（单位是s），其计算公式如下：

式中分别代表被测区内三个测点的声时值。

若是在混凝土浇筑底面和顶面进行测试时，因上表面砂浆的强度相对较低，加之底面粗骨料的强度较高，从而会对声速值造成一定影响，所以需要进行适当地修正。

（二）超声回弹综合法在某水利工程检测中的应用实例分析

由于需要对某水利工程连拱大坝的混凝土进行全面检测和评价，并为大坝设计复核及其裂缝成因分析提供可靠的依据，经综合考虑后，决定采用超声回弹结合取芯综合法进行检测。具体过程如下：

1.基础数据采集。根据该检测方法相关规程的要求，首先在大坝的坝体垛墙和隔墙上分别布置回弹测区和超声测区，并在坝体的不同高程位置上和不同设计标号的区域内选取取芯位置；然后将已经确定好的取芯位置表面用砂轮机进行打磨处理，并对回弹值R进行测试，随后利用耦合剂对该部位混凝土的声时值进行检测，同时钻取混凝土芯样；最后，在实验室内将钻取的样品制成标准试件，让其自然干燥3天再进行抗压强度测试。

2.建立专用强度测试曲线。首先，对回弹值、声时值以及芯样的抗压强度进行汇总处理，并按照最小二乘法的原理进行误差估算。经过计算后，得出该工程综合测强曲线回归方程式：

（1）

相对标准误差为4.1%，相关系数为0.96。由此可见，测强曲线的相关性基本处于良好状态，并且符合综合法相关规程对专用测强曲线标准误差的规定要求，即标准误差小于等于±12%。

3.坝垛不同高程混凝土的测试强度及总体强度推定值。先将从各个测区测得的声速值和回弹值带入到式（1）中，然后通过计算便可以得出坝垛不同高程的实际强度。在该工程当中，共计设置了325个测区，分别布置在不同的坝体垛墙和隔墙上。通过统计后得出混凝土强度范围、平均强度以及变异系数。然后按照《水工混凝土施工验收规范》中的有关规定要求，以容许应力法对水工建筑物进行进行设计，混凝土强度保证率最低不小于80%。由此可以推定出坝垛混凝土的强度值符合要求。

结论：

综上所述，本文通过工程实例详细阐述了超声回弹取芯综合法在水利工程的具体应用，经过验证得出该检测方法不但能够准确测出混凝土的强度值，而且还能推定出被测水工建筑物的整体强度值是否符合要求。可见该方法在水利工程无损检测检测中具有较高的应用价值。

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