一.发展概况

    超声回弹综合法检测混凝土强度，是1966年由罗马尼亚建筑及建筑经济科学研究院首次提出的，并编制了有关技术规程，曾受到各国科技工作者的重视。1976年我国引进了这一方法，在结合我国具体情况的基础上，许多科研单位进行了大量的试验。近年来完成了多项科研成果，在结构混凝土工程的质量检测中已获得了广泛的推广应用。1988年由中国工程标准化委员会批准了我国本《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02：88)；2005年由中国工程标准化协会修编为《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02：2005)。
混凝土强度的综合法检测，就是采用两种或两种以上的单一方法或参数(力学的、物理的或声学的等)联合测试混凝土强度的方法。由于综合法，比单一法测试误差小和较宽的适用范围，因此在混凝土的质量控制与检测中的应用愈来愈多。一般来说，在合理选择各种单一方法组合的前提下，所采用的非破损测试方法越多，混凝土强度的测试也越高。
    采用综合法测量混凝土强度时应符合以下原则：
    (1)单一法的仪器性能、测试技术和测试误差都应满足规定的要求；
    (2)在已查明单一法测强影响因素的基础上，应当采取对测强影响较大且相反的单一法进行综合，以便抵消或减少一些影响因素；
    (3)综合法比单一法应具有较小的测试误差和较宽的适应范围；
    (4)综合法适用于确定内部无缺陷部位的混凝土强度。
    综合法测定混凝土强度的方法是较多的，如“超声波传播速度—回弹值”、“超声波传播速度—表面硬度”、“超声波传播速度—超声波衰减值”、“超声波传播速度—回弹值—碳化深度”以及“砂浆超声波传播速度—回弹值—碳化深度”等等综合法。而声速—回弹综合法是国内外研究最多，应用最广的一种方法。
超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值及回弹值R，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度f_cu的一种方法。与单一回弹或超声法相比综合法具有以下特点：
1）．减少龄期和含水率的影响
    混凝土的声速值除受粗骨料的影响外，还受混凝土的龄期和含水率等因素的影响。而回弹值除受表面状态的影响外，也受混凝土的龄期和含水率的影响。然而，混凝土的龄期和含水率对其声速和回弹值的影响有着本质的不同。混凝土含水率大，超声的声速偏高，而回弹值则偏低；混凝土的龄期长，超声声速的增长率下降，而回弹值则因混凝土碳化程度增大而提高。因此，二者综合起来测定混凝土强度就可以部分减少龄期和含水率的影响。
2）．弥补相互不足   
    一个物理参数只能从某一方面，在一定范围内反映混凝土的力学性能，超过一定范围，它可能不很敏感或者不起作用，例如回弹值R主要以表层砂浆的弹性性能来反映混凝土中强度，当混凝土强度较低，塑性变形较大时，这种反映就不太敏感。当构件截面尺寸较大或内外质量有较大差异时，就很难反映结构混凝土的实际强度。超声声速是以整个断面的动弹性来反映混凝土强度，而强度较高的混凝土，弹性指标变化幅度小，相应其声速随强度变化的幅度也不大，其微小变化往往被测试误差所掩盖，所以对于强度大于35MPa以上的混凝土，其f_cu～Ｖ相关性较差。
    采用回弹法和超声法综合测定混凝土强度，既可内外结合，又能在较低或较高的强度区间相互弥补各自的不足，能够较全面地反映结构混凝土的实际质量。
3）．提高测试
    由于综合法能减小一些因素的影响程度，较全面的反映整体混凝土质量，所以对提高无损检测凝土强度的，具有明显的效果。
鉴于超声回弹综合法具有上述的许多优点，因此在国内多项工程的混凝土强度的检测中采用了这一方法，为工程质量事故的处理提供了重要依据。

二.超声仪技术要求

（1）超声波检测仪应通过技术鉴定，并必须具有产品合格证；
（2）仪器的声时范围应为0.5-9999μs，测读为0.1μs，时分度为1dB的衰件系统；
（3）仪器应具有良好的稳定性，声时显示调节在20-30μs范围内时，2h内声时显示的漂移不得大于±0.2μs；
（4）仪器的放大器频率响应宜分为10-500kHz，总增益量不小于80 dB，接收灵敏度不大于50μV；

（5）仪器宜具有示波屏显示及手动游标测读功能。显示应清晰稳定。若采用整形自动测读，混凝土超声测距不得超过1m；
（6）仪器应能适用于温度为-10℃～＋40℃、相对湿度不大于80%、电源电压波动为220V±22V的环境中，且能连续4h正常工作；
（7）具有波形清晰、显示稳定的示波装置。

三.换能器的技术要求

（1）换能器宜采用厚度振动形式压电材料；
（2）厚度振动式换能器的频率宜采用20～250kHz；
（3）换能器实测频率与标称频率相差应不大于±10%。
用于综合法检测混凝土强度的超声波检测仪和回弹仪仪器，技术性能必须满足有关规程的规定，仪器的检验、检定也应符合有关规程的要求。

四、规范标准：

《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS 02：05）

五、仪器设备：

非金属超声波检测仪、数显回弹仪

1. 非金属超声波检测仪

（1）主要功能
◆   基桩超声波透射法完整性检测
◆   混凝土裂缝深度检测
◆   混凝土超声回弹综合法强度检测
◆   地质勘察岩体纵波波速测试
◆   隧道岩体松动圈检测
◆   非金属材料动弹力学参数测试
 
 
（2）主要特点
◆   连续自动提升，多通道自动循测，可满足任意剖面自由组合。
◆   智能判读，首波声时、声幅判读更准确。
◆   剖面测试波形增益、延迟多点触控可调。
◆   向导式操作流程设计，步骤更优化，操作更简单，检测更高效。
◆   独有人体工学超薄设计，长时间工作更轻松。
◆   专有低功耗技术平台+内置高性能复充锂电池，满足超长待机时间。
◆   一体化自动计数提升装置，防水、抗震设计，连接更可靠。
◆   独有一体化多功能接口，软件升级、数据导出、仪器充电更便捷。
◆   “8.4”真彩高亮触摸屏，亮度无级可调，数据、曲线清晰，适用任意工作环境。
（3）技术指标

供电模式	内置高性能复充锂电池≥5小时
主控单元	低功耗嵌入式工业计算机
存储容量	8G（>400根试桩完整测试数据）
操作方式	触摸屏
数据传输	USB2.0
计数方式	自动计数
采样间隔	0.1μs ～ 65535μs
记录长度	512/1024点
发射电压	500V/1000V可选
动态范围	≥100dB
声时准确度	≤0.1%
声幅准确度	≤3%
发射脉宽	0.1μs ～ 200μs连续可调
频带宽度	1kHz ～ 300kHz
工作温度	-20℃ ～ +55℃
体积	375×300×90mm	266×180×50mm
重量	3.1kg	2.0kg

六、检测方法 

1.资料准备
    (1)工程名称、工程地点、设计、施工和建设单位名称；
    (2)施工图纸，结构或构件名称、编号、施工图(或平面图)及混凝土强度等级；
    (3)水泥品种、标号、用量、出厂厂名，砂石品种、粒径，外加剂或掺合料品种、掺量、以及混凝土配合比等；
    (4)模板类型，混凝土灌注和养护情况，以及成型日期；
(5)结构或构件存在的质量问题，混凝土试块抗压等；
（6）提交“检测方案”给委托方认可；
（7）鉴定“工程（产品）质量检验合同书；
（8）检查测试仪器是否在标准状态；
（9）备足各检测项目记录表。

2.现场测试结构或构件准备
检测结构或构件时需要布置测区，因为测区是进行超声、回弹测试的测量单元。
测区布置应符合下列规定：
    (1) 单个构件检测时，应在构件上均匀布置测区，且不少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个；
    (2) 对同批构件抽样检测时，构件抽样数应不少于同批构件的30％，且不少于10个构件，每个构件测区数不少于10个；
    (3) 长度小于或等于2m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于3个。
当按批抽样检测时，凡符合下列条件的构件，才可作为同批构件：
    (1) 凝土强度等级相同；
    (2) 凝土原材料、配合比、成型工艺、养护条件及龄期基本相同；
    (3) 件种类相同；
    (4) 施工阶段所处状态相同。
每个构件的测区，应满足以下要求：
    (1) 区的布置宜在构件混凝土浇筑方向的对应侧面；
    (2) 区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜大于2m；
    (3) 区宜避开钢筋密集区和预埋铁件；
    (4) 区尺寸为200mm×200mm；相对应的两个200mm×200mm方块应视为一个测区。
(5) 试面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、浮浆和油垢，并避开蜂窝、麻面部位，必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处，并擦净残留粉尘；见图2-2。
（6）如有登高检测的构件，需设置脚手架和安全防护措施；
（7）结构或构件上的测区应注命编号，并记录测区位置和外观质量情况。
每一测区宜先进行回弹测试，然后进行超声测试。对非同一测区的回弹值及超声声速值，不能按综合法计算混凝土强度。

七、数据处理
 

1.回弹值的测量与计算同回弹仪（参见本章第2.1.1.3/4）

2.超声声速值的测量与计算

1）超声声速值的测量

A.超声仪必须符合技术要求并具有质量检查合格证；                  

B.超声测点应布置在回弹测试的同一侧区内；

 C.应保证换能器与混凝土耦合良好；

D.超声测距的测量误差应不大于±1%；

图2-6测区测点分布

E.在每个测区的相对测试面上，应各布置3个测点，且发射和接收换能器的轴线应在同一轴线上；

F.时测量一般采用对测法，如不能满足这一要求，可采用单面平测或相邻角测（图2-6、图2-7、图2-8）。

 

F－发射换能器；   S－接收换能器；   G－钢筋轴线
图2-8  超声波平测示意图
 

3.混凝土强度推定
用综合法检测结构或构件混凝土强度时，应在结构或构件上所布置的测区内，分别进行超声和回弹测试，经测试获得超声声速和回弹值，既第个测区混凝土强度换算值，是按测区内的回弹值取平均值（）和声速值（）查表或代入测强公式得出。

结构或构件的混凝土强度推定值（）应按下式确定：

对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：
1）当该批构件混凝土强度平均值小于25.0MPa时：
      MPa
2）当该批构件混凝土强度平均值在25.0Mpa～50.0Mpa时：
      MPa

八、检测实例