工程混凝土材料强度检测技术和应用

王 涛

湖北华茂商品混凝土有限公司

1 引言

技术的发展以及城市化建设的推进，让混凝土材料强度检测技术的技术类型、技术成本、效果、复杂程度、稳定性等方面逐渐多元化，因此建筑企业应当结合实际需求来进行选择，而众多技术当中较具代表性的有四种，分别为超声波检测技术、回弹检测技术、回弹-超声波检测技术、钻芯技术，这四项技术的应用最为广泛，因此本文研究将着重围绕四者开展。通过对混凝土材料强度检测技术的研究，可以给建筑企业技术选择提供参考，此举具有一定现实意义。

2 混凝土材料强度检测技术的类型及特点

常见的混凝土材料强度检测技术有四种，分别是超声波检测技术、回弹检测技术、回弹-超声波检测技术和钻芯技术，每种检测技术的检测方式、检测效果都存在差异性，具体如下。

2.1 超声波检测技术

超声波检测技术是混凝土材料强度检测中的常用技术，该技术以超声波为检测手段，通过超声波在混凝土中产生的反射波形来判断混凝土的实际强度。具体技术路线为在混凝土强度检测过程当中采用超声波发射器向检测目标发出20kHz~200kHz的超声波，当超声波接触到混凝土表面后会沿着表面向四周进行扩散，如果混凝土表面存在有缝隙，那么在扩散过程中超声波就会沿着缝隙进入到混凝土内部进行反射，并以此产生反射波形。操作人员根据反射波接收器便能够了解超声波在混凝土内反射波的路线、速度、强度等数值，这些数值的大小取决于混凝土的强度，所以操作人员便可根据数值表现了解到混凝土的强度。除了对混凝土材料的强度进行测试，超声波检测技术还拥有对混凝土材料进行探伤的作用，根据混凝土表面超声波进入混凝土内部的情况，操作人员可以掌握到混凝土材料存在有多少缺口、缺口大小与深度，并根据这些信息对混凝土材料的强度做出综合性判断。举例而言，操作人员为了掌握某工程建筑中以混凝土为墙体材料的承重墙强度，采用超声波检测技术来进行检测，那么在检测过程中，操作人员要在过程中在墙体上布置测点，然后将超声波发射装置对准各测点运作，其次采用换能器对各测点扩散波形、反射波形进行接收，由此得到检测结果，在进行检测时，操作人员需要配备一台超声波发射装置和一台换能器，市面上较通用的超声波发射装置为ZBL-U5700多通道超声测桩仪，而较常见的换能器为10kHz超声波换能器，操作人员根据声速，即可测试出声时、计算缝深、测试缝深和误差，并最终检测出混凝土强度。

2.2 回弹检测技术

回弹检测技术是一种采用回弹仪对混凝土材料强度进行检测的技术，依靠回弹仪操作人员可以测出混凝土材料的回弹值、碳化值，在混凝土材料中，回弹值和碳化值分别代表材料的载荷能力与极限载荷，因此操作人员可以根据回弹值和碳化值判断混凝土当前强度。在基本原理上，回弹检测技术通过回弹仪首先可得混凝土材料的表面硬度，也就是回弹值，材料的回弹值越大则表面硬度越大，然后再根据碳化值建立测强曲线，依照曲线变化便可进行强度判断。

例如检测人员需要了解某个施工项目的铝膜板混凝土结构抗压强度，因此选择用回弹检测技术作为检测手段，在检测时，检测人员首先要在混凝土结构上布置测点，每个测区测点要在10个以上。用回弹仪测量材料强度时，相邻测区的间距要控制在2m以下，而相邻测点间距要控制在20mm以下，检测人员需将回弹仪对准各测点进行回弹值、碳化深度值检测，检测完成后即可得到回弹值，根据结果得到混凝土表面硬度，然后再结合碳化值做出变化曲线，根据曲线就可以计算出混凝土的最终强度。

2.3 回弹-超声波检测技术

回弹-超声波检测技术是指将回弹检测技术与超声波检测技术结合运用的一种混凝土材料强度检测技术，通过两种技术，检测人员可以同时得到材料的回弹值和超声波反射波形，所以相比使用回弹检测技术或者超声波检测技术中的单独一项技术，回弹-超声波检测技术的精度更高，检测结果更准确，很多实验当中，该项技术都表现出了良好的性能优势，不过由于需要的硬件设备较多以及操作上的复杂性，回弹-超声波检测技术的应用还不普及，在现代建筑工程混凝土检测当中并不常见。

原理上，回弹-超声波检测技术就是针对混凝土材料分别采用回弹检测技术和超声波检测技术进行检测，得到混凝土材料的回弹值和超声波反射波形后，将得到的声速、超声测距、声时读数用公式进行计算，以此得到混凝土材料的强度，列出公式：

式中：

v——声速；

Li——第i个超声测距；

ti——第i个测点的声时读数；

t0——初始时刻。

根据该公式，检测人员可将测得的混凝土材料回弹值和超声波反射波形融合到一起，计算出材料的强度。

回弹—超声波检测技术的应用流程与回弹检测技术及超声波检测技术一致，都需要在墙体上布置用于检测的测点，然后再开启回弹仪和超声波发射器对混凝土上的各测点进行检测，在取得回弹值、超声波声速、声时后，便可使用上述公式计算，得到检测结果。

2.4 钻芯技术

钻芯技术是一种非常特殊的混凝土材料硬度检测方法，和回弹检测技术、超声波检测技术与回弹-超声波检测技术有非常大的区别，这种检测方法并不是依靠对材料数值的获得与计算来测出材料强度，而是直接从检测目标上取下一部分作为样品实施检测，从而得到检测结果。即应用钻芯技术检测混凝土材料强度时，检测人员需要使用钻头来得到检测用的样品，然后将该样品送入试验室进行强度实验，通过实验结果直接得到混凝土的强度，这种检测方法的检测结果更加直观、可靠、准确，在操作上更加简便、快捷，但需要强大的技术力作为支持，检测门槛远远高于常规检测技术，因此在现代混凝土强度检测中并不常见。

钻芯技术的检测硬件配置至少要拥有2个空心薄壁钻头，钻取的样本数量则要在5个以上，钻井深度通常在0.6m左右，钻进宽度控制在0.8m之间，钻芯技术不需要设置测点，钻进点取代了测点的作用，检测人员首先要根据钻芯原则在墙体上设置了钻进点，并对钻进深度、宽度进行了设置，要求工作人员依照设置要求来进行钻芯，最大误差不得超过±1。其次通过钻芯得到了若干样品，将样品送入压强实验中进行检测，最终取得混凝土材料的强度数值。

3 不同检测方式的优势和缺点

3.1 超声波检测技术的优缺点

超声波检测技术作为混凝土检测强度中最常见的技术，具有应用范围广、检测数据清晰、应用便捷、定位准确等众多优势，且通过该项技术可以对混凝土的质量、均质性进行检测，而这些检测内容依靠回弹检测技术或者钻芯技术很难达成，因此超声波检测技术得到了广大建筑企业的青睐。

但同时，超声波技术对环境条件有非常苛刻的要求，容易受环境因素影响。在对混凝土材料进行超声波检测过程当中，如果出现了某些会对超声波运动造成影响的因素，就会导致超声波反射波异常，相应检测结果就会不准确。因此，超声波技术在混凝土强度检测当中的优势颇多，不仅是便捷性和检测范围上，都非常出众，但因为对实际施工环境过于苛刻的要求，以及容易遭受的环境因素太多，大部分时候依靠超声波技术得到检测结果只能作为参考，不能作为混凝土材料的实际强度，否则容易在建筑施工中出现意外问题。也因此，如非必要，并不建议在一般情况下使用超声波技术，但如果工程承包单位可以排除施工现场的影响因素，那么超声波技术便可以作为混凝土材料强度检测的首选技术。

3.2 回弹检测技术的优缺点

回弹检测技术的优点在于应用简便、成本低廉，且不需要太专业的人员进行操作，因此该项技术的应用也比较常见。其次回弹检测技术的劣势在于其应用条件十分苛刻，同时检测结果不准确，大部分结果都是预估得出的数值范围，无法用于精准强度检测工作中，即在回弹检测技术应用之前必须保障混凝土表面干净、平整，否则回弹值必然产生误差，且碳化值是根据相关信息计算出来的，导致最终强度判断结果的精确性不足。综合来看，回弹检测技术的优劣表现鲜明，但在大部分施工建筑企业并不需要得到精确的强度值，因此该项技术还是具备一定应用价值的，但在选择该项技术之前必须先确认检测目标表面状况，如果有异物、凸起等，则必须先进行清理，后进行检测。

3.3 回弹-超声波检测技术优劣

首先回弹-超声波检测技术的结合抵消了回弹检测技术、超声波检测技术的劣势，因此在优势上表现十分突出，应用中并不会出现结果不准确及苛刻的应用条件等。其次该项技术的劣势为检测范围有限，即该项技术只能对混凝土表面硬度进行检测，而实际强度检测必然涉及混凝土内部，说明该项技术存在缺陷。综合来看，回弹-超声波检测技术的应用价值较高，但实际检测工作中不能只采用这项技术来进行检测，必须结合其他技术来进行综合判断。

3.4 钻芯技术优劣

首先钻芯技术的应用优势有很多，例如应用便捷性高、检测结果准确、成本低廉等，因此该项技术的应用也十分常见。其次钻芯技术的唯一缺陷就是会破坏检测目标，导致检测后需要投入人力、时间、经济对检测目标进行修复。综合来看，钻芯技术适用于一些强度检测精确度要求较高的工作当中，如无必要不建议采用该项技术进行检测。

4 结语

综上，对超声波检测技术、回弹检测技术、回弹-超声波检测技术、钻芯技术的应用方法、应用效果及优劣进行了分析、总结。通过分析阐明了各项检测技术的特点、优劣表现、适用条件等，可为建筑企业技术选型提供参考，且有利于混凝土强度检测工作质量提升。