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【摘 要】 本文依据《超声-回弹综合法检测砼强度技术规程》（CECS02：2005）附录D的规定，以及超声回弹综合法检测混凝土强度湖北省地区曲线全省适用性验证方案，选用宜昌地区常用混凝土原材料，通过对21组63个试块在28d、60d、90d不同龄期时试验数据的整理和分析，验证湖北省地区曲线方程中的粗骨料种类为碎石的曲线方程在宜昌地区的适用性。
【关键词】 超声回弹综合法;混凝土强度;湖北地区曲线方程
1 前言
混凝土是以水泥作为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还添加入少量的各种外加剂，经过搅拌、注模、振捣、养护，逐渐凝固硬化后形成的水泥基复合材料。各组成材料的成分、性质和相互比例以及制备和硬化过程中的各种条件和环境因素均对混凝土的力學性能有不同程度的影响，因而其强度、变形等性能较之其他材料的离散性更大。因此混凝土结构的物理力学性能一般需要经过一定的测试手段并结合工程经验才能够做出比较正确的评价。
相对于传统的半破损检测方法—钻芯取样法和拔出法，超声回弹综合法属于非破损检测法，应用灵活，对结构既无破损，又能较好地反应整个结构的质量。对于不允许钻取芯样的预应力和小构件而言，超声回弹综合法更加实用。由于地区材料、施工工艺、所处环境等差异性，混凝土的性态存在较大的差异。利用超声回弹综合法对混凝土进行强度检测评定时，要获得比较准确的评定结果，就必须有针对性地建立相应的地区（或专用）测强曲线。对已有的地区测强曲线进行验证，弄清地区测强曲线的适用性对于准确评估混凝土的强度是至关重要的。本文就以湖北省地区曲线方程为例，结合宜昌地区的实际情况，通过对不同标号不同龄期的混凝土进行超声回弹测试验证湖北省地区曲线的适用性。
湖北省地区曲线方程
粗骨料种类为碎石时，曲线方程为：
f=0.003530v2.4684R1.4751，相对标准误差为12.1%;
粗骨料种类为卵石时，曲线方程为：
f=0.0011680v3.2343R1.5214，相对标准误差为10.8%。
2 试验准备和试验方法
2.1试件制作与试验方法
依据我省常规原材料情况，选用宜昌华新水泥厂的普通硅酸盐水泥P.O42.5水泥，细骨料为级配良好的宜昌河沙和洞庭湖黄砂;粗骨料采用宜昌南津关的粒径范围5-31.5mm之间的碎石;掺合料为荆门晟源环保科技有限公司的粉煤灰;外加剂为湖北苏博新材料有限公司的奈系减水剂标准型高效减水剂（SP-H）。配制混凝土强度等级为C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60的边长150mm立方体试块各3组，共21组63个试块，7d潮湿养护后再自然养护。按照龄期分别为28d、60d、90d进行回弹、超声和试件抗压强度测试。
混凝土试件声速值、回弹值的测试按照《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS02：2005进行。测试混凝土声速值时，每个试件的相对测试面上各布置3个测试点，用凡士林作耦合剂，发射和接受换能器应处在同一轴线进行对测，以声速平均值作为试块的声速测试值。
测区回弹值Ri测量时，在压力机上将试块加压至30KN-50KN，在不同于声时测量的另一相对测试面上各取8个测点回弹值，扣除3个最大值和最小值，剩下10个有效回弹值取平均值作为测区回弹代表值R。回弹测试完毕后卸荷，将试块回弹面放置在压力机承压板之间，以每秒6kN±4kN的速度均匀加荷至试块破坏为止，得到试块的极限破坏荷载值，将其除以试块的承压面积得到混凝土的立方体抗压强度值fcu，i。
图1 超声法测点布置
2.2试验仪器
试验采用的回弹仪为浙江舟山某回弹仪厂生产的混凝土中型回弹仪（冲击能量为2.207J）;试验采用的超声仪为武汉中科智创岩土技术有限公司生产的RSM-SY7型基桩多跨孔超声波自动循测仪，上述仪器都定期进行计量鉴定，试验时均在鉴定有效期之内，设备性能符合国家最新的相关规定的要求，回弹仪每次使用前后均按照JGJ/T23-2011规定进行率定，以保证检测数据的准确性，超声波自动循测仪在每次使用前、后均进行声时初读数的测定。
3 验证湖北地区混凝土超声回弹综合法测强曲线
3.1试验数据的整理与分析
本项目对超声回弹实测数据的计算处理利用了Microsoft公司的MS-Excel程序强大的数理统计功能，可同时对检测数据进行分析。
表1 28d超声回弹综合法测试结果
砼强度 回弹代表值R 声速代表值
V（km/s） 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa）
C15 22.0 3.71 10.3 8.6
21.5 3.65 10.1 8.0
22.5 3.63 11.4 8.4
C20 29.6 4.59 20.2 22.5
28.6 4.64 20.3 21.9
29.4 4.79 20.3 24.7
C25 34.9 4.45 37.8 26.5
33.5 4.79 39.4 30.0
35.8 4.60 40.4 29.9
C30 36.5 4.89 44.9 35.8
38.1 5.05 42.9 41.3
36.0 5.17 42.3 40.2
C40 43.9 5.15 49.0 53.4
41.6 4.93 48.2 44.3
40.6 5.23 47.4 49.4
C50 44.2 4.59 67.9 40.6 43.2 4.64 58.6 40.3
46.1 4.41 68.6 39.1
C60 48.6 5.84 71.6 84.6
48.9 5.93 69.3 88.7
49.0 5.84 69.1 85.7
表2 60d超聲回弹综合法测试结果
砼强度 回弹代表值R 声速代表值
V（km/s） 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa）
C15 25.8 3.63 12.7 10.3
26.3 3.76 13.8 11.5
25.6 3.71 13.2 10.7
C20 32.5 4.59 26.7 25.8
31.5 4.16 25.6 19.3
32.3 4.03 27.1 18.5
C25 40.5 5.03 47.7 44.7
40.3 5.93 44.5 66.7
39.6 5.51 39.1 54.2
C30 40.1 5.15 52.4 46.7
38.7 5.02 54.3 41.6
43.3 5.23 55.4 54.4
C40 43.2 5.07 59.4 50.2
42.4 5.07 53.4 48.8
42.1 4.66 58.0 39.2
C50 43.4 6.05 69.8 78.1
43.1 5.95 71.2 74.2
44.3 5.93 67.8 76.7
C60 44.8 5.21 64.4 56.6
49.3 5.47 73.3 73.5
46.3 5.36 72.7 63.8
表3 90d超声回弹综合法测试结果
砼强度 回弹代表值R 声速代表值
V（km/s） 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa）
C15 24.0 3.69 13.3 9.6
20.3 3.69 13.7 7.5
27.4 3.78 14.9 12.4
C20 34.4 4.39 29.6 25.1
33.9 4.36 28.6 24.2
32.5 4.56 27.7 25.4
C25 42.7 4.98 45.9 47.2
39.8 5.21 45.3 47.6
42.7 5.23 44.1 53.3
C30 41.0 5.28 52.3 51.4
42.4 5.03 54.7 47.9
42.3 4.95 55.3 45.9
C40 44.4 5.28 58.7 57.8
45.3 5.19 57.0 57.0
45.2 5.40 62.7 62.7
C50 45.5 5.73 61.8 73.3
46.4 5.70 71.8 74.4
46.8 5.23 63.6 61.0
C60 47.6 5.42 63.2 68.3
45.2 5.42 56.2 63.3
47.7 5.62 58.4 74.9
验证方法采取《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》附录D介绍的方法，将试件抗压试验所得的抗压强度实测值fcu，i，根据每个试件测得的回弹值R、声速值V，由公式f=0.003530v2.4684R1.4751计算出抗压强度换算值f。代入公式（A.0.8-2）进行计算。验证方案设定的相对标准误差为12.1%，符合《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中6.0.4条地区测强曲线的相对误差小于14%的规定。
表4 28d超声回弹综合法测试结果
砼强度 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa） 相对误差（%） （f0/fc-1）2
C15 10.3 8.6 20.06 402.5581
10.1 8.0 26.80 717.9855
11.4 8.4 35.66 1271.644
C20 20.2 22.5 -10.12 102.4447
20.3 21.9 -7.49 56.05501
20.3 24.7 -17.89 319.8766
C25 37.8 26.5 42.39 1797.022
39.4 30.0 31.46 989.6195
40.4 29.9 35.06 1229.108
C30 44.9 35.8 25.44 647.3023
42.9 41.3 3.91 15.28506
42.3 40.2 5.12 26.21052
C40 49.0 53.4 -8.25 68.09414
48.2 44.3 8.82 77.86183
47.4 49.4 -4.12 16.99389
C50 67.9 40.6 67.23 4519.876
58.6 40.3 45.34 2055.797
68.6 39.1 75.26 5664.624 C60 71.6 84.6 -15.40 237.1761
69.3 88.7 -21.86 478.0372
69.1 85.7 -19.34 373.8674
表5 60d超声回弹综合法测试结果
砼强度 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa） 相对误差（%） （f0/fc-1）2
C15 12.7 10.3 23.50 552.3612
13.8 11.5 19.60 384.1902
13.2 10.7 23.04 531.0449
C20 26.7 25.8 3.50 12.24771
25.6 19.3 32.48 1054.694
27.1 18.5 46.16 2130.946
C25 47.7 44.7 6.62 43.81685
44.5 66.7 -33.26 1106.172
39.1 54.2 -27.86 776.1135
C30 52.4 46.7 12.13 147.2091
54.3 41.6 30.43 925.9507
55.4 54.4 1.91 3.635018
C40 59.4 50.2 18.38 337.721
53.4 48.8 9.40 88.2663
58.0 39.2 47.85 2289.937
C50 67.9 40.6 67.23 4519.876
58.6 40.3 45.34 2055.797
68.6 39.1 75.26 5664.624
C60 64.4 56.6 13.73 188.4675
73.3 73.5 -0.33 0.109142
72.7 63.8 14.02 196.6324
表6 90d超声回弹综合法测试结果
砼强度 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa） 相对误差（%） （f0/fc-1）2
C15 13.3 9.6 38.19 1458.545
13.7 7.5 82.23 6761.131
14.9 12.4 19.98 399.1573
C20 29.6 25.1 17.78 316.2121
28.6 24.2 18.27 333.8994
27.7 25.4 9.13 83.32453
C25 45.9 47.2 -2.74 7.484733
45.3 47.6 -4.74 22.50262
44.1 53.3 -17.19 295.5789
C30 52.3 51.4 1.85 3.421553
54.7 47.9 14.27 203.6525
55.3 45.9 20.61 424.6457
C40 58.7 57.8 1.64 2.685415
57.0 57.0 -0.03 0.000888
62.7 62.7 0.04 0.001314
C50 61.8 73.3 -15.66 245.1219
71.8 74.4 -3.56 12.65721
63.6 61.0 4.32 18.63254
C60 63.2 68.3 -7.42 55.10911
56.2 63.3 -11.15 124.2968
58.4 74.9 -22.02 484.6959
依据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中附录A相对误差的计算公式通过对以上试验数据的分析得出相对误差为26.23%，远大于试验方案设定的12.1%，相对误差偏大，湖北省地区曲线不适于检测宜昌地区的混凝土强度。
4 结束语
通过对强度等级为C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60的立方体混凝土试块在28d、60d、90d进行回弹、超声和试件抗压强度测试。依据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中附录A相对误差的计算公式通过对以上试验数据的分析得出相对误差为26.23%，遠大于试验方案设定的12.1%，相对误差偏大，湖北省地区曲线不适于检测宜昌地区的混凝土强度。
【关键词】 超声回弹综合法;混凝土强度;湖北地区曲线方程
1 前言
混凝土是以水泥作为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还添加入少量的各种外加剂，经过搅拌、注模、振捣、养护，逐渐凝固硬化后形成的水泥基复合材料。各组成材料的成分、性质和相互比例以及制备和硬化过程中的各种条件和环境因素均对混凝土的力學性能有不同程度的影响，因而其强度、变形等性能较之其他材料的离散性更大。因此混凝土结构的物理力学性能一般需要经过一定的测试手段并结合工程经验才能够做出比较正确的评价。
相对于传统的半破损检测方法—钻芯取样法和拔出法，超声回弹综合法属于非破损检测法，应用灵活，对结构既无破损，又能较好地反应整个结构的质量。对于不允许钻取芯样的预应力和小构件而言，超声回弹综合法更加实用。由于地区材料、施工工艺、所处环境等差异性，混凝土的性态存在较大的差异。利用超声回弹综合法对混凝土进行强度检测评定时，要获得比较准确的评定结果，就必须有针对性地建立相应的地区（或专用）测强曲线。对已有的地区测强曲线进行验证，弄清地区测强曲线的适用性对于准确评估混凝土的强度是至关重要的。本文就以湖北省地区曲线方程为例，结合宜昌地区的实际情况，通过对不同标号不同龄期的混凝土进行超声回弹测试验证湖北省地区曲线的适用性。
湖北省地区曲线方程
粗骨料种类为碎石时，曲线方程为：
f=0.003530v2.4684R1.4751，相对标准误差为12.1%;
粗骨料种类为卵石时，曲线方程为：
f=0.0011680v3.2343R1.5214，相对标准误差为10.8%。
2 试验准备和试验方法
2.1试件制作与试验方法
依据我省常规原材料情况，选用宜昌华新水泥厂的普通硅酸盐水泥P.O42.5水泥，细骨料为级配良好的宜昌河沙和洞庭湖黄砂;粗骨料采用宜昌南津关的粒径范围5-31.5mm之间的碎石;掺合料为荆门晟源环保科技有限公司的粉煤灰;外加剂为湖北苏博新材料有限公司的奈系减水剂标准型高效减水剂（SP-H）。配制混凝土强度等级为C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60的边长150mm立方体试块各3组，共21组63个试块，7d潮湿养护后再自然养护。按照龄期分别为28d、60d、90d进行回弹、超声和试件抗压强度测试。
混凝土试件声速值、回弹值的测试按照《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS02：2005进行。测试混凝土声速值时，每个试件的相对测试面上各布置3个测试点，用凡士林作耦合剂，发射和接受换能器应处在同一轴线进行对测，以声速平均值作为试块的声速测试值。
测区回弹值Ri测量时，在压力机上将试块加压至30KN-50KN，在不同于声时测量的另一相对测试面上各取8个测点回弹值，扣除3个最大值和最小值，剩下10个有效回弹值取平均值作为测区回弹代表值R。回弹测试完毕后卸荷，将试块回弹面放置在压力机承压板之间，以每秒6kN±4kN的速度均匀加荷至试块破坏为止，得到试块的极限破坏荷载值，将其除以试块的承压面积得到混凝土的立方体抗压强度值fcu，i。
图1 超声法测点布置
2.2试验仪器
试验采用的回弹仪为浙江舟山某回弹仪厂生产的混凝土中型回弹仪（冲击能量为2.207J）;试验采用的超声仪为武汉中科智创岩土技术有限公司生产的RSM-SY7型基桩多跨孔超声波自动循测仪，上述仪器都定期进行计量鉴定，试验时均在鉴定有效期之内，设备性能符合国家最新的相关规定的要求，回弹仪每次使用前后均按照JGJ/T23-2011规定进行率定，以保证检测数据的准确性，超声波自动循测仪在每次使用前、后均进行声时初读数的测定。
3 验证湖北地区混凝土超声回弹综合法测强曲线
3.1试验数据的整理与分析
本项目对超声回弹实测数据的计算处理利用了Microsoft公司的MS-Excel程序强大的数理统计功能，可同时对检测数据进行分析。
表1 28d超声回弹综合法测试结果
砼强度 回弹代表值R 声速代表值
V（km/s） 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa）
C15 22.0 3.71 10.3 8.6
21.5 3.65 10.1 8.0
22.5 3.63 11.4 8.4
C20 29.6 4.59 20.2 22.5
28.6 4.64 20.3 21.9
29.4 4.79 20.3 24.7
C25 34.9 4.45 37.8 26.5
33.5 4.79 39.4 30.0
35.8 4.60 40.4 29.9
C30 36.5 4.89 44.9 35.8
38.1 5.05 42.9 41.3
36.0 5.17 42.3 40.2
C40 43.9 5.15 49.0 53.4
41.6 4.93 48.2 44.3
40.6 5.23 47.4 49.4
C50 44.2 4.59 67.9 40.6 43.2 4.64 58.6 40.3
46.1 4.41 68.6 39.1
C60 48.6 5.84 71.6 84.6
48.9 5.93 69.3 88.7
49.0 5.84 69.1 85.7
表2 60d超聲回弹综合法测试结果
砼强度 回弹代表值R 声速代表值
V（km/s） 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa）
C15 25.8 3.63 12.7 10.3
26.3 3.76 13.8 11.5
25.6 3.71 13.2 10.7
C20 32.5 4.59 26.7 25.8
31.5 4.16 25.6 19.3
32.3 4.03 27.1 18.5
C25 40.5 5.03 47.7 44.7
40.3 5.93 44.5 66.7
39.6 5.51 39.1 54.2
C30 40.1 5.15 52.4 46.7
38.7 5.02 54.3 41.6
43.3 5.23 55.4 54.4
C40 43.2 5.07 59.4 50.2
42.4 5.07 53.4 48.8
42.1 4.66 58.0 39.2
C50 43.4 6.05 69.8 78.1
43.1 5.95 71.2 74.2
44.3 5.93 67.8 76.7
C60 44.8 5.21 64.4 56.6
49.3 5.47 73.3 73.5
46.3 5.36 72.7 63.8
表3 90d超声回弹综合法测试结果
砼强度 回弹代表值R 声速代表值
V（km/s） 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa）
C15 24.0 3.69 13.3 9.6
20.3 3.69 13.7 7.5
27.4 3.78 14.9 12.4
C20 34.4 4.39 29.6 25.1
33.9 4.36 28.6 24.2
32.5 4.56 27.7 25.4
C25 42.7 4.98 45.9 47.2
39.8 5.21 45.3 47.6
42.7 5.23 44.1 53.3
C30 41.0 5.28 52.3 51.4
42.4 5.03 54.7 47.9
42.3 4.95 55.3 45.9
C40 44.4 5.28 58.7 57.8
45.3 5.19 57.0 57.0
45.2 5.40 62.7 62.7
C50 45.5 5.73 61.8 73.3
46.4 5.70 71.8 74.4
46.8 5.23 63.6 61.0
C60 47.6 5.42 63.2 68.3
45.2 5.42 56.2 63.3
47.7 5.62 58.4 74.9
验证方法采取《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》附录D介绍的方法，将试件抗压试验所得的抗压强度实测值fcu，i，根据每个试件测得的回弹值R、声速值V，由公式f=0.003530v2.4684R1.4751计算出抗压强度换算值f。代入公式（A.0.8-2）进行计算。验证方案设定的相对标准误差为12.1%，符合《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中6.0.4条地区测强曲线的相对误差小于14%的规定。
表4 28d超声回弹综合法测试结果
砼强度 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa） 相对误差（%） （f0/fc-1）2
C15 10.3 8.6 20.06 402.5581
10.1 8.0 26.80 717.9855
11.4 8.4 35.66 1271.644
C20 20.2 22.5 -10.12 102.4447
20.3 21.9 -7.49 56.05501
20.3 24.7 -17.89 319.8766
C25 37.8 26.5 42.39 1797.022
39.4 30.0 31.46 989.6195
40.4 29.9 35.06 1229.108
C30 44.9 35.8 25.44 647.3023
42.9 41.3 3.91 15.28506
42.3 40.2 5.12 26.21052
C40 49.0 53.4 -8.25 68.09414
48.2 44.3 8.82 77.86183
47.4 49.4 -4.12 16.99389
C50 67.9 40.6 67.23 4519.876
58.6 40.3 45.34 2055.797
68.6 39.1 75.26 5664.624 C60 71.6 84.6 -15.40 237.1761
69.3 88.7 -21.86 478.0372
69.1 85.7 -19.34 373.8674
表5 60d超声回弹综合法测试结果
砼强度 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa） 相对误差（%） （f0/fc-1）2
C15 12.7 10.3 23.50 552.3612
13.8 11.5 19.60 384.1902
13.2 10.7 23.04 531.0449
C20 26.7 25.8 3.50 12.24771
25.6 19.3 32.48 1054.694
27.1 18.5 46.16 2130.946
C25 47.7 44.7 6.62 43.81685
44.5 66.7 -33.26 1106.172
39.1 54.2 -27.86 776.1135
C30 52.4 46.7 12.13 147.2091
54.3 41.6 30.43 925.9507
55.4 54.4 1.91 3.635018
C40 59.4 50.2 18.38 337.721
53.4 48.8 9.40 88.2663
58.0 39.2 47.85 2289.937
C50 67.9 40.6 67.23 4519.876
58.6 40.3 45.34 2055.797
68.6 39.1 75.26 5664.624
C60 64.4 56.6 13.73 188.4675
73.3 73.5 -0.33 0.109142
72.7 63.8 14.02 196.6324
表6 90d超声回弹综合法测试结果
砼强度 抗压强度
f0（Mpa） 强度换算值
fc（Mpa） 相对误差（%） （f0/fc-1）2
C15 13.3 9.6 38.19 1458.545
13.7 7.5 82.23 6761.131
14.9 12.4 19.98 399.1573
C20 29.6 25.1 17.78 316.2121
28.6 24.2 18.27 333.8994
27.7 25.4 9.13 83.32453
C25 45.9 47.2 -2.74 7.484733
45.3 47.6 -4.74 22.50262
44.1 53.3 -17.19 295.5789
C30 52.3 51.4 1.85 3.421553
54.7 47.9 14.27 203.6525
55.3 45.9 20.61 424.6457
C40 58.7 57.8 1.64 2.685415
57.0 57.0 -0.03 0.000888
62.7 62.7 0.04 0.001314
C50 61.8 73.3 -15.66 245.1219
71.8 74.4 -3.56 12.65721
63.6 61.0 4.32 18.63254
C60 63.2 68.3 -7.42 55.10911
56.2 63.3 -11.15 124.2968
58.4 74.9 -22.02 484.6959
依据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中附录A相对误差的计算公式通过对以上试验数据的分析得出相对误差为26.23%，远大于试验方案设定的12.1%，相对误差偏大，湖北省地区曲线不适于检测宜昌地区的混凝土强度。
4 结束语
通过对强度等级为C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60的立方体混凝土试块在28d、60d、90d进行回弹、超声和试件抗压强度测试。依据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中附录A相对误差的计算公式通过对以上试验数据的分析得出相对误差为26.23%，遠大于试验方案设定的12.1%，相对误差偏大，湖北省地区曲线不适于检测宜昌地区的混凝土强度。