超声回弹综合法测试混凝土强度.docx
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超声回弹综合法测试混凝土强度
中国工程建设标准化委员会标准
超声回弹综合法
检测混凝土强度技术规程
CECE02:
88
主编单位：
中国建筑科学研究院
批准单位：
中国工程建设标准化委员会
批准日期：
1988年11月22日
主要符号
——相对标准误差；
——测区混凝土强度换算值；
——混凝土强度推定值；
——构件中最小的测区混凝土强度换算值；
——混凝土立方试块抗压强度值；
——混凝土芯样试件抗压强度值；
——超声测距；
——同批中构件数；
——同批构件测区混凝土强度换算值的平均值；
——构件测区数；
——第i个测点的回弹值；
——测区平均回弹值；
——修正后的测区回弹值；
——非水平状态下测得的测区回弹修正值；
、
——由顶面或底面测得的测区回弹修正值；
——同批构件的测区混凝土强度换算值标准差；
T——空气温度；
——测声时的仪器零读数；
、
、
——测区中各点声时值；
——测区平均声时值；
v——测区声速值；
——修正后的测区声速值；
——空气声速计算值；
——空气声速实测值；
——超声测试面修正系数；
——修正系数。
第一章总则
第1.0.1条本规程适用于以中型回弹仪、低频超声仪按综合法检测建筑结构和构筑物中的普通混凝土抗压强度值。
第1.0.2条在正常情况下，混凝土强度的验收与评定应按现行的国家标准《钢筋混凝土工程施工及验收规范》及《混凝土强度检验评定标准》执行。
当对结构的混凝土强度有怀疑时，可按本规程进行检测，以推定混凝土强度，并作为处理混凝土质量问题的一个主要依据。
第1.0.3条在具有用钻芯试件作校核的条件下，可按本规程对结构或构件长龄期的混凝土强度进行检测推定。
第1.0.4条本规程不适用于下列情况的结构混凝土：
一、遭受冻害、化学侵蚀、火灾、高温损伤；
二、被测构件厚度小于100mm；
三、结构表面温度低于－4℃或高于60℃。
第1.0.5条按本规程检测所得的混凝土强度换算值（
）是根据用综合法取得的测值换算成相当于被测结构物所处条件及龄期下、边长150mm立方体试块的抗压强度值。
混凝土强度推定值（fcu,e）是指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95%的强度值。
第1.0.6条应用超声回弹综合法时，混凝土强度曲线（以下简称测强曲线）应根据原材料品种、龄期和养护条件等，通过专门试验确定。
第1.0.7条专用测强曲线和地区测强曲线应按本规程附录一的基本要求制定，并需经主管质量的部门审定。
专用或地区测强曲线的强度误差规定如下：
一、专用测强曲线，相对标准误差er≤±12%；
二、地区测强曲线，相对标准误差er≤±14%。
第1.0.8条检测结构或构件的混凝土强度时，应优先采用专用或地区测强曲线。
当缺少该类曲线时，经过验证证明符合要求后方可采用本规程通用测强曲线。
第1.0.9条从事超声仪、回弹仪的检验、维护以及测试和测试结果分析的人员，均应经过专门培训与考核。
第1.0.10条在现场作业时，应遵守现行安全技术和劳动保护的有关规定。
第二章回弹仪
第一节技术要求
第2.1.1条测定回弹值时，应采用中型回弹仪。
回弹仪应通过技术鉴定，并必须具有产品合格证及检验证。
第2.1.2条回弹仪应符合下列标准状态的要求：
一、水平弹击时，在弹击锤脱钩的瞬间，回弹仪的标称动能应为2.207J；
二、弹击锤与弹击杆碰撞的瞬间，弹击拉簧应处于自由状态，此时弹击锤起点应位于刻度尺的零点处；
三、在洛氏硬度为HRC60±2的钢砧土，回弹仪的率定值应为80±2。
第2.1.3条回弹仪的率定试验，宜在气温为20±5℃的条件下进行，率定时钢砧应稳固地平放在坚实的混凝土地坪上。
回弹仪向下弹击，弹击杆应旋转4次，每次旋转角度90°左右，弹击3-5次，取连续3次稳定回弹值计算平均值。
弹击杆每旋转一次的率定平均值均应符合第2.1.2条第3项的要求。
第二节检验
第2.2.1条当遇有下列情况之一时，回弹仪应送专门检定机构检验：
一、新回弹仪启用前；
二、超过检定有效期；
三、累计弹击次数超过6000次；
四、更换主要零件（弹击拉簧、弹簧座、弹击杆、缓冲压簧、中心导杆、导向法兰、弹击锤、指针轴、指针片、指针块、挂钩及调零螺丝）后；
五、弹击拉簧前端不在拉簧座原孔位或调零螺丝松动；
六、遭受严重撞击或其他损害。
检验合格的回弹仪应具有检定合格证，其有效期为一年。
第2.2.2条当遇下列情况之一时，应在钢砧上进行率定试验：
一、回弹仪当天使用前；
二、测试过程中对回弹值有怀疑时。
当仪器率定值不在80±2的范围内时，应按本规程第2.4.2条的要求，对回弹仪进行常规保养后再进行率定。
若再次率定仍不合格，则应送专门机构检验。
第三节操作
第2.3.1条测试过程中，仪器的纵轴线应始终与被测混凝土表面保持垂直，其操作程序庆符合使用说明书的规定。
第四节维护
第2.4.1条仪器每次使用完毕后，应及时进行维护。
先把仪器外壳和伸出机壳的弹击杆及前端球面擦拭清洁，然后将弹击杆压入仪器内，待弹击后用按钮锁住机芯，装入套筒，置于干燥阴凉处。
第2.4.2条仪器有下列情况之一时，应将仪器拆开维护：
一、弹击超过2000次；
二、仪器发生故障或零件损坏时；
三、率定试验不合要求。
第2.4.3条回弹仪拆开维护，应按下列步骤进行：
一、使弹击锤脱钩，取出机芯。
然后卸下弹击杆、中心导杆（连同导向法兰）、缓冲压簧、刻度尺、指针轴和指针；
二、用清洗剂清洗机芯的中心导杆、弹击拉簧、拉簧座、弹击杆及其内孔和冲击面、指针滑块及其内孔、指针片、指针轴、刻度尺、卡环及仪器外壳的内壁和指针导槽。
清洗完毕后，组装仪器做率定试验。
第2.4.4条回弹仪的拆开推护，应注意下列事项：
一、经过清洗的零部件，除中心导杆需涂上微量的轻油外，其他零部件均不得涂油；
二、应保持弹击拉簧前端钩入拉簧座的原孔位；
三、不得旋转尾盖上已定位紧固的调零螺丝；
四、不得自制或更换零部件。
第三章超声波检测仪器
第一节超声波检测仪技术要求
第3.1.1条超声波检测仪应通过技术鉴定，并必须具有产品合格证。
第3.1.2条仪器的声时范围应为0.5-9999μs，测读精度为0.1μs。
第3.1.3条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。
第3.1.4条仪器的放大器频率响应宜分为10-200kHz，200-500kHz两频段。
第3.1.5条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。
第3.1.6条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。
第二节换能器技术要求
第3.2.1条换能器宜采用厚度振动形式压电材料。
第3.2.2条换能器的频率宜在50-100kHz范围以内。
第3.2.3条换能器实测频率与标称频率相差应不大于±10%。
第三节超声仪器检验和操作
第3.3.1条超声仪器检验时应满足下列要求：
一、缓慢调节延时旋钮，数字显示满足十进位递变的要求；
二、调节聚焦、辉度和扫描延时旋钮，扫描基线清晰稳定；
三、换能器与标准棒耦合良好，衰减器及发射电压正常；
四、超声波在空气中传播的计算声速与实测声速值相比，相差不大于±0.5%。
第3.3.2条超声仪器应按下列步骤进行操作：
一、操作前应仔细阅读仪器使用说明书；
二、仪器在接通电源前，应检查电源电压，接上电源后，仪器宜预热10min；
三、换能器与标准棒应耦合良好，调节首波幅度至30-40mm后测读声时值。
有调零装置的仪器，应调节调零电位器以扣除初读数；
四、在实测时，接收信号的首波幅度均应调至30-40mm后，才能测读每个测点的声时值。
第四节检测仪器维护
第3.4.1条超声仪应按下列规定进行维护：
一、如仪器在较长时间内停用、每月应通电一次，每次不少于1h；
二、仪器需存放在通风、阴凉、干燥处，无论存放或工作，均需防尘；
第3.4.2条换能器应避免摔损和撞击，工作完毕应擦拭干净单独存放。
换能器的耦合面应避免磨损。
第四章测区回弹值及声速值的测量与计算
第一节一般规定
第4.1.1条测试前应具备下列有关资料：
一、工程名称及设计、施工、建设单位名称；
二、结构或构件名称、施工图纸及要求的混凝土强度等级；
三、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；
四、模板类型，混凝土浇灌和养护情况以及成型日期；
五、结构或构件存在的质量问题。
第4.1.2条测区布置应符合下列规定：
一、当按单个构件检测时，应在构件上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于10个；
二、对同批构件按批抽样检测时，构件抽样数应不少于同批构件的30%，且不少于10件，每个构件测区数不应少于10个；
三、对长度小于或等于2m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于3个。
第4.1.3条当按批抽样检测时，符合下列条件的构和可作为同批构件：
一、混凝土强度等级相同；
二、混凝土原材料、配合比、成型工艺、养护条件及龄期基本相同；
三、构件种类相同；
四、在施工阶段所处状态相同。
第4.1.4条构件的测区，应满足下列要求：
一、测区布置在构件混凝土浇灌方向的侧面；
二、测区均匀分布，相邻两测区的间距不宜大于2m；
三、测区避开钢筋密集区和预埋件；
四、测区尺寸为200mm×200mm；
五、测试面应清洁、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。
第4.1.5条结构或构件上的测区应注明编号，并记录测区位置和外观质量情况。
第4.1.6条结构或构件的每一测区，宜先进行回弹测试，后进行超声测试。
第4.1.7条非同一测区内的回弹值及超声声速值，在计算混凝土强度换算值时不得混用。
第二节回弹值的测量与计算
第4.2.1条用回弹仪测试时，宜使仪器处于水平状态，测试混凝土浇灌方向的侧面。
如不能满足这一要求，也可非水平状态测试，或测试混凝土浇灌方向的顶面或底面。
第4.2.2条应按《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》的要求，对构件上每一测区的两个相对测试面各弹击8点，每一测点的回弹值测读精确至1.0。
第4.2.3条测点在测区范围内宜均匀分布，但不得布置在气孔或外露石子上。
相邻两测点的间距一般不小于30mm；测点距构件边缘或外露钢筋、铁件的距离不小于50mm，且同一测点只允许弹击一次。
第4.2.4条计算测区平均回弹值时，应从该测区两个相对测试面的16个回弹值中，剔除3个最大值和最小值，然后将余下的10个回弹值按下列公式计算：
式中Rm-----测区平均回弹值,计算至0.1
Ri-----第i个测点的回弹值
第4.2.5条非水平状态测得的回弹值,应按下列公式修正:
式中Ra-----修正后的测区回弹值;
Raα----测试角度为α的回弹修正值,按表1选用。
第4.2.6由混凝土浇灌方向的顶面或底面测得的回弹值，应按下列公式修正：
式中Rat-----测顶面时的回弹修正值，按表2选用；
Rab-----测底面时的回弹修正值，按表2选用。
非水平状态测得的回弹修正值Raα
表1
测试
角度
向上
向下
+90
+60
+45
+30
-30
-45
-60
-90
20
-6.0
-5.0
-4.0
-3.0
+2.5
+3.0
+3.5
+4.0
30
-5.0
-4.0
-3.5
-2.5
+2.0
+2.5
+3.0
+3.5
40
-4.0
-3.5
-3.0
-2.0
+1.5
+2.0
+2.5
+3.0
50
-3.5
-3.0
-2.5
-1.5
+1.0
+1.5
+2.0
+2.5
注:
1.当测试角度α=0°时,修正值为0;
2.表中未列数值,可用内插法求得.
由混凝土浇灌的顶面或底面测得的回弹修正值Rat、Rab
表2
测试面
Rm
顶面
底面
20
+2.5
-3.0
25
+2.0
-2.5
30
+1.5
-2.0
35
+1.0
-1.5
40
+0.5
-1.0
45
0
-0.5
50
0
0
注：
1、在侧面测试时，修正值为0；
2、表中未列数值，可用内插法求得。
第4.2.7条在测试时，如仪器处于非水平状态，同时构件测区又非混凝土的浇灌侧面，则应对测得的回弹值先进行角度修正，然后进行顶面或底面修正。
第三节超声声速值的测量与计算
第4.3.1条超声测点应布置在回弹测试的同一测区内。
第4.3.2条测量超声声时时，应保证换能器与混凝土耦合良好。
第4.3.3条测试的声时值应精确至0.1μs，声速值应精确至0.01km/s。
超声测距的测量误差应不大于±1%。
第4.3.4条在每个测区内的相对测试面上，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。
第4.3.5条测区声速应按下列公式计算：
式中v----测区声速值，km/s;
l----超声测距，mm;
tm----测区平均声时值，μs；
t1,t2,t3----分别为测区中3个测点的声时值。
第4.3.6条当在混凝土浇灌的顶面与底面测试时，测区声速值应按下列公式修正：
式中va----修正后的测区声速值，km/s;
β----超声测试面修正系数。
在混凝土浇灌顶面及底面测试时，β=1.034;在混凝土侧面测试时，β=1。
第五章混凝土强度的推定
第5.1.1条构件第I个测区的混凝土强度换算值fccu,i,应根据第4.2.4-4.2.6条、第4.3.5-4.3.6条规定的修正后的测区回弹值Rai及修正后的测区声速值Vai，优先采用专用或地区测强曲线推定。
当无该类测强曲线时，经验证后也可按附录二的规定确定，或按下列公式计算：
一、粗骨料为卵石时
二、粗骨料为碎石时
式中
----第i个测区混凝土强度换算值，Mpa,精确至0.1Mpa;
----第i个测区修正后的超声声速值，km/s，精确至0.01km/s;
Rai----第i个测区修正后的回弹值，精确至0.1。
第5.0.2条当结构所用材料与制定的测强曲线所用材料有较大差异时，须用同条件试块或从结构构件测区钻取的混凝土芯样进行修正，试件数量应不少于3个。
此时，得到的测区混凝土强度换算值应乘以修正系数。
修正系数可按下列公式计算：
一、有同条件立方试块时
二、有混凝土芯样试件时
式中
----修正系数，精确至小数点后两位；
----第i个混凝土立方体试块抗压强度值（以边长为150mm计）MPa，精确至0.1Mpa；
----对应于第i个立方试块或芯样试件的混凝土强度换算值，Mpa，精确至0.1Mpa；
----第i个混凝土芯样试件抗压强度值（以φ100×100mm计），Mpa，精确至0.1Mpa；
----试件数
第5.0.3条结构或构件的混凝土强度推定值
，可按下列条件确定：
一、当按单个构件检测时，单个构件的混凝土强度推定值fcu,c，取该构件各测区中最小的混凝土强度换算值
。
二、当按批抽样检测时，该批构件的混凝土强度推定值应按下列公式计算：
式中的各测区混凝土强度换算值的平均值
及标准差
，应按下列公式计算：
三、当同批测区混凝土强度换算值标准差
过大时，批构件的混凝土强度推定值也可按下列公式计算：
式中
——该批每个构件中最小的测区混凝土强度换算值的平均值，MPa；
——第j个构件中的最小测区混凝土强度换算值，MPa；
m——批中抽取的构件数。
第5.0.4条当属同批构件按批抽样检测时，若全部测区强度的标准差出现下列情况时，则该批构件应全部按单个构件检测：
一、当混凝土强度等级低于或等于C20时：
>4.5Mpa；
二、当混凝土强度等级高于C20时：
>5.5Mpa。
附录一建立专用或地区混凝土强度曲线的基本要求
一、采用中型回弹仪，并应符合本规程第二章第一节的各项要求。
二、采用低频超声波检测仪，并应符合本规程第3.1.1-3.1.6条的要求。
三、选用的换能器应符合本规程第三章第二节的各项要求。
四、混凝土用水泥应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》和《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥与粉煤灰硅酸盐水泥》的要求，混凝土用砂、石应符合现行部标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》和《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的要求。
五、选用本地区常用水泥、粗骨料、细骨料，按最佳配合比制作混凝土强度等级为C10-C50的边长为150mm立方体试块。
六、试块试验应按下列步骤进行：
1、分别按龄期为7d、14d、28d、60d、90d、180d和365d进行立方体试块强度试验；
2、每一龄期的每组试件由3个（或6个）试块组成；
3、每种混凝土强度等级的试块数不应少于30块，并宜在同一天内用同条件的混凝土成型；
4、试块采用振动台成型，成型后第二天拆模；
5、如系自然养护，应将试块移至不直接受日晒雨淋处，按品字形堆放，盖上草袋并浇水养护。
如用蒸汽养护，则试块静停时间和养护条件应与构件预期的相同。
七、试块声时值测试，应按下列规定进行：
1、试块声时测量，应取试块浇灌方向的侧面为测试面，宜采用黄油为耦合剂；
2、声时测量应采用对测法，在一个相对测试面上测3点（测点布置见附图），发射和接收换能器轴线应在一直线上，试块声时值tm为3点平均值，保留小数点后一位数字。
试块边长测量精确至1mm，测量误差不大于1%；
3、
试块的声速值应按附1-1计算。
式中v——试块声速值，km/s，精确至0.01km/s；
l——超声测距，mm。
八、试块回弹值应按下列规定进行测试：
附图声时测量测点布置示意
1、回弹值测量应选用不同于声时测量的另一相对侧面。
将试块油污擦净放置在压力机上下承压板之间，加压至30-50kN，并在此压力下，在试块相对测试面上按本规程第4.2.2条规定各测8点回弹值，剔除3个最大和最小值，将余下10个回弹值的平均值作为该试块的回弹值Ra，计算精确至0.1；
2、回弹值测试完毕后卸荷，将回弹面放置在压力承压板间，以每秒6±4kN的速度连续均匀加荷至破坏。
抗压强度值fcu精确至0.1Mpa。
九、测强曲线应按下述步骤进行计算：
1、将各试块测试所得的声速值va、回弹值Ra及试块抗压强度值fcu汇总，进行多元回归分析和误差分析：
2、回归分析时，可采用下列回归议程式：
式中a——常数项系数；
b．c——回归系数；
——混凝土强度换算值，MPa。
相对标准误差er，可按下列公式计算：
式中er——相对标准误差，Mpa；
fcu,i——第1个立方体试块抗压强度，MPa；
——对应于i个立方试块按附1-2式计算的强度换算值，Mpa；
十、经上述计算，如回归议程式的误差符合本规程第1.0.7条要求，则可报请有关部门批准，作为专用或地区测强曲线。
十一、按回归议程式，列出
-v-R测区混凝土强度换算表。
超声声速应精确至0.01km/s，回弹值应精确至0.1，强度值应精确至0.1MPa。
十二、强度换算表限于所试验的范围，不得外推。
附录二测区混凝土强度换算表
本附录的强度换算表适用于下列条件的普通混凝土：
一、混凝土用水泥应符合国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》和《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥与粉煤灰硅酸盐水泥》的要求；
二、混凝土用砂、石骨料应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的要求；
三、掺或不掺碱水剂或早强剂；
四、人工或一般机械搅拌、成型；
五、钢模或木模，符合《钢筋混凝土工程施工及验收规范》的有关规定；
六、自然养护；
七、龄期为7-730d。
如超过此龄期时，可钻取混凝土芯样进行修正；
八、混凝土强度等级为C10-C50。
附录三用超声仪在空气中实测声速的检验方法
一、测试步骤
取常用平面换能器一对，接于超声波仪器上，开机预热30min，在空气中将两换能器幅射面对准，在变动两幅射面彼此相隔距离的情况下（如0.10m,0.15m,0.20m,0.25m,0.30m,0.35m,0.40m），将接收信号尽可能放大，以手动游标或自动关门方式测出相应于各间距的声时读数t1,t2,t3……。
同时测量空气温度T（准确至0.2℃）。
测量时应注意下列事项：
1、换能器间距的测量误差应小于或等于0.5%；
2、换能器宜悬空相对，若置于地板或桌上时，须在换能器下面垫以海绵块。
二、计算空气声速
以换能器距离为纵座标，声速读数为横座标，将各组数据点绘在直角坐标图上，各点应在一直线上。
在座标纸上画出该直线，并算出直线斜率，即为空气声速实测值v°。
三、空气声速计算值按下式计算：
式中v°——空气声速计算值，m/s；
T——空气温度，℃。
四、误差计算
空气声速计算值v°与空气声速实测值v°之间相对误差er，按下列公式计算：
超声仪在正常情况下，相对误差值不应大于0.5%。
中国工程建设标准化委员会标准
超声回弹综合法
检测混凝土强度技术规程
CECS02：
88
条文说明
第一章总则
第1.0.1条本条所指回弹仪，系为标准动能为2.207J（焦耳），指针直读式、自记式或带计算器处理的回弹仪；低频超声仪系指工作频率范围为10-500kHz的超声仪；普通混凝土为国家标准《钢筋混凝土工程施工及验收规范》规定的单位体积重量为1900-2500kg/m3的混凝土。
超声回弹综合法是国际上60年代发展起来的一种非破损检测方法，由于测试精度较高，已在我国混凝土工程上广泛应用。
这种综合法是建立在超声波传播速度和回弹值同混凝土抗压强度之间相互联系的基础上的，以声速和回弹值综合反映混凝土的抗压强度。
综合法与单一方法相比，精度高，适应范围广。
第1.0.2条在正常情况下，混凝土质量的检查，应按国家标准《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中第四章第六节的规定，采用标准试块的抗压强度来检验混凝土的强度质量。
不允许采用本规程去取代国家标准制作试块的要求。
但是，由于管理不善、施工质量不良，试块与结构中混凝土质量不一致或对试块检验结果有怀疑时，可按本规程进行检测，推空混凝土强度，并可作为处理混凝土质量问题的一个主要依据。
第1.0.3条对于长龄期混凝土，因混凝土碳化层对测试结果的影响较大，因此，只有在钻取芯样试件作校核条件下，才能按本规程对结构或构件进行检测和强度推定。
第1.0.4条本规程适用于单位体积重量为1900-2500kg/m3的混凝土，不适用于下列情况的结构混凝土。
1、混凝土在硬化期间遭受冻害、化学侵蚀、火灾、高温损伤后，因已不符合混凝土内外基本一致的前提，所以本规
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