超聲波檢測(cè)法檢測(cè)混凝土應(yīng)力與超聲波波速超聲波幅值關(guān)系

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1、超聲波檢測(cè)法檢測(cè)混凝土應(yīng)力與超聲波波速超聲波幅值關(guān)系 摘要：在役結(jié)構(gòu)安全性中混凝土應(yīng)力是作為重要的評(píng)估指標(biāo)。本文通過對(duì)三種 強(qiáng)度等級(jí)立方體試件的試驗(yàn)分析，研究了混凝土試件在不同壓應(yīng)力作用下超聲波 波速和幅值的變化規(guī)律，探討了立方體試塊養(yǎng)護(hù)齡期的影響。 關(guān)鍵詞：超聲波檢測(cè)法；混凝土應(yīng)力；超聲波波速；超聲波幅值 根據(jù)工程常用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及骨料類型（卵石、碎石），本文對(duì) C25、C30、 C35三種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土試塊，骨料類型為碎石和卵石的C25強(qiáng)度的混凝土試塊 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。為了研究養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，本次試驗(yàn)立方體試塊同 一齡期、同一強(qiáng)度、同一骨料類型為一組，每一組制作6個(gè) 1

2、50mmxl50mmxl50mm試塊，并根據(jù)試驗(yàn)齡期要求在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下分別養(yǎng)護(hù) 28d、60d、90d，以卵石為骨料類型的C25強(qiáng)度等級(jí)的混凝土試件養(yǎng)護(hù)28d。 圖1不同強(qiáng)度混凝土立方體試件超聲波波速對(duì)比趨勢(shì)圖 一、 不同強(qiáng)度混凝土立方體試件超聲波波速對(duì)比 圖1所示為C25、C30、C35混凝土立方體試件28d養(yǎng)護(hù)齡期下，超聲波波速 隨應(yīng)力的變化趨勢(shì)圖。 在同一齡期下，不同強(qiáng)度等級(jí)的試件波速相差較小；隨著應(yīng)力的增加，同一 應(yīng)力水平下，強(qiáng)度等級(jí)越高，波速值越大，而在應(yīng)力值在10MPa?15MPa時(shí)，強(qiáng) 度為C30混凝土立方體試件波速值比C35的混凝土立方體試件波速值較高；在同 一齡期下

3、，隨著應(yīng)力的增加，C30與C35試塊的波速趨于接近，而C25試件下降 趨勢(shì)較 C30 與 C35 試塊更為明顯。 整體呈現(xiàn)隨應(yīng)力水平增加，超聲波波速波速降低的趨勢(shì)。 圖 2 不同齡期立方體試件超聲波波速對(duì)比趨勢(shì)圖 二、 不同齡期立方體試件超聲波波速對(duì)比 圖2所示為養(yǎng)護(hù)齡期為28d、60d、90d，強(qiáng)度等級(jí)為C25的混凝土立方體試 件的超聲波波速對(duì)比趨勢(shì)圖。 從圖中可以看出，強(qiáng)度等級(jí)為C25的不同齡期混凝土立方體試件在加載初期 波速值相差不大；隨著應(yīng)力值的增加，整體波速值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；應(yīng)力值在 OMPa?9MPa時(shí)，齡期為90d的試件波速出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)；應(yīng)力值在9MPa? 18MPa時(shí)

4、，在同一應(yīng)力水平下，試件齡期越長(zhǎng)波速值越大；應(yīng)力值在18MPa? 28MPa 時(shí)，齡期為 6Od 的試件波速出現(xiàn)一段小幅增長(zhǎng)。 對(duì)于在初期應(yīng)力作用下出現(xiàn)波速增長(zhǎng)，可能是由于在荷載的作用下，混凝土 立方體試件被壓密實(shí)。 整體大致呈現(xiàn)出隨著應(yīng)力水平的增加，超聲波波速出現(xiàn)先下降后上升再下降 的趨勢(shì)。 圖 3 不同骨料類型立方體試件超聲波波速對(duì)比趨勢(shì)圖 三、不同骨料類型立方體試件超聲波波速對(duì)比 圖3所示為骨料類型為卵石、碎石，強(qiáng)度等級(jí)為C25，養(yǎng)護(hù)齡期為28d的混 凝土立方體試件的超聲波波速對(duì)比趨勢(shì)圖。 從圖中可以看出，骨料類型為碎石的立方體混凝土試件的工作應(yīng)力與超聲波 波速的關(guān)系與骨料類

5、型為卵石的立方體混凝土試件的工作應(yīng)力與超聲波波速的關(guān) 系相差不大；隨著應(yīng)力水平的增加，立方體試件超聲波波速呈現(xiàn)類拋物線式下降 趨勢(shì)。 因此骨料類別（卵石、碎石）對(duì)波速值影響不大。 四、不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土立方體試件超聲波幅值對(duì)比 圖4所示為C25、C30、C35混凝土立方體試件在28d養(yǎng)護(hù)齡期下，超聲波幅 值隨應(yīng)力的變化趨勢(shì)圖。 從圖中不難看出隨著應(yīng)力水平的增加，超聲波幅值波動(dòng)幅度大，因此不同強(qiáng) 度等級(jí)的混凝土立方體試件與超聲波幅值的規(guī)律性很差，離散度很高。 不建議采用超聲波幅值來監(jiān)測(cè)混凝土試件的損傷程度。 五、不同養(yǎng)護(hù)齡期混凝土立方體試件超聲波幅值對(duì)比 圖5所示為養(yǎng)護(hù)齡期為28d、

6、60d、90d，強(qiáng)度等級(jí)為C25的混凝土立方體試 件超聲波幅值隨應(yīng)力的變化趨勢(shì)圖。 從圖中可以看出，齡期為28d與齡期為60d試件的初始幅值相似，而齡期為 90d 試件的幅值偏低，隨著應(yīng)力水平的提高，不同養(yǎng)護(hù)齡期的試件的超聲波幅值 都呈現(xiàn)了先增加后減少的趨勢(shì)。 圖 4 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土立方體試件超聲波幅值對(duì)比趨勢(shì)圖 圖 5 不同養(yǎng)護(hù)齡期混凝土立方體試件超聲波幅值對(duì)比趨勢(shì)圖 從整體看，在相同應(yīng)力水平下，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的提高，超聲波幅值大體呈現(xiàn) 下降的趨勢(shì)。 六、總結(jié) 1） 對(duì)于不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，不同應(yīng)力水平下，強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土的 超聲波波速較強(qiáng)度等級(jí)較低的混凝土的超聲波波速時(shí)間

7、穩(wěn)定性好。 2） 對(duì)于相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，不同骨料類型（卵石、碎石），在不同應(yīng)力 水平下超聲波波速與幅值并沒有明顯變化。 3） 從養(yǎng)護(hù)齡期為 28d 的立方體試件來看，不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土試件的初始超 聲波波速大約均為4.8m/s;在應(yīng)力低于極限破壞應(yīng)力的30%時(shí)，超聲波波速基本等 于初始波速;在工作應(yīng)力為極限破壞應(yīng)力的30%?70%階段，超聲波波速緩慢下降, 最大比初始波速下降約 6%;當(dāng)工作應(yīng)力大于混凝土極限破壞應(yīng)力 70%后，超聲波 波速下降較快;當(dāng)達(dá)到破壞應(yīng)力時(shí)，超聲波波速比初始波速下降約 25%。 4） 超聲波幅值與混凝土應(yīng)力對(duì)應(yīng)關(guān)系沒有規(guī)律性，不宜用幅值來檢測(cè)和評(píng)價(jià) 混凝土的

8、工作應(yīng)力。 參考文獻(xiàn) [1] 高昊,郝文秀，李梁，等.超聲波法檢測(cè)混凝土工作應(yīng)力狀態(tài)試驗(yàn)研究J].建筑科 學(xué),2017,33（3）:94-99. [2] 杜二霞，張君鴻，閻宇杰.基于超聲波測(cè)試的混凝土應(yīng)力與波速關(guān)系J].河北大 學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2018,38（4）:356-361. ⑶陳龍珠，沙玲，鄧俊杰.混凝土波速受檢測(cè)方法影響的研究[J].巖土工程學(xué) 報(bào),2006,28（06）:12-15. ⑷劉宏翔，杜二霞.超聲波檢測(cè)混凝土應(yīng)力的試驗(yàn)分析[J].山西建筑,2017, 43（13）:47-49. ⑸劉杰，徐晨，褚世洪.應(yīng)力波波速與超聲波波速關(guān)系的探討[C]//全國(guó)結(jié)構(gòu)工程 學(xué)術(shù)會(huì)議.2003. ⑹胡宏彪.超聲波法檢測(cè)混凝土缺陷的實(shí)驗(yàn)分析J].江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué) 報(bào),2015，11(2):17-20. 作者簡(jiǎn)介 李銘博(1998.04-)，男，河北省霸州市人，保定市南市區(qū)，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)東校 區(qū)土木工程專業(yè)本科生。 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào) 2018037)。