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橡胶混凝土质量的超声法检测试验研究

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“橡胶混凝土质量的超声法检测试验研究”是2013年度河南省科研事业计划项目。 橡胶混凝土作为一种新型建筑材料,其工程施工经验方面并不丰富,在浇筑橡胶混凝土结构构件过程中,可能会在浇筑的某个环节由于人为或者其它环境因素的影响,其内部出现不密实或空洞,或外部形成蜂窝麻面、裂缝、损伤层等缺陷,这些缺陷会不同程度的影响到橡胶混凝土结构的质量,从而在整个建筑结构中埋下安全隐患。针对这一问题 本项目采用超声法(超声脉冲法简称,下同)对橡胶混凝土的质量进行检测研究,了解不同橡胶粒径、掺量及不同养护龄期下,橡胶混凝土的超声声学参数的变化规律;给出橡胶混凝土超声声速与强度之间的拟合关系式;研究钢筋对橡胶混凝土超声声学特性的影响;研究橡胶混凝土内部缺陷的超声检测分析方法,实现对橡胶混凝土工程质量的无损检测。 目前混凝土质量的无损检测方法有超声脉冲法、脉冲回波法、雷达扫描法、红外线热谱法、声发射法等,但常用的主要是超声脉冲法。超声脉冲波的穿透能力较强,尤其是用于检测混凝土时,这一特点显得更为突出,而且超声检测设备较简单,操作使用较方便,所以广泛应用于结构混凝土缺陷检测和确定混凝土层厚。 课题采用C20强度混凝土配合比,将60目、1~3mm、3~6mm不同粒径的橡胶粒(粉)分别以5%、7%、10%、15%、20%等不同掺量等体积取代细骨料制成橡胶混凝土,然后运用超声法检测橡胶混凝土在不同状态下的质量。 

本课题的研究内容: 

(1)采用超声脉冲法分别对普通混凝土和橡胶混凝土进行了超声声学参数的检测研究,发现橡胶混凝土的超声声速小于普通混凝土的超声声速,且橡胶混凝土的超声声速随着橡胶掺量的增大和粒径的减小而逐渐减小。 

(2)本文试验结果表明,橡胶混凝土的振幅、主频与橡胶粒径、掺量及养护龄期之间无明确的变化规律,原因尚待进一步研究

(3)橡胶混凝土的强度和超声声速之间存在幂函数关系,得到了7d和28d龄期橡胶混凝土的强度和超声声速之间的拟合关系方

(4)钢筋对橡胶混凝土超声测试有较大影响,影响程度与橡胶粒径和掺量有较大关系。当探头连线与钢筋轴线平行检测时,橡胶粒径越小和掺量越大,钢筋的影响范围越大,反之相反;当探头连线与钢筋垂直时,钢筋对橡胶混凝土超声参数的影响程度要大于对普通混凝土的影响程度,在大掺量橡胶混凝土中,橡胶粒径越大和掺量越小,钢筋对超声声学参数的影响程度越减小。 

(5)利用超声脉冲法对普通混凝土和橡胶混凝土的空洞、离析缺陷进行检测时,当橡胶粒径相同,随着橡胶掺量的增多,判别的缺陷也逐渐增多,容易造成误判;当橡胶掺量相同,随着粒径的增大,判别出的缺陷大概位置与实际位置较为吻合。 

(6)采用超声法对普通混凝土和橡胶混凝土裂缝深度进行检测,发现普通混凝土裂缝深度的计算值与实际值的相对误差均比橡胶混凝土的小。 现阶段国内外已逐渐将橡胶混凝土应用于实际工程中,势必会出现对橡胶混凝土进行无损检测的问题,本试验研究的超声法、回弹法、超声回弹综合法、雷达法检测橡胶混凝的强度和内部缺陷情况的方法可解决这一问题,弥补橡胶混凝土无损检测方法的空白,为橡胶混凝土的无损检测技术提供理论支持,也为橡胶混凝土能够广泛应用提供技术支撑,同时经济、社会和环境效益显著。