2011年 3月 30日星期三 1
本科生毕业论文答辩
系别,土木工程系
专业, 料科学与工程
学生姓名,李 文
完成日期,2006年 6月 18日
指导教师,薛斌 王立军
黄洪亮
2011年 3月 30日星期三 2
论文题目
混凝土无损检测超声 — 回弹综合法
试验研究
同组人, 施惠途 甄海平
孙小娟 张红芳
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本论文研究背景
? 1,混凝土材料广泛应用
? 2,混凝土结构质量倍受关注
? 3,混凝土无损检测在质量控制中应用广泛
? 4,建立一条本地区测强曲线势在必行
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本论文研究目的及意义
目的
通过一定范围的调查研
究,明确本地区常用混凝
土强度范围以及原材料性
质及产地,充分了解本地
区环境和施工偏好及特点,
利用实验室模拟技 术,
将标准状态的混凝土强度
发展作为主要研究对象,
并通过与施工现场相当的
自然状态作为修正,建立
一条适合本地区应用的测
强曲线 。
意义
通过本次实验研究,建
立一条本地区测强曲线,
为张家口地区测强曲线的
建立及其应用研究打下良
好的基础,研究成果的推
广应用必将对确保张家口
乃至周边地区的工程质量,
促进地方经济建设和发展
起到有力的推动作用,产
生良好的经济效益和社会
效益
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实验设计步骤
? 1,原材料的选用
? 2,混凝土配合比设计
? 3,测试仪器的选用
? 4,试块的制作和养护
? 5,无损检测与破损测强
? 6,超声回弹综合法测强的影响因素的讨论
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原材料的选用
? 按国家现行标准对水泥进行检验,包括水泥
细度、水泥标准稠度用水量、凝结时间、安
定性、水泥胶砂强度、水泥密度、水泥蒸压
安定性的检验,均符合现代标准的要求。所
选用的砂石原材料也均符合现行部颁要求。
混凝土各组成材料的基本性能见论文正文
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混凝土配合比设计
选用张家口地区常用混凝土强度等
级 C15- C40,根据原材料的性质及试
块强度要求,设计出符合工程实际且经
济的混凝土配合比,并在 C35和 C40两
个等级的试块中加入减水剂,具体配
合比设计数据见论文正文,
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测试仪器的选用
?测试仪器的选用见论文正文
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试块的制作和养护
? 试块选用边长为 100mm的立方体非标准试块,
三块为一组.试块的测试龄期分别为 28,42、
56d,每个龄期分标准养护(温度 20℃,湿度
95%)和自然养护两种。每个龄期制作 12组试块,
分标准养护和自然养护各 6组,共计 216组。
? 每个龄期的试块按要求装模振捣后均放入标准养护
室养护 24h,然后编号拆模。拆模后的试块按标准
养护和自然养护分别放置。采用标准养护的试块应
放在标准养护室内架上,彼此间隔为 10-20mm;
采用自然养护的试块应放在干燥通风的室内,每块
试块之间至少留有 10-20mm的间隙。
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无损检测与破损测强
? 声时值的测定
? 回弹值的测定
? 抗压强度测定
· · ·· ·· · ·
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超声回弹综合法测强的影响因素的
探讨
? 原材料的影响
? 配合比的影响
? 成型工艺的影响
? 养护方法的影响
? 龄期的影响
? 碳化的影响
? 含水率的影响
? 其他因素的影响
2011年 3月 30日星期三 13
原材料的影响
? 试验研究表明,水泥品种与标号对超
声回弹综合法测强无明显影响。因此,在
制定测强曲线时,可以不考虑水泥品种与
标号的影响。
?砂品种对综合法测强无明显影响,且当砂
率在 3%上下波动时,无明显影响。但当碎
石率小于 28%或大于 44%,明显超出混凝土
常用砂率范围时,有明显影响,应另制订
专用曲线
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? 永卵石和碎石配制的混凝土进行对比试
验,结果证明,石子品种对测强曲线有十
分明显的影响。当石子用量变化时,声速
和回弹值均随含石量的增加而增加。当石
子粒径在 2cm-4cm范围内变化时,对测强
曲线影响不明显,但超过 4cm后,其影响
可忽视,由此可见,石子种类和粒径的影
响应予以重视。
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?砂品种对综合法测强无明显影响,且
当砂率在 3%上下波动时,无明显影响。
但当碎石率小于 28%或大于 44%,明显
超出混凝土常用砂率范围时,有明显
影响,应另制订专用曲线。
?试验研究表明,外加各种对综合法测
强影响不显著。
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配合比的影响
?在相同碳化深度的条件下,不同配合
比混凝土因其水泥用量和水灰比等不
相同,所得回弹值和抗压强度也不相
同,但抗压强度与回弹值之间的相关
关系是相同的,可以用一条曲线描述。
因此,在制定混凝土超声回弹综合曲
线时,可以不考虑混凝土配合比的影

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成型工艺的影响
? (一 )模板
由于钢、木模板对混凝土表面回弹值及声
速值均无明显影响,因此,钢、木模板对超声
回弹综合法测强也无明显的影响。
? (二 )成型方法
只要混凝土经过密实成型后,人工插振成
型与机械振动的混凝土超声回弹综合法测强曲
线几乎重叠在一起。因此,制定超声回弹综合
法测强曲线时不必考虑成型方法的影响。但不
包括离心法、真空法、压浆法、喷射法的影响。
2011年 3月 30日星期三 18
养护方法的影响
?养护方法对超声回弹综合法测强存在
非常显著的影响,因此,超声回弹综
合法测强曲线必须标明养护方法的限
制条件。
2011年 3月 30日星期三 19
龄期的影响
?试验表明,不同龄期的试验点符合一
条曲线关系,这说明龄期对超声回弹
综合法测强无明显影响 。
2011年 3月 30日星期三 20
碳化的影响
? 碳化深度对回弹法测强有一定的影响,对超
声法测强有显著的影响,但是碳化深度对超
声回弹综合法的影响是否显著,国内学术界
有一定的争议,目前普遍倾向于无明显影响。
为了研究这个问题,进行试验研究,研究表
明,碳化深度对超声回弹综合法测强没有影
响。其原因是,混凝土碳化后表面回弹值偏
高,混凝土碳化收缩效应使内部微裂缝发生
变化。导致声速值降低,这两种现象反映到
超声回弹综合法匕的影响相互抵消 。
2011年 3月 30日星期三 21
含水率的影响
?混凝土含水率较高时,表面回弹值降低,
而超声声速值有所提高,在超声回弹综合
法测强时这两部分可以抵消一部分。但是,
混凝土含水率往往与养护方法有关,而养
护方法对超声回弹综合法测强有非常显著
的影响,因此,制定超声回弹综合法测强
曲线时必须统一规定混凝土为干燥状态。
2011年 3月 30日星期三 22
其他因素的影响
? (一)测试面
由于测试面非浇注侧面时,对回弹值和声速值
都有影响,在超声回弹综合法测强时应尽量选择侧面测
试,如测试面不能满足要求时,必须按有关标准规定对
回弹值和超声声速值进行修正。
? (二)受压状态
受压状态对回弹值和声速值均无明显影响,因
此超声回弹综合法测强不必考虑混凝土受压状态的影响。
? 此外,测试温度、测试技术等对解声仪或回弹仪
测定结果有一定程度的影响。工程检测时必须严格执行
标准,有关仅器稗于标准状态,测试人员应取得资格证
书,力争把超声回弹综合法测强误差降到最低限度 。
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实验数据分析
?将标准养护的 108组声速和抗
压强度值的数据代如分析软件,
按规定得出线形曲线、抛物线
和幂函数曲线
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线性回归曲线图
4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6
35
40
45
50
55
60
65
70
f
cu
(
M
p
a)
v ( km/s)
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抛物线回归曲线图
4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6
35
40
45
50
55
60
65
70
f
cu
(
M
p
a)
v ( km/s)
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幂函数回归曲线图
4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6
35
40
45
50
55
60
65
70
f
c
u
(
M
p
a)
v ( km/s)
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回归曲线及相关参数
? 线性回归 fcu=-267.38+73.36V
相关系数 R为 0.9248
? 抛物线回归
相关系数 R为 0.8553
? 幂函数回归
相关系数 R为 0.8519
fcu=-1057.84+439.45V-42.37 2V
fcu=0.0074 6.02V
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将数据表中标准养护
的 108组回弹、声速和抗
压强度值进行拟合,
按规定得出线形曲线、
抛物线和幂函数曲线
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幂函数方程回归曲面
30
35
40
45
50
r
4
.
1
4
.
1
5
4
.
2
4
.
2
5
4
.
3
4
.
3
5
4
.
4
4
.
4
5
4
.
5
4
.
5
5
v
(
km
/ s)
35
35
40
40
45
45
50
50
55
55
60
60
65
65
70
70
f
(
m
p
a
)
f
(
m
p
a
)
r-v -f
z = a * x ^ b * y ^ c
a = 0, 7 0 5 1 2 2 9 1 3 b = 2, 9 0 5 4 0 3 8 4 6 c = 0, 0 5 2 3 5 6 9 1 2
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线性方程回归曲面
30
35
40
45
50
r
4
.
1
4
.
1
5
4
.
2
4
.
2
5
4
.
3
4
.
3
5
4
.
4
4
.
4
5
4
.
5
4
.
5
5
v
(
km
/ s)
35
35
40
40
45
45
50
50
55
55
60
60
65
65
70
70
f
(
m
p
a
)
f
(
m
p
a
)
r-v -f
z = a + b x + c y
a = - 1 4 1, 7 0 0 3 4 6 b = 0, 8 7 1 5 3 6 2 8 5 c = 3 6, 2 3 9 2 3 9 8 8
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对数函数方程回归曲面
30
35
40
45
50
r
4
.
1
4
.
1
5
4
.
2
4
.
2
5
4
.
3
4
.
3
5
4
.
4
4
.
4
5
4
.
5
4
.
5
5
v
(
km
/ s)
35
35
40
40
45
45
50
50
55
55
60
60
65
65
70
70
f
(
m
p
a
)
f
(
m
p
a
)
r-v -f
z = a + b * l g x + c * l g y
a = - 3 1 9, 7 0 6 9 0 4 b = 7 7, 3 5 0 4 1 8 4 7 c = 3 8 6, 7 1 2 3 1 7 1
2011年 3月 30日星期三 32
相应的回归曲线及相关参数
? 幂函数方程
相关指数为 0.9109
? 线性方程
相关指数为 0.9118
? 对数函数方程
相关指数为 0.91
05.091.27 0 5 1.0 VRf cu ?
VRf cu 24.368715.070.141 ????
VRf cu lg71.386lg35.7770.319 ????
2011年 3月 30日星期三 33
回归公式的确定
? 根据修正系数的计算公式,
按所选的超声测强线性回
归方 fcu=-
267.38+73.36V,得出的
与所对应的抗压强度代入
修正系数计算公式得出相
应的修正系数 0.978118由
此可得出经修正的超声测
强曲线为 fcu=-
261.55+71.75V
? 此公式即本次试验所得超
声测强公式 。
? 根据修正系数的计算公式,
按所选的超声测强线性回
归方程得出的与所对应的
抗压强度代入修正系数计
算公式得出相应的修正系
数为 0.98336由此可得出经
修正的超声回弹综合测强
线性回归方程为 fcu =-
139.34+0.85699824R+35.6
4V
? 此公式即本次试验所得超
声 —— 回弹综合法测强公

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结论
? (一)通过将标准试块的声时值和抗压强度值进行分析,得出的超声测
强曲线后选择最佳回归曲线为 fcu=-267.38+73.36V。
? 通过将标准试块的声时值、回弹值和抗压强度值进行分析,得出的超
声 — 回弹综合测强曲线为 fcu=-141.70+0.8715R+36.24V
? (二)通过使用自然养护的试块相应的数据按照公式进行验证,得出的
最终超声测强曲线为 fcu=-261.55+71.75V。
? 通过使用自然养护的试块相应的数据按照公式进行验证得出的最终
超声 — 回弹综合测强曲线为 fcu=-139.34+0.85699824R+35.64V。
? (三)本次实验所得的测强曲线是通过规定的实验程序和合理的数据分
析所得,基本上能够作为本地区测强曲线予以应用。
? (四)由于时间紧任务重,本次实验所制作的混凝土试块强度等级教少,
龄期较短,所以本次所得测强曲线只能在一定范围内应用不能用于外推
法测强。
? (五)通过本次实验研究,建立一条本地区测强曲线,为张家口地区测
强曲线的建立及其应用研究打下良好的基础,研究成果的推广应用必将
对确保张家口乃至周边地区的工程质量,促进地方经济建设和发展起到
有力的推动作用,产生良好的经济效益和社会效益。
2011年 3月 30日星期三 35
讲解结束
谢谢各位评委老师
恭请各位老师对我的
论文进行指正
并欢迎您提问 谢谢