混凝土中应力波传播的影响因素分析

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1、混凝土中应力波传播的影响因素分析【摘要】在清楚混凝土中应力波的传播机理及前期研究成果的基础上，对混凝土中应力波传播的主要影响因素进行了分析，进行了应力波速随混凝土强度变化规律的研究，从影响应力波速的几个因素谈谈体会。【关键词】应力波；混凝土强度；影响因素冲击振动技术（简称IE法）是本世纪80年代美国和加拿大国家标准技术研究院联合研制开发的一种新的的检测技术。经近20年的发展和完善，相继开发出了测量仪器及配套的应用软件。随着土木工程建设的快速发展，为适应可持续发展的要求，结构混凝土迅速向高强度、高性能方向发展。在混凝土强度现场评定的常用方法中，国内外大量采用非破损（微破损）的检测方法。

2、采用回弹法、超声回弹法进行强度检测费时、费力，冇时检测条件也很困难，现场测试精度也受到较大影响。冲击回波仪通过在混凝土表面施加冲击力，形成应力波在混凝土内传播，应力波遇到界面时返回。根据应力波的频谱分析，可以判定频率值。1试验主要仪器压力机采用无锡丨建筑材料仪器机械厂的NYL-200D压力试验机。无损检测仪采用上海劳瑞仪器设备有限公司的PIES便携式冲击回波测试系统。2检测方法及原理将混凝土标准试块至于垫块上，除浇筑底面及其对应顶面外，四个侧面每个侧面布置一个测点，以测试点为中心，在该点以等间距60mm半径选取四个点测试应力波波速，以所测应力波速的平均值作为标准试块应力波波速代表值V

3、p；测试得出波速值后，将试块侧血放于压力机间，均匀连续以（6±4）kN/s的速度加压试块至破坏。利用冲击锤在结构物表面敲击，形成一瞬间应力脉冲。该应力脉冲有压缩波（P波，纵波）、剪切波（横波，S波）及瑞利波（R波）组成。P波和S波沿球形波阵面传入试体，R波沿表面传播。当P、S波在传播过程中遇到缺陷或边界时，由于两种介质的声阻抗率不同，应力波在这些界面将发生反射［1］。3影响应力波传播的因素分析3.1水泥的影响试验采用甘肃祁连山水泥有限公司生产的P.042.5普通硅酸盐水泥,所用水泥各项指标符合相关要求［2］,研究表明水泥品种和用量不同，使得混凝土强度发展规律不同，进而对混凝土中应力波

4、速传播造成了影响，在配合比相同的混凝土屮，水泥品种不同，导致混凝土在早期强度有所不同，水泥用量不同，早期强度也不同，用量大的早期强度相对偏高。但到后期品种不同的水泥混凝土的强度发展趋势基本是一致的。3.2外加剂的影响外加剂的品种有：减水剂、缓凝剂、引气剂、减缩剂等，试验采用KDSP-1型聚竣酸盐高性能减水剂，各项指标满足有关规范［3］。试验采用的减水剂其目的是在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量[4],所以外加剂对应力波在混凝土中传播没有显著影响。3.3钢筋影响的修正[5]由于应力波在混凝土中传播时，遇到钢筋会

5、改变波速和传播路径，根据资料表明，对于钢筋混凝土结构中钢筋的影响，在检测中采用等效模量的方法加以修正：3.3.1传播法（弹性波CT、单面传播法人根据箍筋、纵筋的布置加以修正；3.3.2瑞利波法和反射法：根据钢筋（配筋）率加以修正；3.3.3对箍筋和纵筋同时进行修止，修止方法为配筋率的等效修止法。修正公式：其中：为修正后的弹性模量；为未经修正的弹性模量（根据波速和泊松比得出）；为配筋率；为钢筋的动弹性模量，取2lOGPao根据计算，C30的混凝土屮1%的配筋率可以使波速提高大约1.02%。3.4粗骨料品种的影响弹性波波长较长，使得其测试的稳定性方面较超声波有很大的提高。根据学者的研究，

6、当弹性波的波长大于混凝土中骨料直径的10倍以上时,骨料颗粒对弹性波的散射影响将人人降低[5]o碎石和卵石是在配制混凝土过程中通常采用的两种粗骨料，骨料种类的不同，对应力波速在混凝土中传播产生很大的影响。试验选择级配良好的卵石，符合相关规范[6][7]o由于应力波在骨料口身屮传播就不同，加上碎石和卵石的表面情况完全不同，两者与混凝土的粘结情况也不同，在相同的配合比下，碎石的破碎面要多于卵石，与浆液容易形成包裹，可以保证混凝土的密实性，保证混凝土的强度，因而混凝土的强度较高。卵石因为表面光滑而粘结力不如碎石，混凝土强度较低。3.5测试血的影响当应力波速测点布置在浇筑方向的侧面时，因浇筑侧

7、表面平整光滑，对应力波速影响不显著，当在构件浇筑的表面或底面测量时，由于会遇到浇筑表面或底面产牛蜂窝麻面的情况，与侧面相比砂浆和石子分布不均匀，且测区打磨不平时，影响应力波速传播；由于混凝土制作过程中混凝土底血和表血右子含量不均匀，也会影响应力波速传播。3.6人为因素的影响由于操作人员的不规范操作，出现操作动作错误，导致试验时数据偏差大，不稳定，或者检测的数据无规律，误差太大，影响试验结果，影响应力波速传播，并且不能轻易的判断检测结果是否可用，必须通过大量