技术摘要：
本发明公开了一种声波检测混凝土结合面强度的方法，该方法通过在混凝土结合面粘结界面测区和结合面两侧的新、旧混凝土测区进行声波检测，从声波信号时域图中提取各测点的首波声时计算测区混凝土声速代表值，将测区声速代表值代入强度换算公式计算测区强度值，再将粘结  全部
背景技术：
装配式混凝土结构作为一种符合工业化生产方式的结构形式，具有施工速度快、 劳动强度低、噪音污染与湿作业少和产品质量易控制等优势，已成为国内外建筑业发展的 主流方向。但是由于装配式混凝土建筑采用了大量的预制构件，预制构件在后浇混凝土时， 由于浇筑面积大、钢筋密集且预埋管线路繁多，如果浇筑时振捣不密实，或者结合面没有按 照规范要求处理，易在结合面上形成各类缺陷，导致预制构件与后浇混凝土之间的连接无 法保证结构的整体受力，从而难以达到“等同现浇”的设计初衷。 混凝土结合面是指先后两次浇筑的混凝土之间形成的接触面，即在已经终凝的混 凝土上再浇筑新的混凝土，两者之间的结合面。国内外研究学者对影响新旧混凝土粘结强 度的因素进行了一系列研究，其中对新旧混凝土结合面强度影响程度最大的因素是旧混凝 土表面粗糙度。研究表明在一定的粗糙度范围内，界面粗糙度越高，混凝土粘结强度越高。 相关行业标准规定，预制构件结合面制作时应按设计要求进行粗糙面处理，设计无具体要 求时，可采用化学处理、拉毛或凿毛等方法制作粗糙面并规定“粗糙面的面积不宜小于结合 面的80%”，预制板的粗糙面凹凸深度不宜小于4mm，预制梁端，柱端，墙端的粗糙面凹凸深度 不应小于6mm。 两次浇筑的混凝土之间，应保持良好结合，使新旧混凝土形成一个整体，共同承担 荷载，方能保证结构安全使用。但是在第二次浇筑混凝土时，由于种种原因往往不能完全按 照规范要求来处理已硬化的混凝土表面，很难保证混凝土结合面的粘结强度，因此对混凝 土结合面强度的检测非常重要，若不能及时检测出强度不合格的混凝土结合面，有可能造 成巨大的工程问题并带来巨大损失。 现有技术中有关检测混凝土结合面粘结强度的方法有直接拉伸法、单面直剪法、 双面直剪法、压剪法等，但是这些常用的检测方法均为在实验室内进行，与工程实际还存在 很多差异。 现有技术中的钻芯粘结拉拔法是一种能用于现场检测的方法，但是在实际工程 中，由于混凝土表面通常存在碳化薄弱层，往往需要采用人工磨除表面薄弱层，并且修补抹 平，单即便这样，由于人工操作的原因也常常会出现表面发生胶层粘附破坏。例如，公开号 为CN106092880A、名称为一种现场检测桥面铺装层间粘结拉拔强度装置及检测方法的中国 专利申请，公开了一种现场检测桥面铺装层间粘结拉拔强度检测方法，即上述钻芯粘结拉 拔法，在实际工程运用中，由于混凝土表面存在薄弱层，而需要采用人工磨除表面薄弱层， 并且修补抹平，容易出现表面表面发生胶结粘附破坏的现象。 另有公告号为CN20614661U、名称为一种改进的喷射混凝土与岩石粘结强度测定 的中国专利，公开了一种改进传动钻芯拉拔法测定喷射混凝土与岩石粘结强度的装置，在 3 CN 111595950 A 说　明　书 2/5 页 试件与锚杆拉拔仪之间做成铰接连接，即在喷射混凝土与岩石粘结大板上植入一端带圆环 的埋钩，锚杆拉拔仪拉杆通过内螺纹套管与一端带挂钩的转换接头连接，测定时，挂钩钩住 挂环使试件和锚杆拉拔仪之间形成可转动的铰接，然后使锚杆拉拔仪加载测量。因其多次 采用手动液压泵进行加载，加载过程中力值不连续，不能以恒定加载速率进行加载，受人为 操作影响，对粘结力结果产生影响。此外，该专利装置采用的锚杆拉拔仪较重，不够便捷。并 且，锚杆拉拔仪的仪表通常只能显示力值，对于粘结强度还需要后期根据芯样横截面人为 处理计算才能获取得。 超声波在混凝土中的传播速度取决于混凝土的密度和弹性模量，而混凝土的弹性 模量又与抗压强度存在内在联系，所以，混凝土中超声波传播速度与混凝土的抗压强度有 着良好的相关性，即混凝土强度越高，相应的超声波波速越高。国内的一些研究人员针对用 超声波法对新旧混凝土结合面检测开展了相关研究。如刘金伟采用对测法对修补小试块和 修补梁的新旧混凝土界面性能进行了试验研究，发现超声波波速与粘结界面强度具有良好 的相关性，提出了用超声波波速评价新旧混凝土粘结质量的一种方法，该方法存在如下不 足：(1)对测法对测试条件要求较高，实际施工现场混凝土结合面的被测部位常常不具有使 声波对测测试界面的条件；(2)其实验制作的试块较小，试块与实际工程情况具有较大区 别。使用该方法并不能检测出实际工程中混凝土结合面的强度。 目前对于如何定性的检测出混凝土结合面强度的研究不多，准确的检测出混凝土 结合面强度是目前工程结构技术领域急需解决的问题之一。
技术实现要素：
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种声波检测混凝土结合面强度的方 法，通过提取时域数据中的首波声时进行数据处理，从而实现对混凝土结合面粘结质量的 精确检测。 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为： (1)布置超声测点； (2)在待测混凝土结合面测点位置激发脉冲波，接收超声波透射待测混凝土结合面的 脉冲信号； (3)根据测区各测点的首波声时计算测区混凝土声速代表值V； (4)根据测区混凝土声速代表值V计算测区强度换算值； (5)将粘结界面测区强度换算值与界面两侧的新、旧混凝土测区强度值进行对比，从而 判断混凝土结合面的强度。 优选地，所述步骤(1)中，布置超声测点前先定位测试构件混凝土内部钢筋位置和 走向，避免钢筋对检测结果造成干扰。 优选地，所述步骤(1)中，采用超声斜测法对混凝土结合面各测区进行超声测点布 置。 优选地，所述步骤(2)中，超声换能器与混凝土表面通过黄油进行耦合。 优选地，所述步骤(2)中，超声换能器的频率为100KHz。 优选地，所述步骤(3)中，通过公式(1)计算混凝土声速代表值V： V=1/3[L/(TI-T0)]                      (1) 4 CN 111595950 A 说　明　书 3/5 页 其中，V为测区混凝土声速代表值，L为激发与接收换能器的距离，TI为第I个测点的首 波声时读数，T0为激发与接收换能器对测声时初读数。 优选地，所述步骤(4)中，通过公式(2)计算测区强度换算值： F =0.1986V3.5041              cu (2) 其中，Fcu为测区混凝土抗压强度换算值，V为测区混凝土声速代表值。 进一步优选地，所述混凝土强度换算公式适用于碎石混凝土。 值得一提的是，发明人在通过超声波检测不同粗糙度的混凝土结合面时，从声波 信号时域图中对比发现了超声波透射不同粗糙度的混凝土结合面时，首波声时变化明显。 界面粗糙度越高的混凝土结合面，超声波透射粘结界面区域的首波声时越小，测区强度换 算值越高。 与现有技术相比，本发明方法具有以下优势。 1.本发明方法适用于实际施工现场检测。 2.激发容易、操作简单。 3.检测过程中不会对结构造成破坏。 4.本发明通过对混凝土结合面各测区进行声波检测，将各测区的声速代表值代入 强度换算公式计算测区强度值，通过将粘结界面测区强度值与界面两侧的新、旧混凝土测 区强度值进行对比，从而判断混凝土结合面的强度，判断结果直观准确。 5.本发明方法适用于新、旧混凝土强度等级相同和不同情况下的混凝土结合面强 度检测，检测范围广泛。 附图说明 图1为本发明方法的算法流程图。 图2为旧混凝土试件制作示意图。 图3为旧混凝土粘结界面粗糙处理示意图。 图4为浇筑新混凝土示意图。 图5为激发换能器测点布置图。 图6为接收换能器测点布置图。 图7为换能器平面测点布置图。 图8为粗糙度为4mm结合面各对T-R测点的时域图。 图9为粗糙度为4mm结合面各对T-R测点的首波时域放大图。 图10为声波检测区域混凝土抗压强度换算值。