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錘擊波形一秒判強(qiáng)——日本 Nitto CTS-02 混凝土無損壓縮強(qiáng)度估算儀技術(shù)解析

發(fā)布時間： 2025-11-29　　點(diǎn)擊次數(shù)： 74次

在既有橋梁、隧道、大樓剪力墻等混凝土結(jié)構(gòu)的周期性體檢中，如何在“零取芯、低干擾”的前提下快速獲得真實(shí)強(qiáng)度，一直是檢測行業(yè)的痛點(diǎn)。日本 Nitto 日東建設(shè)公司推出的 CTS-02 型混凝土無損壓縮強(qiáng)度估算儀，用“一把智能錘”了傳統(tǒng)回彈法：錘頭內(nèi)置壓電傳感器，通過 0.5 µs 高速采樣記錄打擊力波形，2 s 內(nèi)給出強(qiáng)度估算值，并自動剔除異常數(shù)據(jù)，讓檢測效率提升 50 % 以上

。

一、檢測原理：動態(tài)機(jī)械阻抗法

錘擊瞬間，儀器記錄兩個關(guān)鍵時段
• 前半段波形（0–0.2 ms）：反映混凝土表面塑性變形，與表層硬度相關(guān)；
• 后半段波形（0.2–2 ms）：反映彈性回彈能量，與內(nèi)部密實(shí)度相關(guān)。
根據(jù)能量守恒 ½MV²=½Kx² 計(jì)算等效機(jī)械阻抗 zR，結(jié)合內(nèi)置 3 000 組日本規(guī)范試塊曲線，直接推定 10–70 MPa 范圍的立方體抗壓強(qiáng)度

。
系統(tǒng)自動剔除 ±20 % 以外的異常值，取 20 次有效打擊的平均值，確保重現(xiàn)性優(yōu)于傳統(tǒng)回彈法±1 個強(qiáng)度等級

。

二、硬件與功能亮點(diǎn)
• 錘頭重量 190 g，總重 750 g，單手即可連續(xù)作業(yè)，減少高空作業(yè)疲勞；
• 5 英寸彩色液晶屏實(shí)時顯示波形、強(qiáng)度值、碳化深度修正系數(shù)，數(shù)據(jù)一目了然；
• SD 卡存儲，128 MB 可保存 3 萬組數(shù)據(jù)，通過 USB 回傳 PC 自動生成等高線強(qiáng)度圖，用于劣化分布可視化

；
• 區(qū)域模式可繪制 X-Y 網(wǎng)格，橋梁底部、隧道拱頂?shù)葟?fù)雜面一次完成面檢測；
• 電源 6 節(jié) AA 電池，連續(xù)工作 8 h，更換方便，適合偏遠(yuǎn)工地

。

三、性能指標(biāo)

項(xiàng)目	參數(shù)
強(qiáng)度推定范圍	10–70 MPa
重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差	≤±1.5 MPa（同一塊體 20 點(diǎn)）
單點(diǎn)測試時間	＜2 s（含波形分析）
適用厚度	≥100 mm，且表面無松散層
工作溫度	-10 ℃–50 ℃
數(shù)據(jù)輸出	CSV、強(qiáng)度等高線、原始波形

四、與傳統(tǒng)方法對比

方法	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
回彈法	成本低、操作簡	僅測表面硬度，需碳化修正，誤差大
超聲-回彈綜合法	內(nèi)外兼顧，精度高	需耦合劑、測點(diǎn)布置繁瑣，設(shè)備笨重
鉆芯法	結(jié)果直觀、精度高	破損結(jié)構(gòu)、周期長、成本高
CTS-02	無損、快、輕，波形自檢剔除人為誤差	需避免鋼筋密集區(qū)，對表層剝落敏感

五、典型應(yīng)用案例

高速公路橋面板：單幅 3.5 m×30 m 區(qū)域共 130 測點(diǎn)，CTS-02 耗時 6.4 h，回彈法需 13.8 h；數(shù)據(jù)后處理時間由 20.8 h 降至 3.3 h，總成本節(jié)省 59 %

。
地下停車場剪力墻：利用區(qū)域模式 1 m×1 m 網(wǎng)格，快速定位 2 處因滲碳導(dǎo)致強(qiáng)度下降 15 % 的區(qū)塊，指導(dǎo)后續(xù)注漿加固。
隧道襯砌火災(zāi)后評估：錘擊檢測避開剝落層，推定剩余強(qiáng)度 42 MPa，為保留/拆除決策提供量化依據(jù)。

六、操作要點(diǎn)與注意事項(xiàng)
• 測區(qū)應(yīng)避開可見裂縫、蜂窩、鋼筋露頭；
• 每 150 mm×150 mm 方塊內(nèi)均勻錘擊 20 點(diǎn)，若變異系數(shù)>15 % 需補(bǔ)測；
• 表面溫度＜5 ℃ 或＞45 ℃ 時，需對彈性模量溫度系數(shù)進(jìn)行修正；
• 定期在標(biāo)準(zhǔn)鋼砧上校驗(yàn)，確保峰值力落在 2.1 kN±5 %；
• 長期不用請取出電池，防止電解液泄漏腐蝕主板。

結(jié)語
Nitto CTS-02 用“一把錘+一段波形”把混凝土強(qiáng)度檢測從經(jīng)驗(yàn)推估提升到數(shù)字量化，兼顧了回彈法的便捷與取芯法的可信度，為既有結(jié)構(gòu)的健康診斷、火災(zāi)損傷評估、以及裝配式節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收提供了快速、低成本的現(xiàn)場工具。在“雙碳”背景下，它以無損、高效、數(shù)據(jù)可追溯的優(yōu)勢，正在成為亞洲地區(qū)橋梁、隧道、風(fēng)電基礎(chǔ)等混凝土資產(chǎn)管理的標(biāo)準(zhǔn)配置。

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