锤击波形一秒判强——日本 Nitto CTS-02 混凝土无损压缩强度估算仪技术解析

发布时间： 2025-11-29　　点击次数： 11次

在既有桥梁、隧道、大楼剪力墙等混凝土结构的周期性体检中，如何在“零取芯、低干扰”的前提下快速获得真实强度，一直是检测行业的痛点。日本 Nitto 日东建设公司推出的 CTS-02 型混凝土无损压缩强度估算仪，用“一把智能锤”了传统回弹法：锤头内置压电传感器，通过 0.5 µs 高速采样记录打击力波形，2 s 内给出强度估算值，并自动剔除异常数据，让检测效率提升 50 % 以上

。

一、检测原理：动态机械阻抗法

锤击瞬间，仪器记录两个关键时段
• 前半段波形（0–0.2 ms）：反映混凝土表面塑性变形，与表层硬度相关；
• 后半段波形（0.2–2 ms）：反映弹性回弹能量，与内部密实度相关。
根据能量守恒 ½MV²=½Kx² 计算等效机械阻抗 zR，结合内置 3 000 组日本规范试块曲线，直接推定 10–70 MPa 范围的立方体抗压强度

。
系统自动剔除 ±20 % 以外的异常值，取 20 次有效打击的平均值，确保重现性优于传统回弹法±1 个强度等级

。

二、硬件与功能亮点
• 锤头重量 190 g，总重 750 g，单手即可连续作业，减少高空作业疲劳；
• 5 英寸彩色液晶屏实时显示波形、强度值、碳化深度修正系数，数据一目了然；
• SD 卡存储，128 MB 可保存 3 万组数据，通过 USB 回传 PC 自动生成等高线强度图，用于劣化分布可视化

；
• 区域模式可绘制 X-Y 网格，桥梁底部、隧道拱顶等复杂面一次完成面检测；
• 电源 6 节 AA 电池，连续工作 8 h，更换方便，适合偏远工地

。

三、性能指标

项目	参数
强度推定范围	10–70 MPa
重复性标准差	≤±1.5 MPa（同一块体 20 点）
单点测试时间	＜2 s（含波形分析）
适用厚度	≥100 mm，且表面无松散层
工作温度	-10 ℃–50 ℃
数据输出	CSV、强度等高线、原始波形

四、与传统方法对比

方法	优点	缺点
回弹法	成本低、操作简	仅测表面硬度，需碳化修正，误差大
超声-回弹综合法	内外兼顾，精度高	需耦合剂、测点布置繁琐，设备笨重
钻芯法	结果直观、精度高	破损结构、周期长、成本高
CTS-02	无损、快、轻，波形自检剔除人为误差	需避免钢筋密集区，对表层剥落敏感

五、典型应用案例

高速公路桥面板：单幅 3.5 m×30 m 区域共 130 测点，CTS-02 耗时 6.4 h，回弹法需 13.8 h；数据后处理时间由 20.8 h 降至 3.3 h，总成本节省 59 %

。
地下停车场剪力墙：利用区域模式 1 m×1 m 网格，快速定位 2 处因渗碳导致强度下降 15 % 的区块，指导后续注浆加固。
隧道衬砌火灾后评估：锤击检测避开剥落层，推定剩余强度 42 MPa，为保留/拆除决策提供量化依据。

六、操作要点与注意事项
• 测区应避开可见裂缝、蜂窝、钢筋露头；
• 每 150 mm×150 mm 方块内均匀锤击 20 点，若变异系数>15 % 需补测；
• 表面温度＜5 ℃ 或＞45 ℃ 时，需对弹性模量温度系数进行修正；
• 定期在标准钢砧上校验，确保峰值力落在 2.1 kN±5 %；
• 长期不用请取出电池，防止电解液泄漏腐蚀主板。

结语
Nitto CTS-02 用“一把锤+一段波形”把混凝土强度检测从经验推估提升到数字量化，兼顾了回弹法的便捷与取芯法的可信度，为既有结构的健康诊断、火灾损伤评估、以及装配式节点验收提供了快速、低成本的现场工具。在“双碳”背景下，它以无损、高效、数据可追溯的优势，正在成为亚洲地区桥梁、隧道、风电基础等混凝土资产管理的标准配置。

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