发布时间 : 星期六 文章超声波检测技术在混凝土结构检测中的应用更新完毕开始阅读
钢筋的影响分两种情况：一是钢筋配置的轴向垂直于超声传播方向；二是钢筋轴向平等于超声传播的方向。对第一种情况央一般配筋的钢筋混凝土构件中，钢筋断面所占整个声通路径的比例较小，所以影响较小(对于高标号混凝土影响更小)。钢筋轴向平行超声传播的方向，在作超声“声时”测量时，可能影响较大，应设法加以避免或修正。
3.4粗骨料品种、粒径和含量的影响
表1： 粗骨料与回归方程 粗集料种类 卵石 碎石
表2： 细骨料与回归方程 细集料种类 中砂 特细砂 回归方程 R=1.422×10-5V11.1093 R=1.022×10-5V11.838 Sr % 24.0 16.7 回归方程 R=2.671×10-5V10.827 R=4.039×10-2V8.033 Sr % 1.8 26.1 每立方米混凝土中骨料用量的变化、颗粒组成的改变对混凝土强度的影响要比水灰比、水泥用量及标号的影响小得多，但是，粗骨料的数量、品种及颗粒组成对超声波传播速度的影响却十分显著，甚至稍微增加一些碎石的用量或采用较高弹性模量的骨料，敏感性最强的是超声脉冲的声速。比较水泥石、砂浆和混凝土三种试体的超声检测，在强度值相同的情况下，混凝土的超声脉冲声速最高，砂浆次之，水泥石最低。差异的原因主要是超声脉冲在骨料中传播的速度比混凝土中传播速度快。声通路上粗骨料多，声速则高；反之，通路上粗骨料少，声速则低。 4 超声波在混凝土结构无损检测中的应用
房屋和桥梁等建筑物的质量无论是对人民的生命财产，还是对国民经济来说，都是十分重要的。对建筑物的所有要求中，安全性是第一位的。近年来，一系列灾难性的桥梁倒塌事故主要也是由于在设计施工中出了问题，加上对成桥的维修保养不力，出现了诸如混凝土内部空洞、离析，钢筋锈蚀，预应力钢筋失效，梁体受力部位开裂等病害，无损检测是防止这类恶性事件发生的重要手段。另一方面，对现有旧建筑物的维修和保养要耗费大量资金。无损检测技术的应用可使维修保养大大
减少盲目性，从而可大大节约这项开支。土木工程无损检测技术有助于评估新旧建筑物的稳定性和整体性，能够对新旧建筑物整体或部分作质量状态监视，能够用来估计建筑材料和结构的性质和性能[4]。 4.1 超声波对混凝土裂缝深度的检测
由于施工不慎混凝土未捣实、施工中因温度变形和干燥收缩、早期施工过载以及混凝土承载后产生的受力损伤等都会形成裂缝，利用超声仪可以检测出上述裂缝的开展深度及以后的开展情况，其所用的方法主要包括双面检测法和单面检测法。 4.1.1 双面检测法
双面检测法是当构件截面不大，而构件的两个侧面都能安放探头(发射探头、接收探头)时，直接探测裂缝的一种方法。如图1所示，探头分别置于1、2、3、4、5、6各对跨缝点。当发射、接收探头在构件两侧面相对位置移动时，测出不同位置的声波传播时间，量得声路的长度(各测点到裂缝截面边缘的水平距离)，从b-t关系曲线的突然转折处，即时间从变化转为平稳的过渡点，就是所要测的裂缝深度A。然而在通常的工程结构中很少有满足上述条件的，因而此种方法虽简单，但具体操作时却不一定可行。
图1：双面检测示意图 4.1.2 单面检测法
单面检测法是当构件的截面很大或只有开裂的一个表面能够安放探头时沿面检测裂缝的一种方法。公路桥梁上的主梁裂缝由于条件的限制，其探测基本上也以单面法为多。对于单面检测法，最常用的方法要算tc—to法和BS4408标准方法，另外的方法还包括表面波的传播声时测量裂缝深度、利用超声波首波相位变化的方法检测裂缝深度、冲击回波法检测裂缝深度等，这里主要介绍一下tc—to法。如图2所示，首先在裂缝附近完好的表面，选择一定的长度工作为校准距离，设这段距离为2a，在这段距离的两端安放探头，测出声波通过2a的时间为tc，再将发射与接收探头安放在裂缝两侧，并使两个探头至裂缝的距离都为a,测得通过裂缝处声波的
传播时间：tc，如果裂缝与表面正交，以声波通过前后两处混凝土所传播的速度相等为条件，很容易推导出混凝土裂缝深度的计算公式：
d = a[(tc/to)2–1 ]0.5
图2：单面检测示意图
在《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21：2000)中对上述的tc—to法加以了改进，即在不跨缝进行声时测量时，将T和R换能器置于裂缝附近同一侧，使其内边距分别等于50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm共6个点，读取这时的声时值(to)i，由此可以画出相应的时－距坐标图。然后在跨缝进行声时测量时，取同样距离的6个点，相应读出这时的声时值(t)i，再根据相应的公式求出每个测点所对应的裂缝深度值，最后取其平均值，这样做主要是因为探头声源并不是在探头中心点位置，通过上述方法可以求出声源的确切位置。
需要指出的是，如果各测距小于dk和大于3dM应剔除出该组数据，然后取余下数的平均值，作为该裂缝的深度值dc；另外一点值得注意的是，检测时裂缝内不得留有水或是其它的异物，这主要是因为在其它材料堵塞裂缝的情况下，声波就不会从裂缝底端绕过，从而导致所计算出的裂缝深度与实际不符。同时，混凝土表面要有一定的光洁度，以保证声时读数的稳定性，这方面也应该重视。此外，对应不同的裂缝其测试方法也应有所不同，在裂缝深度和探头跨缝宽度相差不多的情况下，计算得到的结果与实际会吻合的更好一些，对于过浅或是过深裂缝，应该对此种方法加以灵活的改进，比如跨缝斜测、跨缝不对称测量等等。 4．2 超声波对混凝土的不密实区及其空洞的检测
超声波检测混凝土内部不密实区及其空洞的原理就是当发射探头发射的超声波遇到空洞时，声波就产生反射使一部分能量衰减，另一部分将绕过空洞沿着孔壁传播，并最终将被安放在另一头的接收探头所接收，从而从超声仪上读出的时间与同
类材料相同距离下的正常温凝土会有所差别。通过各测点时间读数的变化情况以及超声振幅、波形的变化，就可以推测混凝土内部空洞的大致尺寸，通常以该空洞的最大内径来表示。这里要注意的一点就是首先要用其它方法判断该混凝土内部是空洞还是缺陷，然后再进行下一步操作。在具体对混凝土空洞检测过程中需要布置大量的测点，如果该混凝土结构材料有两对平行测试面，用对测法即可；如果只有一对互相平行的测试面，应在对测的基础上还要进行交叉斜测，同时对可疑数据点区段内应加密测点。
目前在我国桥梁基桩的低应变检测中也相应列人了超声波无损检测技术，在灌注桩浇筑前预先在其两侧预埋声测管，根据桩的直径埋置两到三个声测管，管的直径比探头略大，其下端封闭，测试时在管内注满清水，使两探头水平相对放置，通过探头在桩身的上下移动读出各测点的声时值，从而确定出缺陷异常点的位置和范围。另外，超声波无损检测技术也可以用来检测钢管混凝土中钢管内部的混凝土注浆密实度，以供施工单位及时采取相应的补救措施，将损失减小到最低. 5.结语
用超声法来评定混凝土结构的缺陷，是一种行之有效的方法，但在有些方面还需要进一步完善和发展，比如检测方法还需要一定的改进、数据采集精度有待提高、仪器所检测的声学参数也应多样化。可以说用超声法对混凝土材料进行无损评定是一种非常有潜力的检测手段，有着广阔的发展全间，它需要许多的科学工作者去不断的加以完善和创新，以更好的服务于工程事业