淺議基于超聲波技術(shù)混凝土無損檢測技術(shù)

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1、淺議基于超聲波技術(shù)混凝土無損檢測技術(shù)　　摘要：混凝土是世界上使用量最大、最為廣泛的工程材料。近年來混凝土結(jié)構(gòu)的研發(fā)與創(chuàng)新，新材料，新技術(shù)的開發(fā)，創(chuàng)造了許多重大重點工程。采用超聲波檢測混凝土強度和缺陷，是在不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力性能或其他功能的前提下，直接進行檢測并推定。混凝土無損檢測技術(shù)具有直接、快速、靈活等優(yōu)點，已得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：超聲波技術(shù)、無損檢測、混凝土強度中圖分類號：TU37文獻標識碼：A文章編號：1前言混凝土是當(dāng)代建筑工程中最主要的結(jié)構(gòu)材料之一，它的質(zhì)量直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，也是關(guān)系國家建設(shè)

2、和社會經(jīng)濟發(fā)展的大事，與廣大民眾的工作生活息息相關(guān)。混凝土質(zhì)量超聲檢測技術(shù)是建筑工程無損檢測技術(shù)領(lǐng)域中的重要方面。超聲波技術(shù)用于混凝土質(zhì)量檢測的歷史雖然不如金屬超聲探傷長，但因工程建設(shè)的需求，發(fā)展速度相當(dāng)迅速。2混凝土無損檢測技術(shù)概念8混凝土無損檢測技術(shù)的定義是在不破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件的條件下，直接從結(jié)構(gòu)物上進行測試或局部采用鉆芯的方式來推定混凝土強度及判斷缺陷的一門技術(shù)?；炷翢o損檢測的方法主要有回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、雷達法、沖擊回波法、紅外成像法、鉆芯法、拔出法及超聲波CT法等，其中鉆芯法和拔出法屬局部破損或半破損檢

3、測方法。3超聲波檢測混凝土的優(yōu)缺點聲波的指向性比較好，其頻率越高，指向性越好。超聲波傳播能量大，對各種材料的穿透力較強。超聲波的聲速、衰減、阻抗和散射等特性，為超聲波的應(yīng)用提供了豐富的信息。超聲檢測具有適應(yīng)性強、檢測靈敏度高、對人體無害、設(shè)備輕巧、成本低廉，可即時得到探傷結(jié)果，適合在實驗室及野外等各種環(huán)境下工作，并能對正在運行的裝置和設(shè)備實行在線檢查。超聲法檢測過程無損于材料、結(jié)構(gòu)的組織和使用性能；直接在構(gòu)筑物上測試并推定其實際的強度；重復(fù)或復(fù)核檢測方便，重復(fù)性良好；超聲法具有檢測混凝土質(zhì)地均勻性的功能，有利于測強測缺的結(jié)

4、合，保證檢測混凝土強度建立在無缺陷、均勻的基礎(chǔ)上合理地評定混凝土的強度。8應(yīng)用超聲來進行無損檢測也有其相應(yīng)的缺點。對于平面狀的缺陷，例如裂紋，只要波束與裂紋平面垂直，就可以獲得很高的缺陷回波信號。但是對于球面狀的缺陷，例如空洞，假如空洞不是很大或分布不是較密集的話，就難以得到足夠的回波信號或是其時間變化不明顯；另外，對于各向非同性的材料，例如混凝土，相應(yīng)會存在材料的離析，使得材料密度不均勻，這使得人們把離析誤判為是內(nèi)部的空洞而導(dǎo)致決策上的失誤；對于表面缺陷的檢測，超聲波法的靈敏度要低得多，但超聲無損檢測方法可以較為精確的確

5、定混凝土表面的裂縫深度。4超聲波檢測混凝土強度基本原理采用超聲波檢測混凝土強度，其主要是依據(jù)超聲縱波的傳播速度和衰減系數(shù)。由發(fā)射換能器產(chǎn)生的超聲脈沖波，通過耦合層進入混凝土，通過耦合層進入混凝土，經(jīng)過復(fù)雜（折射、反射、散射或繞射）的傳播過程，到達接收換能器R，儀器接收到得超聲波信號攜帶著混凝土的密實情況、動彈特性等質(zhì)量信息?？蓪⒒炷练譃閮蓚€組成部分：一是由粗骨料組成的惰性部分；二是活性部分，即其中含有水分、微孔隙及微裂縫的水泥砂漿。假設(shè)混凝土試件的超聲測距為l，混凝土聲速為v，粗骨料聲速為va，水泥砂漿聲速為vm，則兩個

6、組成部分構(gòu)成混凝土試件，得到公式V=lvavm/(vmla+valm)（3-1）式中l(wèi)a——超聲波在粗骨料中的傳播距離；lm——超聲波在砂漿中的傳播距離。8當(dāng)混凝土試件的粗骨料品質(zhì)及用量固定且超聲測距一定時。（3-1）中的l、va、la、lm均為固定值，混凝土聲速v只隨砂漿聲速vm變化。一般認為混凝土強度主要取決于水泥砂漿的強度及其與粗骨料之間的黏結(jié)力，而砂漿聲速又隨其強度提高而增大。因此，混凝土的超聲傳播與其強度之間存在密切關(guān)系。國內(nèi)外大量學(xué)者通過大量試驗研究，用立方體標準試件抗壓強度與超聲傳播速度建立了相關(guān)性十分良好地

7、擬合曲線，我國采用（冪函數(shù)型）fccu=avb或（指函數(shù)型）fccu=aebv式中v——混凝土聲速；fccu——混凝土換算強度；Ed——動力彈性模量；a、b、c——系數(shù).5超聲波用于檢測混凝土缺陷技術(shù)方面的體現(xiàn)5.1混凝土缺陷的超聲波檢測系統(tǒng)混凝土的缺陷是指因技術(shù)管理不善和施工疏忽，造成結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部存在空洞、局部疏松、夾雜物、頸縮、施工縫，或由于工藝違章、配料錯誤造成的低強度區(qū);嚴重的分離離析造成組織構(gòu)造的不均勻性;使用過程產(chǎn)生裂隙以及化學(xué)侵蝕、凍害的損壞層等?；炷寥毕莸某暡z測系統(tǒng)如圖1所示。圖1混凝土缺陷的超聲波

8、檢測系統(tǒng)5.2超聲波檢測混凝土缺陷基本方法超8聲法檢測混凝土缺陷，一般是根據(jù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的幾何形狀、所處環(huán)境、尺寸大小以及所能提供的測試表面條件，選擇不同的測試方法。常用的有平面檢測（采用厚度振動式換能器）、鉆孔或預(yù)埋管檢測（采用徑向振動式換能器）、混合檢測（采用一個平面振動式和一個徑向振動式換能器）。5