土木工程材料原理與方法12-無損檢測方法簡介共振法、超聲法-2010

1、東南大學材料學院龐超明Email: 辦公電話：52090638 手機木工程材料試驗原理與方法2一杯子，一輩子一杯子，一輩子. . . . 如果人生是杯水，那自如果人生是杯水，那自己的人生是什么？己的人生是什么？是如紅茶般醇厚，還是是如紅茶般醇厚，還是如綠茶般清香；如綠茶般清香；是如白酒的濃烈，還是是如白酒的濃烈，還是如咖啡的香醇；如咖啡的香醇；抑或只是白開水，沒有抑或只是白開水，沒有色彩，平淡無奇？色彩，平淡無奇？無損檢測法無損檢測法表面硬度法表面硬度法一一測試方法、體系測試方法、體系二二無損檢測原因、定義、特點無損檢測原因、定義、特點三三表面硬度法表面硬度法l回彈法

2、回彈法重點重點l貫入阻力法貫入阻力法l拔出法拔出法土木工程材料試驗原理與方法3測試方法：有損、無損檢測測試方法：有損、無損檢測宏觀、細觀宏觀、細觀( (介觀介觀) )、微觀、微觀、納觀、納觀 (Macro, (Macro, meso and micromeso and micro、nanonano) )無損檢測：不影響結構或構件使用功能，以無損檢測：不影響結構或構件使用功能，以電子學、物理學為基礎，直接測定某些適當電子學、物理學為基礎，直接測定某些適當?shù)奈锢砹浚⑼ㄟ^預先建立的相關性，推定的物理量，并通過預先建立的相關性，推定強度、均勻性、連續(xù)性、密實度、缺陷、裂強度、均勻性、連續(xù)性、密實度、

3、缺陷、裂縫等性能和性能變化過程測試方法。縫等性能和性能變化過程測試方法。土木工程材料試驗原理與方法4建建筑材料筑材料一一回彈法：重點，詳細介紹原理、影響因素、回彈法：重點，詳細介紹原理、影響因素、曲線形式、方法等曲線形式、方法等二二貫入阻力法：射入法、氣壓射釘槍貫入阻力法：射入法、氣壓射釘槍三三拔出法：預埋、后裝拔出法：預埋、后裝金屬材料：金屬材料：一一硬度：抵抗局部塑性變形的能力硬度：抵抗局部塑性變形的能力刻劃法刻劃法、彈性回跳法、彈性回跳法、 壓入法壓入法二二壓入法壓入法-布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。土木工程材料試驗原理與方法5超聲法：重點超聲法：重點一一

4、 原理、方法、定義原理、方法、定義二二 聲波的衰減聲波的衰減三三 分貝分貝四四 混凝土中的超聲波特征混凝土中的超聲波特征五五 參數(shù)參數(shù)六六 影響因素影響因素七七 測強測試方法測強測試方法綜合法綜合法土木工程材料試驗原理與方法6土木工程材料試驗原理與方法超聲脈沖波速與材料的彈性性質有關超聲脈沖波速與材料的彈性性質有關測定傳播時間和脈沖在砼中的衰減值，探測測定傳播時間和脈沖在砼中的衰減值，探測砼中的缺陷、裂縫、動彈模及強度。砼中的缺陷、裂縫、動彈模及強度。波通過破損以最短距離傳遞，砼越密實，傳波通過破損以最短距離傳遞，砼越密實，傳播速度越快。播速度越快。定性判斷砼強度。定性判斷砼強度。廣泛應用廣泛

5、應用砼性能、金屬材料的超聲探傷砼性能、金屬材料的超聲探傷等。等。7土木工程材料試驗原理與方法定義：采用定義：采用能量轉換能量轉換的方法，運用的方法，運用電能轉換電能轉換為超聲為超聲能量，即產(chǎn)生超聲波，當超聲波在材能量，即產(chǎn)生超聲波，當超聲波在材料中傳播后，將其放大處理后又轉換為電能料中傳播后，將其放大處理后又轉換為電能，用來測試材料性能的一種測試方法。，用來測試材料性能的一種測試方法。超聲波超聲波: :頻率頻率2210104 4HzHz的一種彈性介質的機的一種彈性介質的機械波，是聲波的一種。械波，是聲波的一種。參數(shù)：聲壓、聲強和聲阻抗參數(shù)：聲壓、聲強和聲阻抗8土木工程材料試驗原理與方法衰減：聲

6、波在介質傳播過程中其振幅將隨傳衰減：聲波在介質傳播過程中其振幅將隨傳播距離的增大而逐漸減小的現(xiàn)象。播距離的增大而逐漸減小的現(xiàn)象。聲波衰減的大小取決：聲波衰減的大小取決：一一超聲波頻率及其傳播距離，超聲波頻率及其傳播距離，二二被測材料的內部結構及性能。被測材料的內部結構及性能。固體材料中三個原因：固體材料中三個原因：一一吸收衰減吸收衰減二二散射衰減散射衰減三三擴散衰減擴散衰減9土木工程材料試驗原理與方法是由于是由于介質的粘滯性介質的粘滯性而造成質點之間的內摩而造成質點之間的內摩擦，使部分聲能轉變?yōu)闊崮?，同時由于介質擦，使部分聲能轉變?yōu)闊崮?，同時由于介質的熱傳導，的熱傳導，介質的稠密和稀疏部分介質

7、的稠密和稀疏部分之間進行之間進行熱交換熱交換，從而導致聲能的，從而導致聲能的損耗損耗。通常認為，。通常認為，吸收衰減系數(shù)吸收衰減系數(shù)a a與頻率拋物線。與頻率拋物線。10土木工程材料試驗原理與方法是指當介質中是指當介質中存在顆粒結構存在顆粒結構時時( (如懸浮粒子如懸浮粒子、氣泡、缺陷、摻雜物等、氣泡、缺陷、摻雜物等) )而導致的聲波的而導致的聲波的衰減。衰減。通常，當顆粒尺寸遠小于波長時，散射衰減通常，當顆粒尺寸遠小于波長時，散射衰減系數(shù)系數(shù)s s 頻率頻率4 4次方；當尺寸與波長相近時次方；當尺寸與波長相近時， s s與頻率與頻率2 2次方。次方。吸收衰減與散射衰減均取決于吸收衰減與散射衰

8、減均取決于介質本身的性介質本身的性質質，衰減系數(shù)，衰減系數(shù)是兩者的和，其與頻率是兩者的和，其與頻率f f的的關系式可表達為關系式可表達為afafbfbf2 2cfcf4 411土木工程材料試驗原理與方法因聲波的擴散而引起的衰減因聲波的擴散而引起的衰減l聲波輻射器聲波輻射器( (發(fā)射換能器發(fā)射換能器) )發(fā)出的超聲波束都有發(fā)出的超聲波束都有一定的擴散角，因波束的擴散，聲波的能量逐一定的擴散角，因波束的擴散，聲波的能量逐漸分散，使單位面積的能量隨傳播距離的增加漸分散，使單位面積的能量隨傳播距離的增加而減弱。而減弱。僅僅取決于聲輻射器取決于聲輻射器的擴散性能及波的幾何形的擴散性能及波的幾何形狀，而與

9、傳播介質無關。狀，而與傳播介質無關。l選取相同的測試距離，使擴散衰減成為一恒量選取相同的測試距離，使擴散衰減成為一恒量12土木工程材料試驗原理與方法分貝分貝(dB)(dB)：聲學、電學中，兩個量綱相同的：聲學、電學中，兩個量綱相同的量的比。量的比。電流比，電壓比，功率比，聲壓比，聲強比等。電流比，電壓比，功率比，聲壓比，聲強比等。若若PP聲壓，聲壓，P P0 0基準聲壓，聲壓比基準聲壓，聲壓比p/pp/p0 0，無量綱比值，分貝數(shù)無量綱比值，分貝數(shù)20lg(p/p20lg(p/p0 0) (dB) (dB)。由于接受波的振幅由于接受波的振幅(A)(A)與接受換能器的聲壓與接受換能器的聲壓幅值成

10、正比，聲壓也可用幅值比。分貝數(shù)幅值成正比，聲壓也可用幅值比。分貝數(shù)20lg(A/A20lg(A/A0 0) (dB) (dB)。13土木工程材料試驗原理與方法聲強聲強(J)(J)與聲壓與聲壓(P)(P)，功率，功率(W)(W)與電流或電流與電流或電流的平方成正比，故聲強的平方成正比，故聲強(J/J(J/J0 0) )或功率比或功率比(W/W(W/W0 0) ) ：分貝數(shù)：分貝數(shù)10lg(J/J10lg(J/J0 0) (dB) (dB)。一一分貝數(shù)為正分貝數(shù)為正增益或放大；增益或放大；二二分貝數(shù)為負分貝數(shù)為負表示衰減。表示衰減。計算方便，如某超聲儀第一級放大計算方便，如某超聲儀第一級放大101

11、0倍，二倍，二級放大級放大100100倍，三級也放大倍，三級也放大100100倍，則總放大倍，則總放大倍 數(shù) 為倍 數(shù) 為 1 01 0 1 0 01 0 0 1 0 01 0 0 ， 若 用 分 貝， 若 用 分 貝20(dB)+40(dB)+ 40(dB)=100(dB)20(dB)+40(dB)+ 40(dB)=100(dB)14土木工程材料試驗原理與方法重復間斷發(fā)射，非持續(xù)、一定頻率重復間斷發(fā)射，非持續(xù)、一定頻率(100Hz(100Hz或或50Hz)50Hz)間斷發(fā)射。間斷發(fā)射。脈沖超聲波不具有單一頻率，而是由許多不同脈沖超聲波不具有單一頻率，而是由許多不同頻率的余弦波組成的復頻波，有

12、固定主頻率。頻率的余弦波組成的復頻波，有固定主頻率。頻散現(xiàn)象：不同頻率的余弦波在媒質中傳播時頻散現(xiàn)象：不同頻率的余弦波在媒質中傳播時，波速不同，波形將隨距離的增大而發(fā)生畸變，波速不同，波形將隨距離的增大而發(fā)生畸變：脈沖開始部分的頻率比后面的頻率要高，越：脈沖開始部分的頻率比后面的頻率要高，越來越平、寬。來越平、寬。頻漂：頻率越高，衰減越大，引起主頻率向低頻漂：頻率越高，衰減越大，引起主頻率向低頻側的漂移頻側的漂移152021-11-26縱波換能器有平面換能器縱波換能器有平面換能器( (聲輻射面是平面聲輻射面是平面) )和徑向換能器和徑向換能器( (聲輻射面是曲面聲輻射面是曲面) )。一一平面換

13、能器使用于一般的構件的表面的對測平面換能器使用于一般的構件的表面的對測和平測，是必備的換能器。和平測，是必備的換能器。二二徑向換能器則用在需鉆孔檢測、灌注樁聲測徑向換能器則用在需鉆孔檢測、灌注樁聲測管中檢測、水下檢測等。管中檢測、水下檢測等。2021-11-26由于衰減較大，一般使用由于衰減較大，一般使用200kHz200kHz以下低頻超聲波。頻以下低頻超聲波。頻率選擇主要取決于兩個因素：結構或試件的尺寸和被率選擇主要取決于兩個因素：結構或試件的尺寸和被測砼對超聲波的衰減情況。測砼對超聲波的衰減情況。結構尺寸包括穿透距離和構件的橫截面尺寸。結構尺寸包括穿透距離和構件的橫截面尺寸。測距越大，超聲

14、波衰減也越大，接受波振幅也越小。測距越大，超聲波衰減也越大，接受波振幅也越小。接受波應具有一定的幅值接受波應具有一定的幅值對于大構件，使用低頻超聲波，當測距達對于大構件，使用低頻超聲波，當測距達10m10m以上時，以上時，通常使用通常使用20kHz20kHz或以下頻率的換能器或以下頻率的換能器1.1.當測距較小時，為保證測度精確以及對內部缺陷和裂當測距較小時，為保證測度精確以及對內部缺陷和裂縫具有較高的分辨力，則盡量使用較高頻率?？p具有較高的分辨力，則盡量使用較高頻率。2021-11-26考慮超聲波傳播的邊界條件。常說聲速，是指超聲波考慮超聲波傳播的邊界條件。常說聲速，是指超聲波在半無限大的介

15、質中的傳播速度，若橫截面小到某種在半無限大的介質中的傳播速度，若橫截面小到某種尺寸時，聲速將出現(xiàn)明顯的頻散現(xiàn)象，表觀聲速明顯尺寸時，聲速將出現(xiàn)明顯的頻散現(xiàn)象，表觀聲速明顯降低。降低。通常認為，橫截面的最小尺寸應大于超聲波波長的兩通常認為，橫截面的最小尺寸應大于超聲波波長的兩倍以上。小截面尺寸的構件，較高頻率。倍以上。小截面尺寸的構件，較高頻率。頻率不宜太高，否則被測體將呈明顯的非均質性，不頻率不宜太高，否則被測體將呈明顯的非均質性，不利于反映總體性能。利于反映總體性能。砼質量差，強度低，接受信號很微弱，應選較低砼質量差，強度低，接受信號很微弱，應選較低頻率，以期獲得足夠的幅度頻率，以期獲得足夠

16、的幅度2021-11-26由于固體和空氣的特性阻抗相差較懸殊，當超聲波由由于固體和空氣的特性阻抗相差較懸殊，當超聲波由換能器傳到空氣的夾層時，超聲能量絕大部分被反射換能器傳到空氣的夾層時，超聲能量絕大部分被反射而難以進入砼中，因此需要在砼和空氣中加入一層耦而難以進入砼中，因此需要在砼和空氣中加入一層耦合劑，耦合劑一般是液體或者膏狀，充填于砼和換能合劑，耦合劑一般是液體或者膏狀，充填于砼和換能器之間，排掉空氣，形成耦合層，雖然該耦合層的阻器之間，排掉空氣，形成耦合層，雖然該耦合層的阻抗與砼相比仍然很小，可是卻比空氣大的多。抗與砼相比仍然很小，可是卻比空氣大的多。耦合劑一般采用廉價的黃油、凡士林和

17、石膏漿等。也耦合劑一般采用廉價的黃油、凡士林和石膏漿等。也可用漿糊，但是漿糊是由懸浮液濃縮的，對聲波的衰可用漿糊，但是漿糊是由懸浮液濃縮的，對聲波的衰減較大。減較大。當砼表面潮濕時，由于油和水的分離，聲波的衰減較當砼表面潮濕時，由于油和水的分離，聲波的衰減較大，用黃油做耦合劑的效果較差，應改用水溶性的膏大，用黃油做耦合劑的效果較差，應改用水溶性的膏狀物做耦合劑。狀物做耦合劑。2021-11-26主要有同步分頻、發(fā)射、接收、掃描、示波主要有同步分頻、發(fā)射、接收、掃描、示波，計時顯示及電源、換能器等零部件。，計時顯示及電源、換能器等零部件。換能器發(fā)射頻率：換能器發(fā)射頻率：50kHZ50kHZ、10

18、0kHZ100kHZ、250kHZ250kHZ，測定時間有，測定時間有0.10.19999.9s9999.9s，測讀精度為，測讀精度為0.1s;0.1s;穿透距離根據(jù)所用換能器頻率和砼強度等級穿透距離根據(jù)所用換能器頻率和砼強度等級的不同而不同。的不同而不同。2021-11-26測量空氣聲速的方法來檢驗聲時的準確性。測量空氣聲速的方法來檢驗聲時的準確性。改變測距，測試一系列的間距與相應的聲時，改變測距，測試一系列的間距與相應的聲時，通過直線回歸得出空氣的聲速通過直線回歸得出空氣的聲速v va a?？諝饴曀俚臏蚀_計算公式：空氣聲速的準確計算公式：式中式中t t為空氣溫度為空氣溫度()()0.5%0

19、.5%，正常。，正常。)/(16.273145.331smtvn2021-11-261 1 聲速聲速聲速即超聲波在砼中的傳播速度。砼的聲速聲速即超聲波在砼中的傳播速度。砼的聲速與砼的彈塑性有關，也與砼的內部結構如孔與砼的彈塑性有關，也與砼的內部結構如孔隙、組成材料有關。一般說來，砼的彈性模隙、組成材料有關。一般說來，砼的彈性模量越高，密實程度越大，強度越高，其聲速量越高，密實程度越大，強度越高，其聲速也越高。若砼內部存在缺陷如空洞、蜂窩、也越高。若砼內部存在缺陷如空洞、蜂窩、裂縫等，則該處的砼聲速較低。裂縫等，則該處的砼聲速較低。2021-11-26接受波振幅通常指首波，即第一個波前半周的幅值

20、接受波振幅通常指首波，即第一個波前半周的幅值，接受波的振幅與接受換能器處被測介質超聲聲壓，接受波的振幅與接受換能器處被測介質超聲聲壓成正比，所以反映了接受到聲波的強弱。成正比，所以反映了接受到聲波的強弱。在發(fā)射波強度一定時，振幅值的大小反映了超聲波在發(fā)射波強度一定時，振幅值的大小反映了超聲波在砼中的衰減情況，而超聲波的衰減情況又反映了在砼中的衰減情況，而超聲波的衰減情況又反映了砼的粘塑性性能。砼的粘塑性性能。砼是彈塑性體，其強度不僅和彈性性能有關，也砼是彈塑性體，其強度不僅和彈性性能有關，也和其粘塑性性能有關，因此衰減的大小，即振幅高和其粘塑性性能有關，因此衰減的大小，即振幅高低也能在一定程度

21、上反映砼的強度。低也能在一定程度上反映砼的強度。2021-11-26超聲波繞過裂縫和缺陷而傳播，振幅也會明超聲波繞過裂縫和缺陷而傳播，振幅也會明顯減小。顯減小。振幅的大小還取決于儀器設備的性能、所處振幅的大小還取決于儀器設備的性能、所處的狀態(tài)、耦合狀況以及測距大小等，所以很的狀態(tài)、耦合狀況以及測距大小等，所以很難有統(tǒng)一的度量標準，故目前只是在同條件難有統(tǒng)一的度量標準，故目前只是在同條件( (同一儀器、同一狀態(tài)和同一測距同一儀器、同一狀態(tài)和同一測距) )下相對比下相對比較用。較用。2021-11-26高頻成分首先被吸收和散射高頻成分首先被吸收和散射傳播越遠，其包含的高頻成分也越少，主頻傳播越遠，

22、其包含的高頻成分也越少，主頻率也逐漸下降。率也逐漸下降。主頻率的下降，還取決于砼本身的性質和內主頻率的下降，還取決于砼本身的性質和內部的結構。部的結構。觀察頻率的變化可以判斷砼質量和內部缺陷觀察頻率的變化可以判斷砼質量和內部缺陷裂縫等。裂縫等。接受波主頻率的絕對值大小同時還與儀器設接受波主頻率的絕對值大小同時還與儀器設備、傳播距離等有關，故也僅作為比較用。備、傳播距離等有關，故也僅作為比較用。2021-11-26由于超聲波的繞射、反射和傳播路徑的復雜由于超聲波的繞射、反射和傳播路徑的復雜化，直達波，反射波和繞射波相繼達到接受化，直達波，反射波和繞射波相繼達到接受換能器，由于頻率和相位的不同，不

23、同波的換能器，由于頻率和相位的不同，不同波的疊加有時也會使波形發(fā)畸變。因此對波形的疊加有時也會使波形發(fā)畸變。因此對波形的分析，有助于判斷砼的內部質量和缺陷的存分析，有助于判斷砼的內部質量和缺陷的存在。鑒于波形的變化影響因素較多，故對波在。鑒于波形的變化影響因素較多，故對波形的研究只是作一般的觀察和記錄。形的研究只是作一般的觀察和記錄。2021-11-26由于超聲縱波在砼中的傳播速度和砼的彈性性質有較由于超聲縱波在砼中的傳播速度和砼的彈性性質有較好的相關性，而砼的彈性性質與力學強度存在內在聯(lián)好的相關性，而砼的彈性性質與力學強度存在內在聯(lián)系，從而可用超聲法推定砼的強度。系，從而可用超聲法推定砼的強

24、度。知道強度和波速之間的定量關系后，即可通過波速而知道強度和波速之間的定量關系后，即可通過波速而知道砼強度，一般強度知道砼強度，一般強度f f越高，波速越高，波速V V越大；越大；由于砼的非勻質性，由于砼的非勻質性，f fV V之間的關系一般不能確定，之間的關系一般不能確定，它與砼本身的技術條件有關，如水泥品種、水泥用量它與砼本身的技術條件有關，如水泥品種、水泥用量、W/CW/C、骨料品種、粒徑、養(yǎng)護條件、含水率等有關，、骨料品種、粒徑、養(yǎng)護條件、含水率等有關，必須先確定發(fā)必須先確定發(fā)f fV V曲線，然后再用于實際工程中的測曲線，然后再用于實際工程中的測定，并進行有關因素的修正，如鋼筋、含水

25、率等對波定，并進行有關因素的修正，如鋼筋、含水率等對波速的修正。速的修正。2021-11-261 1橫向尺寸效應橫向尺寸效應2 2溫度和濕度溫度和濕度3 3鋼筋鋼筋4 4粗骨料品種、粒徑和含量粗骨料品種、粒徑和含量5 5水灰比和水泥用量水灰比和水泥用量6 6齡期和養(yǎng)護方法齡期和養(yǎng)護方法7 7砼的缺陷和損傷砼的缺陷和損傷2021-11-26通?？v波聲速指聲波在無限大的介質中的傳播速度，通?？v波聲速指聲波在無限大的介質中的傳播速度，而隨著構件橫向尺寸的減小，縱波速度可能向桿、板而隨著構件橫向尺寸的減小，縱波速度可能向桿、板波的速度轉變，即聲速可能會變小。波的速度轉變，即聲速可能會變小。一一當橫向尺

26、寸當橫向尺寸d2(d2(為波長為波長) )時傳播速度與大塊體中時傳播速度與大塊體中縱波速度之相當；縱波速度之相當；二二當當d2d2，可使傳播速度降低，可使傳播速度降低2.52.53 3；三三當當0.2d0.2d時，傳播速度變化較大，約降低時，傳播速度變化較大，約降低6 67 7，在這個區(qū)間里測量時，估計強度地誤差可能達到，在這個區(qū)間里測量時，估計強度地誤差可能達到30304040；四四當當d0.2d0.2時，屬于波在桿件中傳播。時，屬于波在桿件中傳播。JonesJones等對不同等對不同測距、最小斷面尺寸和換能器固有頻率的選擇見表測距、最小斷面尺寸和換能器固有頻率的選擇見表6-46-4。202

27、1-11-26溫度：溫度：一一當環(huán)境溫度為當環(huán)境溫度為5 53030時，影響不大；時，影響不大；二二40406060時，脈沖速度約降低時，脈沖速度約降低5 5，可能由于砼內部的，可能由于砼內部的微裂縫增加；微裂縫增加；三三0 砂漿砂漿 水泥石水泥石超聲脈沖在骨料中的傳播速度快。骨料比例高達超聲脈沖在骨料中的傳播速度快。骨料比例高達7575左右。左右。砼的聲速隨骨料最大粒徑、含量的增加而增加。砼的聲速隨骨料最大粒徑、含量的增加而增加。實際上，砂率變化、集灰比的大小起主導作用。忽視實際上，砂率變化、集灰比的大小起主導作用。忽視集灰比的影響，采用聲速直接估算砼的強度的誤差很集灰比的影響，采用聲速直接

28、估算砼的強度的誤差很大。大。不同粗骨料品種的超聲傳播速度也不一樣，如表不同粗骨料品種的超聲傳播速度也不一樣，如表6-56-5所所示，一般石英巖示，一般石英巖 石灰?guī)r石灰?guī)r 玄武巖玄武巖 花崗巖花崗巖 陶粒。陶粒。2021-11-26實質：影響強度，密實度以及彈性性質實質：影響強度，密實度以及彈性性質水灰比降低，水泥用量提高，則相應的砼的水灰比降低，水泥用量提高，則相應的砼的強度、密實度以及彈性性質提高，超聲脈沖強度、密實度以及彈性性質提高，超聲脈沖的傳播速度相應的加快。的傳播速度相應的加快。2021-11-26在硬化早期或低強度的砼強度在硬化早期或低強度的砼強度f fcucu的增長小的增長小于

29、聲速于聲速v v的增長；的增長；隨著硬化的進行，或對高強砼，砼強度隨著硬化的進行，或對高強砼，砼強度f fcucu對聲速對聲速v v的比例迅速增大，甚至在砼強度達的比例迅速增大，甚至在砼強度達到一定值后，超聲波的傳播速度增長極慢。到一定值后，超聲波的傳播速度增長極慢。2021-11-26符合正態(tài)分布符合正態(tài)分布砼內部不應存在面向的缺陷和損傷。砼內部不應存在面向的缺陷和損傷。砼缺陷和損傷的超聲參數(shù)參與強度的評定，砼缺陷和損傷的超聲參數(shù)參與強度的評定，有可能使檢測結果不真實。有可能使檢測結果不真實。2021-11-26分為統(tǒng)一曲線、地區(qū)性曲線和校準曲線。測強曲線的建立與回彈法相似一選取有代表性的原

30、材料，按最佳配比制作立方體試件。混合料最好是在施工過程中隨機抽樣，也可采用符合工程的配料和工藝條件在實驗室成型制作。二按7、14、28、60、90、180、365(d)等齡期制備試塊，每一齡期由3到6個試塊，每種強度等級的試塊不少于30塊。三聲速測試，應取試塊的側面，采用對測方法，測點沿對角線布置，取3或5點，取試塊的平均聲時。2021-11-264 4 測試試塊的抗壓強度測試試塊的抗壓強度f fcucu。5 5回歸分析，建立模型，并確定回歸效果回歸分析，建立模型，并確定回歸效果和誤差范圍。常用的砼測強曲線和誤差范圍。常用的砼測強曲線f-Vf-V的關系的關系曲線有如下三種形式：曲線有如下三種形

31、式： ( (二次函數(shù)二次函數(shù)) ) ( (指數(shù)函數(shù)指數(shù)函數(shù)) ) ( (冪函數(shù)冪函數(shù)) )2cvbvafcubvcuaefbcuavf2021-11-26測強精度受很多因素的影響，適應范圍有限測強精度受很多因素的影響，適應范圍有限修正修正還可以采用水泥凈漿或水泥砂漿聲速換算法，以便消還可以采用水泥凈漿或水泥砂漿聲速換算法，以便消除骨料的影響，擴大適用范圍，提高測試精度。除骨料的影響，擴大適用范圍，提高測試精度。聲速換算法就是將原來砼測得的聲速，通過砼中粗細聲速換算法就是將原來砼測得的聲速，通過砼中粗細骨料和水泥凈漿所占的體積分數(shù)的關系，換算為該砼骨料和水泥凈漿所占的體積分數(shù)的關系，換算為該砼中

32、相應的水泥石和水泥砂漿的聲速。再根據(jù)換算后得中相應的水泥石和水泥砂漿的聲速。再根據(jù)換算后得到的水泥凈漿或水泥砂漿的聲速來推算砼的強度。到的水泥凈漿或水泥砂漿的聲速來推算砼的強度。2021-11-26兩個砼強度兩個砼強度f fcucuv v換算關系式：換算關系式：一一普通硅酸鹽水泥、控制拌合物坍落度為普通硅酸鹽水泥、控制拌合物坍落度為70mm70mm以上的砼以上的砼f fcucuc c0.637v0.637v3.043.04，該公式計算值與實，該公式計算值與實測值的平均相對誤差為測值的平均相對誤差為10.2310.23；二二礦渣硅酸鹽水泥、控制拌合物坍落度為礦渣硅酸鹽水泥、控制拌合物坍落度為70

33、mm70mm以上的砼以上的砼f fcucuc c0.218v0.218v3.643.64，該公式計算值與實，該公式計算值與實測值的平均相對誤差為測值的平均相對誤差為10.3510.35。2021-11-26陜西省建科院：強度和砂漿換算聲速的回歸陜西省建科院：強度和砂漿換算聲速的回歸方程方程r=0.91r=0.91，相對誤差為，相對誤差為15.49%15.49%。88. 2958. 0mccuvf2021-11-26對砼柱、梁和剪力墻等構件可以進行超聲波對砼柱、梁和剪力墻等構件可以進行超聲波的對測，但是對于有些構件，如擋土墻、地的對測，但是對于有些構件，如擋土墻、地下室外墻、樓板等，無法提供對測

34、面，只能下室外墻、樓板等，無法提供對測面，只能采用平測法或角測法的方法，此時可將超聲采用平測法或角測法的方法，此時可將超聲波聲速修正成對測聲速，然后進行計算。波聲速修正成對測聲速，然后進行計算。2021-11-26將收、發(fā)換能器放在同一測試面上。將收、發(fā)換能器放在同一測試面上。因構件一般都是正交排列鋼筋，需注意的是收、發(fā)換因構件一般都是正交排列鋼筋，需注意的是收、發(fā)換能器的通路連線與鋼筋排列方向垂直或具有一定的角能器的通路連線與鋼筋排列方向垂直或具有一定的角度，以減少對超聲波傳播的影響。度，以減少對超聲波傳播的影響。一般單面平測聲速比對測聲速要慢，如表面光潔、平一般單面平測聲速比對測聲速要慢，

35、如表面光潔、平整、未受任何破壞，則整、未受任何破壞，則 1.001.001.031.03；如果表面粗；如果表面粗糙、疏松，則糙、疏松，則1.041.041.101.10；采用變動測距；采用變動測距L(200L(200，300300，400400) )求出平測時基本穩(wěn)定的聲速，然后求出平測時基本穩(wěn)定的聲速，然后計算計算v v對對/v/v平平比值，最后修正平測聲速。比值，最后修正平測聲速。平對vv2021-11-26就是將收、發(fā)換能器放在相鄰的測試面上進就是將收、發(fā)換能器放在相鄰的測試面上進行測試。行測試。宜布置成等腰三角性，注意箍筋宜布置成等腰三角性，注意箍筋變動測距變動測距L L（斜邊）長度，

36、計算（斜邊）長度，計算v v對對/v/v角角比值比值，最后修正角測聲速。，最后修正角測聲速。2021-11-26綜合法是指采用超聲儀和回彈儀，在混凝土中同一測綜合法是指采用超聲儀和回彈儀，在混凝土中同一測區(qū)分別測量聲速值區(qū)分別測量聲速值vivi及回彈值及回彈值NiNi，然后通過測得公式，然后通過測得公式或表格推算該測混凝土的強度值或表格推算該測混凝土的強度值RiRi的一種測試方法。的一種測試方法。綜合法的特點：綜合法的特點：一一1 1減少齡期和含水率的影響。減少齡期和含水率的影響。濕度高，超聲速度偏高，而回彈值偏低。齡期長，超聲速濕度高，超聲速度偏高，而回彈值偏低。齡期長，超聲速度的增長率下降

37、，強度小，碳化深度提高，回彈值高度的增長率下降，強度小，碳化深度提高，回彈值高，強度大，因此采用超聲，強度大，因此采用超聲回彈法可以部分的減少齡回彈法可以部分的減少齡期和含水率的影響。期和含水率的影響。一一2 2彌補相互不足，提高測試精度彌補相互不足，提高測試精度一個物理參數(shù)只能從一方面，在一定范圍內反映性能，超一個物理參數(shù)只能從一方面，在一定范圍內反映性能，超過一定范圍，它可能就不敏感甚至不起作用。過一定范圍，它可能就不敏感甚至不起作用。2021-11-26超聲法與回彈法是反映不同方面的混凝土性能。超聲法與回彈法是反映不同方面的混凝土性能。一一回彈法根據(jù)表面硬度回彈值，以表層砂漿的彈性性能回

38、彈法根據(jù)表面硬度回彈值，以表層砂漿的彈性性能來推算，反映混凝土表層來推算，反映混凝土表層2 23 3深度的強度，當強度深度的強度，當強度較低，塑性變形比較大，且當構件截面尺寸和內外質較低，塑性變形比較大，且當構件截面尺寸和內外質量差異較大時，很難反應構件的實際情況。量差異較大時，很難反應構件的實際情況。二二超聲法以整個斷面的動彈性來反映內部密實度和彈性超聲法以整個斷面的動彈性來反映內部密實度和彈性性質。當混凝土強度較高的時，彈性指標變化幅度小性質。當混凝土強度較高的時，彈性指標變化幅度小，相應聲速隨強度變化的幅度也不大，微小變化往往，相應聲速隨強度變化的幅度也不大，微小變化往往被測試誤差所掩蓋。被測試誤差所掩蓋。由于綜合法內外結合，在較低和較高強度區(qū)間相互彌由于綜合法內外結合，