第三節(jié)混凝土缺陷檢測

第二節(jié)

混凝土內(nèi)部缺陷檢測1.超聲法檢測混凝土缺陷2.不密實區(qū)和空洞檢測3.混凝土裂縫深度檢測1超聲法檢測混凝土缺陷㈠原理概述1基本原理超聲法檢測混凝土缺陷的基本原理就是，通過超聲波在混凝土中傳播后發(fā)生的波形變化、利用聲時(本質(zhì)是聲速)、頻率、波幅等參數(shù)的特征，來綜合分析判斷其內(nèi)部狀況。因為超聲脈沖渡傳播速度的快慢，與混凝土的密實程度有直接關(guān)系，對于技術(shù)條件相同的混凝土來說，聲速高則混凝上密實，相反則混凝土不密實。當(dāng)有空洞、裂縫等缺陷存在時，破壞了混凝土的整體性，由于空氣的聲阻抗率遠(yuǎn)小于混凝土的聲阻抗率，超聲波遇到蜂窩、宅空洞或裂縫等缺陷時，會在缺陷界面發(fā)生反射和散射，因此傳播的路程會增大，測得的聲時會延長，聲速會降低。其次，在缺陷界面超聲渡的聲能被衰減，其中頻率較高的部分衰減更快，因此接收信號的波幅明顯降低，頻率明顯減小或頻率譜中高頻成分明顯減少。再次，經(jīng)缺陷反射或繞過缺陷傳播的超聲渡信號與直達(dá)波信號之間存在相位差，疊加后互相干擾，致使接收信號的波形發(fā)生畸變。根據(jù)上述原理，在實際測試中，可以利用混凝土聲學(xué)參數(shù)測量值和相對變化綜合分析，判別混凝土缺陷的位置和范圍，或者估算缺陷的尺寸。聲時↑，波速↓2）首波波幅↓缺陷處聲學(xué)參數(shù)特征：4)波的傳播路徑復(fù)雜，各種波疊加造成波形畸變3)接收波主頻值↓1混凝土缺陷及裂縫探測的一般程序混凝土缺陷（包括不密實區(qū)和空洞、結(jié)合面質(zhì)量、表面損傷層）以及裂縫的檢測一般程序如下：（1）制訂測試方案收集資料，實地考察，制訂測試方案。視測試面情況及測距大小選擇平測法、對測法、斜測法或者鉆孔法。（2）儀器設(shè)備超聲儀及換能器應(yīng)滿足規(guī)范要求及現(xiàn)場檢測需要。根據(jù)測試面情況選型式，測距選頻率。（3）對測試面或鉆孔的要求平面換能器要求混凝土表面平整、干凈。徑向換能器要求鉆孔或聲測管互相平行，直徑略大。（4）耦合條件平面換能器：與混凝土表面達(dá)到完全平面接觸，減小衰減。徑向換能器：孔（管）中注滿清水，換能器不偏斜。（5）測線布置尺寸較大測線疏一些，小構(gòu)件測線應(yīng)密一些；普測時測線疏一些，單方向?qū)y，有懷疑的區(qū)域密一些，進(jìn)一步斜測；平面檢測時，記錄各測點編號及位置；鉆孔檢測時，記錄各測點高程。（6）信號采集記錄聲時、振幅、頻率和波形這四個聲學(xué)參數(shù)。異常部位保存波形。（7）分析計算在現(xiàn)場初步分析，缺陷部位復(fù)測或詳測，室內(nèi)進(jìn)一步分析處理。1混凝土缺陷及裂縫探測的一般程序2不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)是指因振搗不夠、漏漿或離析等造成的蜂窩狀，或因缺少水泥形成的松散狀以及遭受意外損傷產(chǎn)生的疏松狀混凝土區(qū)域?？斩词侵敢驗殇摻蠲芗?，混凝土無法振實，造成石子架空，或者在澆筑過程中混凝土中混入了聲阻抗較低的雜物（如泥塊、木塊、磚頭等）。2.1不密實區(qū)和空洞檢測測線布置1對測法適用于具有兩對平行測試面的結(jié)構(gòu)。在兩對平行的測試面上，畫出等間距的網(wǎng)格，網(wǎng)格間距0.2～1.0m，大型結(jié)構(gòu)物可適當(dāng)加大，編號確定對應(yīng)的測點位置。

適用于只有一對平行測試面的結(jié)構(gòu)；測點間距同前。

2)斜測法2.1不密實區(qū)和空洞檢測測線布置斜測法立面圖3）鉆孔法適用于鉆孔或預(yù)埋管，孔距2-3m；測點間距0.2～0.5m；缺陷附近，測點加密。2.1不密實區(qū)和空洞檢測測線布置AB1.常規(guī)對測測點間距S(0.2:1.0m)2.局部加密對測S≤100mm3.A高B低斜測S同加密對測4.A低B高斜測S同加密對測現(xiàn)場缺陷測試程序2.2缺陷分析方法異常測點判斷概率統(tǒng)計法缺陷范圍判斷陰影重疊法缺陷程度判斷層析成像法2.2

異常測點判斷——概率法南京水利科學(xué)研究院羅騏先教授提出，現(xiàn)已編入各類超聲檢測規(guī)范?；緲?gòu)想如下：正?；炷临|(zhì)量波動是偶然誤差所引起，符合正態(tài)分布；缺陷是由過失誤差（漏振、漏漿、架空等）引起，不符合正態(tài)分布；找出一批檢測數(shù)據(jù)的臨界值，低于臨界值即缺陷異常點。2.2異常測點判斷——概率法對n

個測點統(tǒng)計平均值、標(biāo)準(zhǔn)差s。

查表或計算P(1/n)的分位值ka

測點數(shù)不少于30個將所有測值按大小次序排列，即x1≥x2≥x3≥…

≥xn-1≥xn≥xn+1…，將排在后面明顯小的數(shù)據(jù)視為可疑，例如xn、xn+1…，先予舍棄，以剩下的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算，得到一臨界值xL1。這時可能出現(xiàn)兩種情況：a)若xn-1＜xL，則將xn-1也舍掉，以其余的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行統(tǒng)計計算、判斷，以此類推，直到所舍棄的數(shù)據(jù)中最大的一個大于或等于臨界值為止，則這個最大值以后的數(shù)據(jù)為異常點。b)若xn-1＞

xL，則將xn納入統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，將其余的數(shù)據(jù)舍棄，重新進(jìn)行統(tǒng)計計算、判斷，以此類推，直到所舍棄的數(shù)據(jù)中最大的一個小于臨界值為止，則這個所舍棄的最大值及其以后的數(shù)據(jù)為異常點。2.2

異常測點判斷——概率法2.2異常測點判斷——概率法序號12345678910t(us)106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6109.6110.4110.4序號11121314151617181920t(us)111.2111.4111.6111.8112.2112.4114.3114.6115.1115.8步驟1假設(shè)t16、……t20可疑，對t1～t15統(tǒng)計：n=15，mt=109.9，St=1.71，λ1=1.50x0=mt+λ1St=109.9+1.71×1.50=112.5t15<x0說明t15為正常值。同樣計算得到t16也為正常值2.2異常測點判斷——概率法序號12345678910t(us)106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6109.6110.4110.4序號11121314151617181920t(us)111.2111.4111.6111.8112.2112.4114.3114.6115.1115.8步驟2對t1～t17統(tǒng)計：n=17，mt=110.3，St=2.00，λ1=1.56x0=mt+λ1St=110.3+1.56×2.00=113.4t17>x0說明t17為異常值。結(jié)論t17～t20為異常值

將所有相交的缺陷陰影區(qū)進(jìn)行疊加，其交叉重疊所圍成的區(qū)域，稱為缺陷陰影區(qū)，即為缺陷的范圍。2.3缺陷區(qū)域判斷——陰影重疊法聲測管周圍局部缺陷實際缺陷異常測線正常測線缺陷陰影檢測缺陷范圍abdchfgei2.3缺陷范圍判斷——陰影重疊法聲測管之間局部缺陷efabijklcdgh2.3缺陷范圍判斷——陰影重疊法

縮頸缺陷hfbgjidclkea2.3缺陷范圍判斷——陰影重疊法分析實例-11.5-12.5-13.5-14.5-13.25-13.00A管B管C管A管J缺陷輪廓缺陷區(qū)陰影重疊法單面平測法適用于只有一個外露表面的結(jié)構(gòu)淺裂縫，如混凝土路面、飛機(jī)跑道、隧洞、大體積混凝土淺裂縫。雙面斜測法適用于具備一對平行測試面的結(jié)構(gòu)，例如橋梁工程的梁、柱、墩等。鉆孔對測法適用于具備鉆孔條件的大體積混凝土結(jié)構(gòu)深裂縫。

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混凝土裂縫深度檢測3.1單面平測法基于超聲波從裂縫末端繞射的原理4.1單面平測法v=斜率（1）選擇測試部位。（2）不跨縫的聲時測量

T和R換能器置于裂縫附近同一側(cè)，兩個換能器內(nèi)邊緣間距依次等于50、100、150、200mm、……，分別讀取聲時值。（3）跨縫的聲時測量分別置于以裂縫兩側(cè)，兩個換能器同步向外側(cè)移動，依次等于50、100、150、200mm、……，分別讀取聲時值。測試步驟：4.1單面平測法（4）記錄首波反轉(zhuǎn)時的測距當(dāng)換能器置于裂縫兩側(cè)并逐漸增大間距，首波的振幅相位先后發(fā)生180°的反轉(zhuǎn)變化。

4.1單面平測法l1/l2/l3/l1/l2/l3/1）不跨縫測量2）跨縫測量①三點平均值法跨縫測試在某測距發(fā)現(xiàn)首波反相時，用該測距及其兩個相鄰測距的聲時測量值分別計算hci，取此三點的平均值hci作為該裂縫的深度。②平均值加剔除法首先求出各測距計算深度hci的平均值mhc。再將各測距與相比較，凡和，剔除其hci，取余下hci的平均值作為該裂縫深度hc

。4.1單面平測法裂縫深度確定方法4.1單面平測法單面平測法檢測混凝土試塊裂縫深度測距(mm)跨縫聲時(us)不跨縫聲時(us)計算縫深(mm)5083.714.9184.510085.725.7182.815089.337.7181.820096.148.1185.925094.960.5165.4300103.371.3168.6350113.382.5175.3400119.791.7168.6450128.9103.3169.8500138.9116.5173.2550150.5/182.4600158.1/173.9650169.3/180.5700181.3/190.8750189.3/180.9測距250mm處首波反轉(zhuǎn)mhc=177.6mm4.1單面平測法三點平均為：173.3mm平均值加剔除法：172.4mm影響因素：裂縫深度不適用于>50cm深的裂縫；裂縫長度當(dāng)裂縫深度大于裂縫長度的一半時，超聲波在長度方向的繞射距離將小于從裂縫尖端繞射距離；鋼筋影響避免測線與鋼筋平行，難以避免則換能器偏離鋼筋的最短距離為裂縫深度的1.5倍左右4.1單面平測法4.2雙面斜測法4.2雙面斜測法！限制鉆孔間距小于2m4.3鉆孔對測法鉆孔直徑應(yīng)比換能器直徑大5～10mm；孔深應(yīng)至少比裂縫預(yù)計深度深700mm；對應(yīng)的兩個鉆孔A、B，必須始終位于裂縫兩側(cè)，其軸線應(yīng)保持