超聲法檢測砼缺陷培訓(xùn)

超聲法檢測砼缺陷培訓(xùn)第一頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)一、適用范圍及名詞解釋。

1.1、本規(guī)程適用于超聲法檢測混凝土的缺陷。

1.2、缺陷檢測系指對混凝土內(nèi)部空洞和不密實區(qū)的位置和范圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時間澆筑的混凝土結(jié)合面質(zhì)量、灌注樁和鋼管混凝土中的缺陷進行檢測。

1.3、超聲法(超聲脈沖法)系指采用帶波形顯示功能的超聲波檢測儀，測量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度(簡稱聲速)、首波幅度(簡稱波幅)和接收信號主頻率(簡稱主頻)等聲學(xué)參數(shù),并根據(jù)這些參數(shù)及其相對變化,判定混凝土中的缺陷情況。本規(guī)程所指的超聲法，系采用帶波形顯示的低頻超聲波檢測儀和頻率為20～250kHz的聲波換能器，測量混凝土的聲速、波幅和主頻等聲學(xué)參數(shù)、并根據(jù)這些參數(shù)及其相對變化分析判斷混凝土缺陷的方法。第二頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)二、超聲波檢測設(shè)備

2.1、用于混凝土的超聲波檢測儀分為下列兩類：⑴模擬式:接收信號為連續(xù)模擬量,可由時域波形信號測讀聲學(xué)參數(shù)。

⑵數(shù)字式:接收信號轉(zhuǎn)化為離散數(shù)字量,具有采集、儲存數(shù)字信號、測讀聲學(xué)參數(shù)和對數(shù)字信號處理的智能化功能。第三頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)2.2、超聲波檢測儀應(yīng)滿足下列要求：

⑴具有波形清晰、顯示穩(wěn)定的示波裝置；

⑵聲時最小分度為

0.1μs；

⑶具有最小分度為1dB的衰減系統(tǒng)；

⑷接收放大器頻響范圍10～500kHz，總增益不小80dB，接收靈敏度(在信噪比為3:1時)不大于50μV；

⑸電源電壓波動范圍在標(biāo)稱值±10％的情況下能正常工作；

⑹連續(xù)正常工作時間不少于4h；第四頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)2.3、對于模擬式超聲波檢測儀還應(yīng)滿足下列要求：

⑴具有手動游標(biāo)和自動整形兩種聲時讀數(shù)功能；

⑵數(shù)字顯示穩(wěn)定。聲時調(diào)節(jié)在20～30μs范圍，連續(xù)數(shù)字變化不大于±0.2μs。2.4、對于數(shù)字式超聲波檢測儀還應(yīng)滿足下列要求：

⑴具有手動游標(biāo)測讀和自動測讀方式。當(dāng)自動測讀時，在同一測試條件下，1h內(nèi)每隔5min測讀一次聲時的差異應(yīng)不大于±2個采樣點；

⑵波形顯示幅度分辨率應(yīng)不低于1/256，并具有可顯示、存儲和輸出打印數(shù)字化波形的功能，波形最大存儲長度不宜小于4kbytes；

⑶自動測讀方式下，在顯示的波形上應(yīng)有光標(biāo)指示聲時、波幅的測讀位置；

⑷宜具有幅度譜分析功能(FFT功能)。第五頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)2.5、換能器常用換能器具有厚度振動方式和徑向振動方式兩種類型可根據(jù)不同測試需要選用；⑴厚度振動式換能器的頻率宜采用20～250kHz；⑵徑向振動式換能器的頻率宜采用20～60kHz；直徑不宜大于32mm；⑶當(dāng)接收信號較弱時，宜選用帶前置放大器的接收換能器；⑷換能器的實測主頻與標(biāo)稱頻率相差應(yīng)不大于±10％；⑸對用于水中的換能器，其水密性應(yīng)在1MPa水壓下不滲漏。第六頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)2.6、超聲波檢測儀的檢定

2.6.1、超聲儀聲時計量檢驗，應(yīng)按“時—距”法測量空氣聲速的實測值Vs(見附錄A)并與按公式(2.6.1)

計算的空氣聲速標(biāo)準(zhǔn)Vc相比較二者的相對誤差應(yīng)不大于±0.5％。公式(2.6.1)

Vc＝式中：331.4—0℃時空氣的聲速(m/s)；Vc—溫度為Tk度的空氣聲速(m/s)；2.6.2、超聲儀波幅計量檢驗，可將屏幕顯示的首波幅度調(diào)至一定高度，然后把儀器衰減系統(tǒng)的衰減量增加或減少6dB，此時屏幕波幅高度應(yīng)降低一半或升高一倍。第七頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)三、檢測前的準(zhǔn)備工作與注意事項。3.1、檢測前應(yīng)取得下列有關(guān)資料：

⑴工程名稱；

⑵檢測目的與要求；

⑶混凝土原材料品種和規(guī)格；⑷混凝土澆筑和養(yǎng)護情況；⑸構(gòu)件尺寸和配筋施工圖或鋼筋隱蔽圖；⑹構(gòu)件外觀質(zhì)量及存在的問題。3.2、依據(jù)檢測要求和測試操作條件，確定缺陷測試的部位(簡稱測位)。3.3、測位混凝土表面應(yīng)清潔、平整，必要時可用砂輪磨平或用高強度的快凝砂漿抹平。抹平砂漿必須與混凝土粘結(jié)良好。第八頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)3.4、在滿足首波幅度測讀精度的條件下，應(yīng)選用較高頻率的換能器。3.5、換能器應(yīng)通過耦合劑與混凝土測試表面保持緊密結(jié)合，耦合層不得夾雜泥砂或空氣。3.6、檢測時應(yīng)避免超聲傳播路徑與附近鋼筋軸線平行，如無法避免，應(yīng)使兩個換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測距的1/6。3.7、檢測中出現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)時應(yīng)及時查找原因，必要時進行復(fù)測校核或加密測點補測。第九頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)四、聲學(xué)參數(shù)測量

4.1、采用模擬式超聲檢測儀測量應(yīng)按下列方法操作：

4.1.1、檢測之前應(yīng)根據(jù)測距大小將儀器的發(fā)射電壓調(diào)在某一檔，并以掃描基線不產(chǎn)生明顯噪音干擾為前提，將儀器增益調(diào)至較大位置保持不動；

4.1.2、聲時測量。應(yīng)將發(fā)射換能器(簡稱T換能器)和接收換能器(簡稱R換能器)分別耦合在測位中的對應(yīng)測點上。當(dāng)首波幅度過低時可用“衰減器”調(diào)節(jié)至便于測讀。再調(diào)節(jié)游標(biāo)脈沖或掃描延時，使首波前沿基線彎曲的起始點對準(zhǔn)游標(biāo)脈沖前沿，讀取聲時值ti

(讀至0.1μs)；

4.1.3、波幅測量。應(yīng)在保持換能器良好耦合狀態(tài)下采用下列兩種方法之一進行讀?。孩趴潭确ǎ簩⑺p器固定在某一衰減位置，在儀器熒光屏上讀取首波幅度的格數(shù)。⑵衰減值法：采用衰減器將首波調(diào)至一定高度，讀取衰減器上的dB值。第十頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)

4.1.4、主頻測量。應(yīng)先將游標(biāo)脈沖調(diào)至首波前半個周期的波谷(或波峰)，讀取聲時值讀取聲時值t1(μs)，再將游標(biāo)脈沖調(diào)至相鄰的波谷(或波峰)，讀取聲時值t2(μs)，按(公式4.1.4)計算出該點(第i點)第一個周期波的主頻?i(精確至0.1kHz)。

公式(4.1.4)：

?i＝1000／(t2－

t1)

4.1.5、在進行聲學(xué)參數(shù)測量的同時，應(yīng)注意觀察接收信號的波形或包絡(luò)線的形狀，必要時進行描繪或拍照。4.2、采用數(shù)字式超聲檢測儀測量應(yīng)按下列方法操作

4.2.1、檢測之前根據(jù)測距大小和混凝土外觀質(zhì)量情況，將儀器的發(fā)射電壓、采樣頻率等參數(shù)設(shè)置在某一檔并保持不變。換能器與混凝土測試表面應(yīng)始終保持良好的耦合狀態(tài)；4.2.2、聲學(xué)參數(shù)自動測讀：停止采樣后即可自動讀取聲時、波幅、主頻值。當(dāng)聲時自動測讀光標(biāo)所對應(yīng)的位置與首波前沿基線彎曲的起始點有差異或者波幅自動測讀光標(biāo)所對應(yīng)的位置與首波峰頂(或谷底)有差異時，

應(yīng)重新采樣或改為手動游標(biāo)讀數(shù)；第十一頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)

4.2.3、聲學(xué)參數(shù)手動測量：先將儀器設(shè)置為手動判讀狀態(tài)

，停止采樣后調(diào)節(jié)手動聲時游標(biāo)至首波前沿基線彎曲的起始位置，

同時調(diào)節(jié)幅度游標(biāo)使其與首波峰頂(或谷底)相切，讀取聲時和波幅值再將聲時光標(biāo)分別調(diào)至首波及其相鄰波的波谷(或波峰)，讀取聲時差值Δt(μs)，取1000/Δt即為首波的主頻(kHz)。4.2.4、波形記錄：對于有分析價值的波形，應(yīng)予以存儲。

4.3、混凝土聲時值應(yīng)按下式計算：

t0i＝ti－

t0或t0i＝ti－

t00式中：t0i——第i點混凝土聲時值(μs)；

ti——第i點測讀聲時值(μs)；

t0、t00——第i點混凝土聲時值(μs)；當(dāng)采用厚度振動式換能器時，t0應(yīng)參照儀器使用說明書的方法測得；當(dāng)采用徑向振動式換能器時，t00

應(yīng)按附錄B規(guī)定的“時—距”法測得。第十二頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)

4.4、超聲傳播距離(簡稱測距)測量:

4.4.1、當(dāng)采用厚度振動式換能器對測時，宜用鋼卷尺測量T、R換能器輻射面之間的距離；

4.4.2、當(dāng)采用厚度振動式換能器平測時，宜用鋼卷尺測量T、R換能器內(nèi)邊緣之間的距離；

4.4.3、當(dāng)采用徑向振動式換能器在鉆孔或預(yù)埋管中檢測時，宜用鋼卷尺測量放置T、R換能器的鉆孔或預(yù)埋管內(nèi)邊緣之間的距離；

4.4.4、測距的測量誤差應(yīng)不大于±1％。第十三頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)五、裂縫深度檢測5.1、裂縫深度檢測適用于超聲法檢測混凝土裂縫的深度。被測裂縫中不得有積水或泥漿等。5.2、單面平測法：

5.2.1、當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位只有一個可測表面，估計裂縫深度又不大于500mm時，可采用單面平測法。平測時應(yīng)在裂縫的被測部位，以不同的測距，按跨縫和不跨縫布置測點(布置測點時應(yīng)避開鋼筋的影響)進行檢測，其檢測步驟為：⑴不跨縫的聲時測量：將T和R換能器置于裂縫附近同一側(cè)，以兩個換能器內(nèi)邊緣間距(ι′)等于100、150、200、250mm……分別讀取聲時值(ti

)，繪制“時—距”坐標(biāo)圖(圖5.2.1-1)或用回歸分析的方法求出聲時與測距之間的回歸直線方程：第十四頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)li＝a＋bti

圖繞過裂縫示意圖圖5.2.1平測“時—距”圖每測點超聲波實際傳播距離li為：li＝l′＋︱a︱(5.2.1-1)式中：li——第i點的超聲波實際傳播距離(mm)；l′——第i點的R、T換能器內(nèi)邊緣間距(mm)；第十五頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)

a——“時—距”圖中l(wèi)′軸的截距或回歸直線方程的常數(shù)項

(mm)。不跨縫平測的混凝土聲速值為：v＝(ln－l1)/(tn－t1)(km/s)；或v＝b(km/s)式中l(wèi)n、l1——第n點和第1點的測距(mm)；

tn

、t1——第n點和第1點讀取的聲時值(μs)；b——回歸系數(shù)。

⑵跨縫的聲時測量：如圖(5.2.1-2)所示，將T、R換能器分別置于以裂縫為對稱的兩側(cè)

，l取100、150、200mm、……分別讀取聲時值ti同時觀察首波相位的變化。

ˊˊˊˊˊ0第十六頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)

5.2.2、平測法檢測，裂縫深度應(yīng)按下式計算：第十七頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)5.2.3、裂縫深度的確定方法如下：1、跨縫測量中，當(dāng)在某測距發(fā)現(xiàn)首波反相時，可用該測距及兩個相鄰測距的測量值按(5.2.2-1)式計算

值，取此三點

的平均值作為該裂縫的深度值()；

2、跨縫測量中如難于發(fā)現(xiàn)首波反相，則以不同測距按(5.2.2-1)式、(5.2.2-2)式計算及其平均值()。將各測距與相比較，凡測距

小于

和大于，應(yīng)剔除該組數(shù)據(jù)，然后取余下

的平均值，作為該裂縫的深度值()。5.3、雙面斜測法5.3.1、當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位具有兩個相互平行的測試表面時，可采用雙面穿透斜測法檢測。測點布置如圖5.3.1所示，將T、R換能器分別置于兩測試表面對應(yīng)測點1、2、3……的位置，讀取相應(yīng)聲時值ti、波幅值A(chǔ)i及主頻率?i。第十八頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)5.3.2、裂縫深度判定：當(dāng)T、R換能器的連線通過裂縫，根據(jù)波幅、聲時和主頻的突變，可以判定裂縫深度以及是否在所處斷面內(nèi)貫通。5.4、鉆孔對測法5.4.1、鉆孔對測法適用于大體積混凝土，預(yù)計深度在500mm以上的裂縫檢測。5.4.2、被檢測混凝土應(yīng)允許在裂縫兩側(cè)鉆測試孔。第十九頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)5.4.3、所鉆測試孔應(yīng)滿足下列要求：⑴孔徑應(yīng)比所用換能器直徑大5～10mm；⑵孔深應(yīng)不小于比裂縫預(yù)計深度深700mm。經(jīng)測試如淺于裂縫深度，則應(yīng)加深鉆孔；⑶對應(yīng)的兩個測試孔(A、B)，必須始終位于裂縫兩側(cè)，其軸線應(yīng)保持平行；⑷兩個對應(yīng)測試孔的間距宜為2000mm，同一檢測對象各對測孔間距應(yīng)保持相同；⑸孔中粉末碎屑應(yīng)清理干凈；⑹如圖5.4.3(a)所示，宜在裂縫一側(cè)多鉆一個孔距相同但較淺的孔(C)，通過B、C兩孔測試無裂縫混凝土的聲學(xué)參數(shù)。5.4.4、裂縫深度檢測應(yīng)選用頻率為20～60kHz的徑向振動式換能器。5.4.5、測試前應(yīng)先向測試孔中注滿清水，然后將T、R換能器分別置于裂縫兩側(cè)的對應(yīng)孔中，以相同高程等間距(100～400mm)從上到下同步移動，逐點讀取聲時，波幅和換能器所處的深度，如圖

5.4.3(b)所示。第二十頁，共30頁?！冻暦z測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)5.4.6、以換能器所處深度

(h)

與對應(yīng)的波幅值(A)繪制h–A坐標(biāo)圖(如圖5.4.6所示)。隨換能器位置的下移，波幅逐漸增大，當(dāng)換能器下移至某一位置后，波幅達到最大并基本穩(wěn)定，該位置所對應(yīng)的深度便是裂縫深度值hc。第二十一頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)六、不密實區(qū)和空洞檢測6.1、適用范圍及測試區(qū)的要求：

6.1.1、本檢測方法適用于超聲法檢測混凝土內(nèi)部不密實區(qū)、空洞的位置和范圍。6.1.2、檢測不密實區(qū)和空洞時構(gòu)件的被測部位應(yīng)滿足下列要求：

⑴被測部位應(yīng)具有一對(或兩對)相互平行的測試面；⑵測試范圍除應(yīng)大于有懷疑的區(qū)域外，還應(yīng)有同條件的正?；炷吝M行對比，且對比測點數(shù)不應(yīng)少于20。6.2、測試方法：6.2.1、根據(jù)被測構(gòu)件實際情況，選擇下列方法之一布置換能器：⑴當(dāng)構(gòu)件具有兩對相互平行的測試面時，可采用對測法。如圖6.2.1-1所示，在測試部位兩對相互平行的測試面上，分別畫出等間距的網(wǎng)格(網(wǎng)格間距：工業(yè)與民用建筑為100～300mm，其它大型結(jié)構(gòu)物可適當(dāng)放寬)并編號確定對應(yīng)的測點位置；第二十二頁，共30頁。《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21：2000培訓(xùn)⑵當(dāng)構(gòu)件只有一對相互平行的測試面時，可采用對測和斜測相結(jié)合的方法。如圖6.2.1-2所示，在測位兩個相互平行的測試面上分別畫出網(wǎng)格線，可在對測的基礎(chǔ)上進行交叉斜測；⑶當(dāng)測距較大時，可采用鉆孔或預(yù)埋管測法。如圖6.2.1-3所示，在測位預(yù)埋聲測管或鉆出豎向測試孔，預(yù)埋管內(nèi)徑或鉆孔直徑宜比換能器直徑5～10mm，預(yù)埋管或鉆孔間距宜為