導(dǎo)語：如何才能寫好一篇超聲波檢測的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：超聲檢測；混凝土結(jié)構(gòu)；影響因素

中圖分類號：TU112.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1009-9166（2011）017(C)-0151-01

引言：超聲波法是一種重要的混凝土強(qiáng)度檢測方法，其檢測過程對混凝土材料沒有損傷，也不影響建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的使用性能，重復(fù)或復(fù)檢方便，重復(fù)性良好，因而在混凝土檢測中應(yīng)用非常廣泛。本文簡要探討混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測的基本原理及影響因素。

一、超聲波檢測混凝土的基本原理分析

混凝土超聲檢測是混凝土非破損檢測的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，在國內(nèi)外都取得了廣泛的應(yīng)用。發(fā)射換能器以一定重復(fù)頻率間斷地發(fā)射出超聲脈沖波，它不具有單一頻率而是所謂復(fù)頻波，各種頻率成分的波將以不同速度傳播。超聲波檢測技術(shù)中的主要聲學(xué)測量參數(shù)有以下幾個，可以從這幾個參數(shù)來簡要分析超聲波檢測混凝土的基本原理分析。1、聲速。超聲波在混凝土中的傳播速度，其同混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)（孔隙、材料組成等）有關(guān)，同混凝土的彈性性質(zhì)有關(guān)。通?；炷恋膹椥阅Ａ吭礁?，內(nèi)部越致密，聲速也越高。所以在超聲波檢測時，如混凝土內(nèi)部有空洞、蜂窩體等缺陷時，聲時值會有所增大，聲速也會相應(yīng)地降低。在結(jié)構(gòu)混凝土檢測中，聲速還會受到探頭的種類和安置位置等自身因素的影響，所以為提高測量的精度，就應(yīng)控制好測量聲速和聲程，最大限度地排除各種干擾。2、振幅。接收波振幅一般指的是第一個波前半周的幅值，也即是首波，接收到的超聲波信號越強(qiáng)，振幅越大，當(dāng)發(fā)射出的超聲波強(qiáng)度一定時，就可以通過振幅的大小來反映混凝土粘塑性能，由于混凝土的強(qiáng)度同其彈性性能和粘塑性能有關(guān)，因而振幅也可體現(xiàn)混凝土的強(qiáng)度。采用超聲波檢測時，如果混凝土存在裂縫或缺陷時，便會引起超聲波的繞射或反射，從而減弱振幅值。3、頻率。由于在超聲波檢測中，聲脈沖信號包含了一系列不同頻率成分的余弦波分量，它們在傳播過程中高頻部分首先衰減，所以超聲波愈往前傳播，其高頻成分愈小，主頻率下降的多少不僅同傳播距離有關(guān)，還與混凝土的質(zhì)量、強(qiáng)度及內(nèi)部缺陷情況有關(guān)，故可以測量超聲波通過混凝土后頻率的變化來判斷其質(zhì)量情況。4、波形。正常的混凝土，超聲波在顯示屏上而顯示的接收波波形為衰減正弦波；如果混凝土內(nèi)部存在缺陷、裂縫或者疏松，就會改變傳播路徑，最后在顯示屏上出現(xiàn)畸變波，故可將波形作為判斷混凝土內(nèi)部缺陷的一種輔助參數(shù)。

二、超聲波在混凝土中傳播的基本特性

混凝土為多相凝聚體，主要由砂、石、水泥及孔隙等構(gòu)成，其內(nèi)部存在各種不同的界面，超聲波在內(nèi)部傳播時，遇到這些界面，便出現(xiàn)折射或反射等現(xiàn)象，這些都使得超聲波在混凝土中傳播時衰減大，并且傳播時指向性較差；此外，由于會因界面反射和折射而曲折，使得在混凝土中存在缺陷時便不沿直線傳播；最后采用超聲波檢測混凝土?xí)r，探頭所接收的信號是一次聲波和二次聲波的疊加。

三、超聲波法檢測混凝土強(qiáng)度影響因素分析

1、原材料及配合比。不同的混凝土原材料使超聲聲速值有差異，就算采用的原材料相同，不同的配合比也會產(chǎn)生不同的聲速值。（1）水泥品種。不同的水泥配制的混凝土，其早齡期的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律是不一樣的，所以對于早齡期的混凝土檢測，應(yīng)將水泥品種作為一個考察因素，但對于較長齡期的混凝土，就可忽略水泥品種的影響。（2）粗骨料的品種和含量。一般來說石子的品種對超聲波檢測的影響并不顯著，在利用測強(qiáng)曲線的時候甚至可忽略這一因素。雖然碎石和卵石石質(zhì)相同，對聲速影響較小，但碎石表面粗糙，有利于水泥和骨料的粘結(jié)，因而強(qiáng)度會略高。在混凝土強(qiáng)度相同的情況下，粗骨料含量越高，超聲聲速值越大。（3）礦物細(xì)摻料。當(dāng)前的混凝土都傾向于高強(qiáng)、高性能，因而也開始廣泛地?fù)郊拥V物細(xì)料，如摻加硅灰會有效提高混凝土的強(qiáng)度，也會提高超聲波傳播的聲速，這是因?yàn)楣杌翌w粒細(xì)小，具有高度的分散性，填充在水泥之間后會提高整體的密實(shí)度，所以也會提高超聲聲速值。（4）砂率?；炷辽奥士刂频暮脡臅绊懟炷恋拿軐?shí)度和粘聚性，從而對聲速的影響也較大。（5）配合比。各種材料相同的混凝土，由于配合比不同，也會造成超聲聲速存在差異，如超聲波在粗骨料偏多的混凝土中傳播會更快，對于水灰比大的混凝土水分蒸發(fā)多，孔隙多，也會降低聲速。2、外部條件。（1）齡期。在早齡期的混凝土中，混凝土強(qiáng)度的增加會引起聲速值的增加，并且后者的增長速度要大于前者，隨著齡期增加，前者的增長速度也會逐漸大于后者。（2）養(yǎng)護(hù)方法。通?；炷猎谒叙B(yǎng)護(hù)時比在空氣中養(yǎng)護(hù)時水化要更充分，相應(yīng)地減少了毛細(xì)孔孔隙率，故也會提高聲速。（3）溫度和含水率。當(dāng)溫度超過50℃時，聲速隨溫度的升高而降低；含水率越高時，水分會填滿孔隙，使得超聲波傳播速度也大。3、其他條件。（1）結(jié)構(gòu)中的鋼筋。由于超聲波在鋼筋中的傳播速度比在混凝土中要大很多，所以在檢測含有鋼筋的混凝土?xí)r，往往需要根據(jù)實(shí)際情況對檢測得到的超聲聲速值予以修正。（2）混凝土中缺陷與損傷。若混凝土中存在裂縫，混凝土的強(qiáng)度就不能用超聲波來檢測，檢測過程中如果首波形狀發(fā)生改變，則表明混凝土內(nèi)部存在缺陷，便不得以超聲聲速換算混凝土強(qiáng)度。

結(jié)束語：了解混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測的基本原理和影響因素，有助于更好地再混凝土檢測中運(yùn)用這種技術(shù)，提高檢測的準(zhǔn)確度，從而對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地評價，以及對受損構(gòu)件采取有效的加固措施。

作者單位：廣東榮基鴻業(yè)建筑工程總公司

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：VB；動畫仿真系統(tǒng)；高職；超聲檢測

目前，高職課堂教學(xué)面臨著課程學(xué)時減少、難度增大、學(xué)生文化基礎(chǔ)薄弱、缺乏學(xué)習(xí)興趣等困難。如何提高課堂教學(xué)質(zhì)量，創(chuàng)新教學(xué)方法，是值得深入研究的重要課題。

超聲檢測是無損檢測方向一門十分重要的課程，需要學(xué)生在理論基礎(chǔ)與操作能力上有透徹的理解和嫻熟的應(yīng)用。由于超聲檢測的部分理論知識枯燥艱深，課堂教學(xué)難以讓學(xué)生建立感性認(rèn)識，不容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。若建立實(shí)驗(yàn)室平臺則耗時、耗材。如果對這些重要知識點(diǎn)借助計算機(jī)進(jìn)行仿真教學(xué)，不僅方便經(jīng)濟(jì)，還可以通過修改參數(shù)、變換模型，讓學(xué)生隨時觀察到系統(tǒng)模型各變量變化的全過程。這樣就使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程由感性到理性，學(xué)生將更深刻地理解超聲檢測技術(shù)。可以此為基礎(chǔ)，調(diào)動學(xué)生進(jìn)行模擬仿真學(xué)習(xí)的積極性與參與性，逐步實(shí)施基于工作過程的自主學(xué)習(xí)型高技能人才培養(yǎng)模式。

目前，可以實(shí)現(xiàn)仿真的軟件很多，基于VB來編寫教學(xué)仿真系統(tǒng)相對而言直觀、靈活。下面筆者將以A型脈沖反射式超聲波探傷、超聲波傾斜入射到異質(zhì)界面的反射和折射以及超聲縱波聲場三個知識點(diǎn)為例，介紹VB在超聲檢測教學(xué)中的仿真應(yīng)用。

A型脈沖反射式超聲波探傷

（一）基本原理

在一定重復(fù)頻率的同步脈沖信號觸發(fā)下，發(fā)射電路以相同的重復(fù)頻率產(chǎn)生高頻高壓脈沖信號，該信號激勵換能器以相同的重復(fù)頻率發(fā)射同頻率的超聲波。這種超聲波傳導(dǎo)于工件中，遇到不連續(xù)性（包括工件底面）后產(chǎn)生反射，該反射回波被換能器接收并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)接收、放大后傳至顯示器的垂直偏轉(zhuǎn)板產(chǎn)生垂直偏轉(zhuǎn)。與此同時，在同步信號的觸發(fā)下，時基電路以相同的重復(fù)頻率產(chǎn)生時基信號，給顯示器的水平偏轉(zhuǎn)板產(chǎn)生時基掃描線。這樣，接收信號的波形便顯示于示波屏，根據(jù)示波屏上顯示信號的位置、高度和特征，可判斷不連續(xù)性的位置、大小和性質(zhì)。

（二）仿真系統(tǒng)

探傷平臺仿真系統(tǒng)涉及信號發(fā)送、超聲波工件探傷和接收信號顯示三大部分，如圖1所示。信號發(fā)送部分包括同步信號、時基電路和發(fā)射信號三個演示框。探傷平臺部分用藍(lán)色實(shí)體方框表示被測工件，紅色實(shí)體方框表示換能器（探頭），黃色實(shí)體方框表示工件內(nèi)部缺陷，探頭接收到激勵信號產(chǎn)生超聲波，傳播到工件內(nèi)部進(jìn)行探傷，同時探頭經(jīng)接收電路將微弱的反射信號進(jìn)行放大處理在顯示器部分演示出來，讓缺陷回波信號位置隨缺陷埋深的變化而變化。演示平臺上還設(shè)置了頻率、幅值等調(diào)節(jié)參數(shù)，通過這些參數(shù)的變化，學(xué)生可以更深刻地理解超聲檢測原理。

程序關(guān)鍵部分是超聲波激勵信號的模擬演示。筆者引用的激勵信號為加窗正弦波信號，表達(dá)形式為Vin（t）=A[H階梯函數(shù)。

部分程序如下：

For i = 0.5 To 8 * pi Step pi / 6000

f1（j） = heavi（i * （10 ^ （-6））） - heavi（i * （10 ^ （-6）） - n / （fc * 1000））

f2（j） = 1 - Cos（2 * pi * fc * i * （10 ^ （-3）） / n）

f3（j） = Sin（2 * pi * fc * i * （10 ^ （-3）））

Picture2.DrawWidth = 1

Picture2.PSet （（i * 30 + m * 4 * pi * 80） / Frq， Amp * 5 * f2（j） * f3（j） * f1（j） * 30 + Picture2.Height / 2）， vbYellow

j = j + 1

Next

… …

（三）教學(xué)應(yīng)用

A型脈沖反射式超聲波探傷基本工作原理是較難理解的一個知識點(diǎn)。學(xué)生很難把同步信號、時基信號、發(fā)射信號等概念以及它們之間的聯(lián)系掌握清楚。為此，教學(xué)可安排在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，一方面，學(xué)生自行演示并操作仿真軟件方便理解超聲檢測設(shè)備內(nèi)部的電路運(yùn)行情況，另一方面，讓學(xué)生選擇檢測系統(tǒng)搭建試驗(yàn)平臺，同時在超聲探傷儀屏幕上觀察檢測結(jié)果。這樣，讓學(xué)生將軟硬件結(jié)合，動手操作和學(xué)習(xí)結(jié)合，能極好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生深入理解超聲探傷基本工作原理，為后續(xù)實(shí)訓(xùn)操作奠定了基礎(chǔ)。

超聲波傾斜入射到異質(zhì)界面的反射和折射

（一）基本原理

當(dāng)超聲波在某一介質(zhì)中以入射角傾斜入射到異質(zhì)界面時，將會在界面處發(fā)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換，即產(chǎn)生反射縱波和反射橫波以及折射縱波和折射橫波。入射角與反射角之間以及入射角與折射角之間符合施耐爾定律。通過該定律還可以延伸出臨界角的概念。

（二）仿真系統(tǒng)

如圖2所示，演示平臺中包括參數(shù)設(shè)置和聲波傳播演示兩部分。參數(shù)設(shè)置涉及兩種異質(zhì)材料和入射角的選擇，確定好異質(zhì)材料，右側(cè)的信息欄中將顯示出兩種介質(zhì)的縱波速度與橫波速度，有助于學(xué)生對材料信息的了解。一旦調(diào)節(jié)入射角，用直線條表示的超聲波隨即在平臺部分顯示出來，借助不同顏色區(qū)分入射、反射和折射的縱波與橫波，線條的粗細(xì)用來表示信號能量的強(qiáng)弱。隨著入射角的改變，反射波與折射波角度亦隨之發(fā)生變化，當(dāng)條件滿足，可以清晰掌握折射角達(dá)到90°時波形軌跡的變化，這會使學(xué)生對第一臨界角和第二臨界角的理解更加深入。程序編制過程需要注意的是當(dāng)入射角達(dá)到第一臨界角時，在介質(zhì)2中只有橫波而無縱波，此時反射縱波能量加強(qiáng)，當(dāng)入射角達(dá)到第二臨界角時，在介質(zhì)2中既沒有橫波也沒有縱波，反射橫波沿界面?zhèn)鞑ァ?/p>

（三）教學(xué)應(yīng)用

這部分是超聲檢測的重要知識點(diǎn)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生由于不熟悉超聲波傳播特性，只能死記公式，無法靈活運(yùn)用，對臨界角的概念理解不清。在教學(xué)中，可將仿真軟件與練習(xí)題相結(jié)合，教師先介紹仿真軟件的使用，隨即讓學(xué)生進(jìn)行仿真操作，模擬各種光疏到光密物質(zhì)、光密到光疏物質(zhì)的超聲波傳播情況，觀察第一、第二臨界角的產(chǎn)生條件與時機(jī)，同時結(jié)合仿真動畫理解斯奈爾公式每個參數(shù)的含義，再結(jié)合練習(xí)題進(jìn)行公式運(yùn)用，之后將公式計算結(jié)果在仿真軟件中進(jìn)行驗(yàn)證，保證了學(xué)生全面掌握超聲波傳播原理與斯奈爾定律。

超聲縱波聲場

（一）基本原理

超聲換能器向介質(zhì)中輻射超聲波的區(qū)域稱為聲場，通常用聲壓分布與聲場的指向性來描繪。該聲壓在極大值和極小值間起伏變化，最后一個極大值點(diǎn)處與聲源的距離稱為近場長度，用N表示，N=D2/4λ。聲場能量主要分布在以聲軸線為中心的一定角度內(nèi)，這種聲束集中向一個方向輻射的性質(zhì)稱為聲場的指向性，用指向角或半擴(kuò)散角?茲表示，?茲=sin-11.22λ/D。近場長度和半擴(kuò)散角是描述聲場的兩個關(guān)鍵要素，而它們的值主要取決于檢測頻率和探頭晶片尺寸。

（二）仿真系統(tǒng)

如圖3所示，演示平臺包括參數(shù)設(shè)置和聲場演示兩部分。晶片尺寸和檢測頻率通過滾動條調(diào)節(jié)大小，從而表現(xiàn)出對聲場的影響。演示部分分別用不同顏色表示被檢工件、探頭、聲場，其中近場區(qū)聲場不擴(kuò)散，而進(jìn)入遠(yuǎn)場區(qū)聲束開始擴(kuò)散。當(dāng)分別改變晶片尺寸和檢測頻率大小時，可以清晰看到聲場中近場長度與擴(kuò)散情況的變化。由于晶片尺寸和檢測頻率同時決定聲場，因此在程序中需要用到大量條件嵌套語句。

部分程序如下：

Private Sub HScroll1_Change（）

f = HScroll1.Value

'f為晶片尺寸滾動條數(shù)值

Select Case d

'd為檢測頻率滾動條數(shù)值

Case 1

Select Case f

Case 1

… …

Case 2

… …

End Select

End Sub

（三）教學(xué)應(yīng)用

晶片尺寸與檢測頻率對聲場與擴(kuò)散角的影響以及近場的概念是學(xué)生必須掌握的重要知識點(diǎn)。知識點(diǎn)的掌握主要還是對公式的理解與記憶。學(xué)生通過設(shè)置仿真參數(shù)，模擬各種聲場擴(kuò)散情況，將仿真動畫結(jié)果與公式實(shí)例分析互相驗(yàn)證，不僅能對各參數(shù)的含義有更深入的理解，同時將公式運(yùn)用到實(shí)例能真正實(shí)現(xiàn)對聲場全面的理解。

本文介紹的基于VB實(shí)現(xiàn)的教學(xué)仿真已經(jīng)很好地應(yīng)用于超聲檢測課程教學(xué)，促進(jìn)了課堂互動，極大地改善了教學(xué)效果，強(qiáng)化了學(xué)生對知識理解，得到了一致好評，值得教學(xué)一線的教師嘗試和持續(xù)改進(jìn)。目前，該超聲檢測課程已成功申報檢測技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)自主學(xué)習(xí)型高級能人才培養(yǎng)模式實(shí)踐研究教育教學(xué)研究項(xiàng)目，并已獲批深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級精品課程。

參考文獻(xiàn)：

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[4]史亦韋.超聲檢測[M].北京“機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

篇3

【關(guān)鍵詞】無損檢測；混凝土結(jié)構(gòu)；超聲檢測技術(shù)

隨著混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛使用，其質(zhì)量檢測和性能評估是目前土木工程界迫切需要解決的問題。由于結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測技術(shù)能反映結(jié)構(gòu)物中混凝土的強(qiáng)度、均勻性、連續(xù)性等各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，對保證新建工程質(zhì)量，以及對已建工程的安全性評價等方面具有無可替代的重要作用，因而越來越受到人們的重視。

1 超聲檢測技術(shù)概述

超聲法是一種廣泛用于混凝土缺陷探測的方法，混凝土的物理力學(xué)性能與超聲波在其中的傳播速度及其他聲學(xué)參數(shù)有很好的相關(guān)性。超聲波的探測精度能滿足缺陷探測要求，但以目前的超聲儀及換能器，當(dāng)超聲波換能器正對測試時，在混凝土中的最大穿透距離只能達(dá)到10m左右，而當(dāng)換能器錯開一定距離時，穿透距離僅能達(dá)到2、3m。顯然超聲波換能器無法滿足長距離探測的要求。采用稀土超磁致伸縮材料制作的超磁致?lián)Q能器，具有發(fā)射功率大、發(fā)射頻率高、穿透距離遠(yuǎn)、接收信號頻帶寬、重復(fù)性好、余振短等優(yōu)點(diǎn)，能夠同時兼顧到傳播距離及檢測分辨率，是一種理想的長距離探測震源。超磁致?lián)Q能器發(fā)射中心頻率為10-50kHz，處于可聞聲波及超聲波頻段。將超磁致?lián)Q能器和超聲波換能器發(fā)射產(chǎn)生的應(yīng)力波統(tǒng)稱為聲波。

目前，超聲探傷常用的缺陷分析判斷方法有經(jīng)驗(yàn)法、數(shù)理統(tǒng)計法、數(shù)值判據(jù)法和模糊判別法。經(jīng)驗(yàn)法，即依據(jù)超聲探傷的基本原理判別缺陷。其結(jié)果依賴于檢測人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，漏判和誤判嚴(yán)重。數(shù)理統(tǒng)計法簡單易行，但是只能對單個聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計意義上的判斷，且物理意義不明確。數(shù)值判據(jù)法須根據(jù)測試值建立合理的物理模型，經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理后，找出一個可能存在缺陷的臨界值作為判斷的依據(jù)。模糊判別法是計算各聲學(xué)參數(shù)相對于正常獲異常的隸屬度，然后將各個聲學(xué)參數(shù)加權(quán)平均得到綜合的相對于正?；虍惓５碾`屬度。由于測試分析方法本身的局限性，以上方法仍處于定性或半定量水平，都只對缺陷的定位具有一定精度，而對缺陷的大小、形狀及性質(zhì)難以給出定量的結(jié)果，從而給最終準(zhǔn)確評價帶來困難。超聲波的頻率范圍為20kHz至15MHz，超聲發(fā)生器則是由產(chǎn)生超聲頻振蕩的電子線路和換能器(傳感器)組成。超聲層析的應(yīng)用范圍很廣，早在世界二次大戰(zhàn)期間，超聲層析在軍事監(jiān)測方向就獲得了比較滿意的效果，以后更廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)之中；此外，超聲層析在工業(yè)無損探傷方面用途也很廣。

2 超聲無損檢測技術(shù)在工程中的運(yùn)用分析

超聲無損檢測屬于彈性波法。在各種無損檢測方法中，超聲無損檢測是當(dāng)前無損檢測工作中研究最活躍、發(fā)展最快的檢測方法。目前，超聲脈沖檢測技術(shù)已成為檢測工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要手段之一。其主要優(yōu)點(diǎn)是有效探測距離長，測試精度高，設(shè)備簡單且無污染。

將超聲技術(shù)技術(shù)應(yīng)用于混凝土質(zhì)量檢測中，其理論依據(jù)是混凝土的質(zhì)量與聲速有較好的相關(guān)性，首先在被測混凝土結(jié)構(gòu)物某斷面上，將測區(qū)劃分成網(wǎng)格，發(fā)射換能器在一側(cè)某點(diǎn)發(fā)射，接收換能器在另一側(cè)所有點(diǎn)上接收，使每個網(wǎng)格都有2條以上的測線通過，利用聲時通過反演技術(shù)獲得測區(qū)各部分的波速分布圖，從而確定缺陷區(qū)的位置、尺寸以及缺陷本身的波速，推斷缺陷的類型、強(qiáng)度等。

2.1 超聲無損檢測的基本原理

根據(jù)彈性波的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特征，彈性波層析成像方法可以分為兩大類：一是以運(yùn)動特征為基礎(chǔ)的射線層析成像；二是以動力學(xué)特征為基礎(chǔ)的波動方程層析成像。

作為反演聲波穿透的射線層析成象，其基本思想是根據(jù)聲波的射線幾何運(yùn)動學(xué)原理，將聲波從發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的旅行時間表達(dá)成探測區(qū)域介質(zhì)速度參數(shù)的線積分，然后通過沿線積分路徑進(jìn)行反投影來重建介質(zhì)速度參數(shù)的分布圖像。

混凝土聲波CT無損檢測技術(shù)就是根據(jù)聲波射線的幾何運(yùn)動學(xué)原理，利用最先進(jìn)的聲渡發(fā)射、接收系統(tǒng)，在被檢測塊體的一端發(fā)射，在另一端接收，用聲波掃描被檢測體，然后利用計算機(jī)反演成像技術(shù)，呈現(xiàn)被檢測體各微小單元范圍內(nèi)的混凝土聲波速度，進(jìn)而對被檢測體作出質(zhì)量評價。

2.2 觀測系統(tǒng)布置

根據(jù)混凝上結(jié)構(gòu)物的形狀特點(diǎn)，對結(jié)構(gòu)物常用的測線布置方式為：白色點(diǎn)為接收點(diǎn)，黑色點(diǎn)為激發(fā)點(diǎn)。理論及實(shí)踐都證明，三側(cè)激發(fā)一側(cè)接收，所得反演效果最好。射線密度達(dá)到要求。一般檢測過程中測線都采用該方式布置，激發(fā)邊和接收邊道間距，1般在20-50cm范圍。在結(jié)構(gòu)物兩端的部份，可適當(dāng)加密激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)，以利于增加射線密度。根據(jù)結(jié)構(gòu)物的臨空面不同，可采用合適的測線布置。

2.3 觀測系統(tǒng)完備性評價

觀測系統(tǒng)完備是聲波CT結(jié)果可靠性的基本保障。觀測系統(tǒng)的完備性是通過單元的射線密度和射線正交性來衡量的。因此，射線密度和射線正交性就成了表征觀測系統(tǒng)完備性的I爵個重要指標(biāo)，它們是觀測系統(tǒng)可靠性評價的有效方法。為保證聲波CT結(jié)果的可靠性和分辨率，要求研究區(qū)內(nèi)每個單元體內(nèi)的射線超過40條，同時要求每個單元體內(nèi)通過的射線其交角至少有一組大于60°，其交角的正弦值大于0.87。

2.4 后期成像

所用軟件為TDSoft的《工程CT》，該軟件有模塊化設(shè)計、文件格式要求清晰、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)。軟件共有數(shù)據(jù)輸入、射線追蹤、速度反演三個主模塊和正交性分析一個輔助模塊組成。最后通過網(wǎng)格化、成圖、導(dǎo)出DXF格式等多個步驟的處理，最終得到混凝土聲波CT波速反演圖。

3 結(jié)語

無損檢測技術(shù)是以無損檢測手段探明被檢測體內(nèi)部缺陷的有無、大小、位置和性質(zhì)的專門技術(shù)。在工程中，需要根據(jù)工程構(gòu)件材料的性能和工程條件具體選擇恰當(dāng)?shù)臋z測方法。其中，彈性波方法是工程中最為常用的方法之一，特別適合混凝土構(gòu)件、巖土體等工程問題的無損檢測工作。射線理論和射線方法是研究彈性波傳播理論的重要方面之一，針對不同的工程材料和工程條件探索研究彈性波射線追蹤方法，對于許多工程問題的分析研究具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：鋼管混凝土 檢測方法 澆筑質(zhì)量

所謂“鋼管混凝土”是指在鋼管中填充混凝土而形成的構(gòu)件。其工作的基本原理是利用鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性性能大為改善。同時，由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，可以保證其材料性能的充分發(fā)揮。然而，由于鋼管混凝土是由兩種截然不同的材料組合在一起。一方面，其親和力有限；另一方面，混凝土的施工工藝是在實(shí)際施工過程中是向鋼管內(nèi)灌注混凝土，無法保證鋼管內(nèi)部完全均勻充實(shí)而無缺陷。所以鋼管混凝土的施工屬于隱蔽工程，看不見摸不著。對管內(nèi)混凝土是否存在蜂窩、麻面、夾渣、結(jié)合不良等缺陷完全不知，且這些缺陷在實(shí)際工程中是不可避免的。因此采取科學(xué)有效的方法，對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量檢測是非常必要的。

一、鋼管混凝土的一般缺陷

（1）蜂窩離析。由于施工時混凝土的配比不合適，使水泥漿與粗骨料分離或靠混凝土自重使得填充不夠密實(shí)，容易產(chǎn)生蜂窩離析現(xiàn)象。蜂窩大都出現(xiàn)在鋼管內(nèi)部混凝土難以澆筑密實(shí)的部位。主要是由于混凝土配合比不當(dāng)，攪拌不均勻，施工方法不當(dāng)?shù)仍蛟斐伞?/p>

（2）孔洞。施工中選料不細(xì)致，混凝土中出現(xiàn)大的礫石，在無振搗的情況下，大礫石附近容易出現(xiàn)孔洞；有時鋼管壁內(nèi)有障礙物使得混凝土塌落不暢或受阻則更易出現(xiàn)孔洞現(xiàn)象。

（3）脫黏。鋼管壁與核心混凝土黏結(jié)不良、局部脫空。造成鋼管混凝土脫黏的主要原因有：①混凝土配合比設(shè)計不當(dāng)，如配置的混凝土膨脹率較低，不足以彌補(bǔ)混凝土的自收縮和泵送施工過程中形成的氣模；或拌制的混凝土離析、黏聚性不好，結(jié)構(gòu)頂面浮漿較多，造成沉降收縮。②管壁內(nèi)除銹未盡，或黏結(jié)處滲入一些空氣，使管壁與混凝土接觸處形成不良膠結(jié)。③溫度變形，鋼管和混凝土的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)不同。④受軸壓作用，鋼管與核心混凝土間存在徑向應(yīng)力，超過一定的軸向壓力荷載時，鋼管與混凝土即發(fā)生脫空現(xiàn)象。

二、一般檢測方法

目前非金屬超聲波探測技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)非破損檢測中應(yīng)用十分廣泛（超聲回彈法），它對確定混凝土強(qiáng)度等級及檢測內(nèi)部缺陷與勻質(zhì)性效果良好。然而，由于鋼管混凝土是一種由鋼管與混凝土組合而成的建筑構(gòu)件，不同介質(zhì)的組合增加了檢測難度。因此對鋼管混凝土內(nèi)部混凝土質(zhì)量的檢測一直沒有一個適當(dāng)、可靠和簡便的方法。國內(nèi)外檢測技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的鋼管混凝土內(nèi)部質(zhì)量檢測方法主要有人工敲擊法，超聲波檢測法，射線檢測法等。

2.1人工敲擊法

敲擊法是最常用的檢驗(yàn)鋼管混凝土澆筑質(zhì)量的檢測方法，這種檢查方法由檢查者聆聽敲擊鋼管的聲音，根據(jù)不同的音色找出鋼管與混凝土剝離部位。此法大部分情況下是基于經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷，且不能夠真正的得出混凝土與鋼管之間的空隙大小和分布范圍，隨機(jī)性較強(qiáng)，因此建議作為輔檢測手段使用。

2.2超聲波檢測法

超聲波法又稱超聲法，其檢測的基本原理是根據(jù)超聲波在傳播過程中遇到由各種介質(zhì)缺陷形成的界面時會改變傳播方向和路徑，其能量會在缺陷處引發(fā)衰減，造成到達(dá)接收換能器時的聲時、振幅、頻率變化。對這些變化進(jìn)行分析，就可檢測鋼管混凝土的質(zhì)量。

當(dāng)用超聲波檢測儀對鋼管混凝土進(jìn)行進(jìn)行檢測時，超聲波的測試頻率一般是在40～100 Hz之間。當(dāng)超聲波通過鋼管混凝土?xí)r，鋼管與混凝土和空隙對其速度、振幅、波形等會產(chǎn)生不同的影響，這就會在顯示儀器上表現(xiàn)出來，對比無缺陷的鋼管混凝土各種標(biāo)定，通過分析就可確定管內(nèi)混凝土的狀況和質(zhì)量。在鋼管混凝土質(zhì)量檢測的實(shí)際工程中常用的超聲波法有首波聲時法、波形識別法和首波頻率法。

2.3鉆芯取樣法

用混凝土鉆芯機(jī)，直接從所需檢測的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上鉆取混凝土芯樣，判定核心混凝土的內(nèi)部缺陷及鉆芯處的鋼管壁和混凝土的黏結(jié)情況。該方法具有檢測結(jié)果直觀、可靠的優(yōu)點(diǎn)。然而，由于取芯工作費(fèi)用較高，而且會對結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞，故芯樣位置、數(shù)量受到一定的限制。

除上述幾種方法外，還有紅外熱成像法，光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)，射線檢測法等。但運(yùn)用這些方法在檢測時仍存在有許多問題，所以仍需對現(xiàn)有的檢測方法進(jìn)行改進(jìn)或提出新的方法。

三、新型檢測方法探討

近年來，隨著對工程質(zhì)量、安全的日益重視，以及無損檢測技術(shù)的發(fā)展，對鋼管混凝土無損檢測技術(shù)的新方法也層出不窮，下面介紹幾種近幾年發(fā)展比較成熟的鋼管內(nèi)混凝土的檢測方法。

3.1沖擊反射法

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關(guān)鍵字：建筑結(jié)構(gòu)；檢測技術(shù)；混泥土

Abstract: with the development of the economy, construction in constant speed up, especially in recent years, the construction is under unprecedented development, will bring on the building structure performance examination also more and more cause the attention of people, in this paper, several common building structure performance inspection technology discussed.

Key word: building structure; The detecting technology; Mixes clay

中圖分類號：V448.15+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

建筑檢測的一個最重要的環(huán)節(jié)就是建筑結(jié)構(gòu)性能的檢查，為了對建筑結(jié)構(gòu)有一個整體的認(rèn)識，需圍繞建筑的實(shí)體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度、穩(wěn)定性，來對建筑實(shí)體進(jìn)行相應(yīng)的檢查。建筑是人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨毱?，因而要在安全，適用和耐久性方面具有一定的保障，才能讓人們安心的生活，體現(xiàn)其自身的價值。為了提高建筑工程質(zhì)量，建筑結(jié)構(gòu)性能檢查技術(shù)的發(fā)展將發(fā)揮著重大的作用，它可為國家和企業(yè)節(jié)省很多金錢和精力，也能避免企業(yè)在生產(chǎn)安全方面和人民的財產(chǎn)方面不必要的損失。

一、混泥土結(jié)構(gòu)檢查技術(shù)

在整個房屋建筑工程中的安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性，都和混凝土結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量好壞有直接的聯(lián)系，混凝土結(jié)構(gòu)檢查技術(shù)也越來越受到了重視，這些檢查項(xiàng)目主要包括混凝土材料檢測、構(gòu)件檢測、混凝土強(qiáng)度檢測等。

在混凝土材料和構(gòu)件檢測中，為了檢查其內(nèi)部空洞、裂縫深度和完整性（特別是樁基）等缺陷，我們通常采用的是超聲波檢查技術(shù)。其基本原理是采用超聲波檢測儀，測量超聲脈沖波在混凝土的傳播速度、首波幅度和接收信號主頻率等聲學(xué)參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)及相應(yīng)變化，判定混凝土中的缺陷情況。由于混凝土是一種多項(xiàng)復(fù)合材料，均質(zhì)性較差，對超聲脈沖的吸收、散射衰減較大，因此，超聲波在所檢查的混凝土上傳播，當(dāng)遇到空洞和裂縫等缺陷部位時，超聲波振幅和超聲波的高頻成分發(fā)生衰減。當(dāng)超聲波在傳播中碰到混凝土的內(nèi)部缺陷時，由于超聲波的繞射、反射和傳播路徑的復(fù)雜變化，不同的疊加會使波形發(fā)生畸變。因此超聲波正是根據(jù)聲速、振幅、波形和頻率等參數(shù)發(fā)生變化，來測定混凝土內(nèi)部缺陷情況。

關(guān)于混凝土強(qiáng)度的檢查主要有回彈法、超聲法和鉆芯法等。回彈法是以在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上測得的回彈值和碳化深度來評定混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度的一種方法，這種方法由于簡便、靈活、準(zhǔn)確、可靠、快速、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)而倍受工程檢查人員的青睞，但這種方法在使用過程中出現(xiàn)較多的操作不規(guī)范、隨意性大、計算方法不當(dāng)?shù)葐栴}，檢查的精度往往不高；超聲法可用于檢測混凝土缺陷，也可用于檢測混凝土強(qiáng)度。其基本原理就是根據(jù)監(jiān)測到的波速推定混凝土強(qiáng)度。采用超聲波測定混凝土強(qiáng)度在實(shí)際工程中應(yīng)用局限性比較大；鉆芯法是采用金剛石巖鉆探技術(shù)和操作工藝，在結(jié)構(gòu)混凝土上鉆取芯樣以檢測混凝土強(qiáng)度和缺陷的一種檢測方法，鉆芯法是一種比較直觀、準(zhǔn)確、可靠的一種方法，但由于鉆芯法檢測費(fèi)用較高，費(fèi)時長，且對混凝土?xí)斐删植繐p傷，因而在沒有得到委托方的同意或容易產(chǎn)生嚴(yán)重后果的情況下，最好要慎用這種方法。

二、砌筑結(jié)構(gòu)檢查技術(shù)

比起混凝土結(jié)構(gòu)檢查技術(shù)的發(fā)展,砌筑結(jié)構(gòu)檢查技術(shù)的起步要相對晚一些，在技術(shù)成熟程度上也比混凝土強(qiáng)度檢查略差一些。由于受我國傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響，目前國內(nèi)大部分建筑結(jié)構(gòu)仍采取的是砌體結(jié)構(gòu)，這主要是砌體結(jié)構(gòu)在取材方面比較方便，而且還具有保溫、隔熱、隔音等特點(diǎn)，因而一直被人們廣泛使用。但砌體結(jié)構(gòu)也存在很大的缺點(diǎn)，由于砌體承擔(dān)著建筑物的承載作用，一旦砌體的承載能力不足，就會引起砌體的局部壓裂、壓碎、剪裂和拉裂等現(xiàn)象，再一砂漿與塊體間的粘接力也比較弱，如果受到外界的強(qiáng)力作用，可能會因局部破壞造成整體失穩(wěn)而倒塌。因而在建筑結(jié)構(gòu)性能檢查上，對砌體結(jié)構(gòu)的檢查是必不可少的。

砌體結(jié)構(gòu)檢查主要是進(jìn)行抗壓和抗剪強(qiáng)度的測定，它包含磚、石、砌塊，砂漿等的強(qiáng)度。測定砌體結(jié)構(gòu)的檢查方法一般有現(xiàn)場檢測法和間接檢查法，現(xiàn)場檢查法需要從墻體上截取試件，檢測的難度大而又比較繁雜，影響的因素較多，且試件一旦被挪動，其強(qiáng)度會受到很大的影響，因而這種檢查方法一般應(yīng)用較少。間接檢查法一般是對砌塊和砂漿的強(qiáng)度進(jìn)行測試，然后根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范直接確定砌體強(qiáng)度，對砌塊強(qiáng)度的檢查通?？梢詮钠鲶w上取樣，采取回彈法、取樣結(jié)合回彈法或鉆芯法。

三、鋼結(jié)構(gòu)檢查技術(shù)

與混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)相比，工程建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量相對較少，鋼結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：材質(zhì)均勻、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠度高；鋼材的強(qiáng)度高，塑性和韌性好，抗沖擊和抗振能力強(qiáng)。加上各行各業(yè)對鋼結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)方法比較完善，因而在檢查技術(shù)上一般是通過借鑒和學(xué)習(xí)其它行業(yè)的先進(jìn)方法，一般通常所采用的方法有：射線檢測、超聲波檢查、磁粉檢查、滲透檢查、TOFD檢測等。射線檢測是利用射線（X射線、Y射線、中子射線等）穿過材料或工件時的強(qiáng)度衰減，檢測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)。超聲波檢查是利用超聲波在金屬、非金屬材料及其工件中傳播時，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受到影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化。磁粉檢測是利用利用漏磁和合適的檢測介質(zhì)發(fā)現(xiàn)材料表面和近表面的不連續(xù)性的。滲透檢查是利用液體的毛細(xì)血管作用，將滲透液滲入固體材料、工件表面開口缺陷處，再通過顯像劑滲入的滲透液吸出到表面顯示缺陷的存在。TOFD是當(dāng)超聲波遇到諸如裂紋等缺陷時，將在缺陷尖端發(fā)生疊加到正常反射波上的衍射波，探頭探測到衍射波，可以判定缺陷的大小和深度。

四、建筑結(jié)構(gòu)性能檢測技術(shù)展望

隨著工程技術(shù)的發(fā)展和檢測要求的提高，建筑結(jié)構(gòu)性能檢測技術(shù)必將得到更廣泛的研究。在今后的建筑結(jié)構(gòu)性能檢查技術(shù)上，更加準(zhǔn)確、減少損傷、快捷方便無疑是已有建筑結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)測試技術(shù)改善和提高的發(fā)展目標(biāo)，開發(fā)新的檢驗(yàn)項(xiàng)目，使檢驗(yàn)測試技術(shù)更加完善則是這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的方向。

結(jié)語:

建筑結(jié)構(gòu)性能檢查將關(guān)系到人民生活的保障，因此就需要我們工程技術(shù)人員需具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時還需要制定一套嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的檢查方法。讓我們一起發(fā)揮自身的優(yōu)勢，為努力推進(jìn)我國建筑結(jié)構(gòu)檢查工作而奮斗，為構(gòu)建社會主義和諧社會共創(chuàng)美好未來。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】聲波透射法；基樁；完整性檢測

1 引言

在現(xiàn)行的檢測技術(shù)中，無損檢測被越來越多的人接受，成為了一種新的檢測方式，特別是在各種大型工程、地下工程中得到廣泛應(yīng)用。在橋梁基樁樁身完整性檢測中，聲波透射法充分發(fā)揮了其準(zhǔn)確性高，可定量分析出樁身缺陷的大小和確切部位的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價值。

2 聲波透射法測試原理及方法

內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特性與外部環(huán)境條件等很多因素會制約混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)，混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系反應(yīng)于它的聲波傳播特性。根據(jù)彈塑性介質(zhì)中的波動理論，其應(yīng)力波波速為：

其中E為介質(zhì)的動態(tài)彈性模量；ρ為密度；μ為泊松比?；炷恋膹椥阅Ａ亢徒橘|(zhì)的強(qiáng)度之間存在一定的相關(guān)性。超聲檢測的理論依據(jù)是混凝土介質(zhì)的物理力學(xué)指標(biāo)（強(qiáng)度、密度、動彈模等）與超聲波的各種傳播參數(shù)（波幅、聲時值、衰減系數(shù)和聲速等）之間的相關(guān)關(guān)系。當(dāng)混凝土介質(zhì)的構(gòu)成材料以及均勻度、施工條件等所有內(nèi)、外因素大多數(shù)一致時，超聲波在其中的傳播參數(shù)也會是一致的；超聲波在傳播中遇到存在缺陷的混凝土介質(zhì)時，超聲波會產(chǎn)生異變，聲時、聲速、聲幅、頻譜等各項(xiàng)參數(shù)都會產(chǎn)生變化，檢測樁基完整性可通過高精密聲波發(fā)射-接收儀器及傳感器來記錄與描述。

3 聲波透射法測試方法

3.1 主要儀器設(shè)備

超聲檢測儀器設(shè)備主要采用：中國科學(xué)院武漢巖土研究所RSM-SY5智能聲波檢測儀1臺及CH-1型聲波跨孔測試換能器3只。

3.2 檢測方法

首先向所有被檢測的混凝土灌注樁預(yù)埋聲測管內(nèi)注滿清水，用鋼卷尺準(zhǔn)確測量出樁頂各個聲測管之間的凈距離。緩緩將聲波跨孔測試換能器分別置于預(yù)埋管中的兩個聲測孔的底部，讓其高度保持一致，記錄好深度，每隔25cm布置一個測點(diǎn)，基樁聲波透射法現(xiàn)場檢測示意圖參見圖1。為保證檢測的準(zhǔn)確性，確保各測點(diǎn)發(fā)射與接收換能器累計相對高差不大于2cm，并且隨時校正其高度，如果發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果異常，則必須對數(shù)據(jù)不合理部位重新檢測。缺陷的位置和范圍通過對測、斜測、交叉測及扇形掃測等各種測試方法確定。以每兩聲測管為一個測試剖面，對同一基樁所有剖面分別進(jìn)行檢測。

圖1 樁基聲波透射法現(xiàn)場檢測示意圖

3.3 數(shù)據(jù)處理及判定

可以用以下三種情況來判定樁身混凝土異常的臨界值：

（1） 聲速判據(jù)

在混凝土中超聲波的傳播速度（波速）Vp依據(jù)實(shí)測聲時值tp、測距L計算得出：

其中：

t0為聲時值初讀數(shù)，t/為聲時值修正值。

式中D為測管外徑，d為測管內(nèi)徑，d/為換能器外徑，Vt為檢測管壁厚度方向聲速，Vw為水的聲速。

μp（μt）、σv（σt）分別為波速平均值和波速標(biāo)準(zhǔn)差。

如果實(shí)測混凝土聲速值低于聲速臨界值，則應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。

（2） 波幅判據(jù)

用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，當(dāng)實(shí)測波幅低于波幅臨界值時，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。

式中 AD―波幅臨界值（dB）；

Am―波幅平均值（dB）；

Ai―第i個測點(diǎn)相對波幅值（dB）；

n―測點(diǎn)數(shù)。

（3） PSD判據(jù)

采用斜率法作為輔助異常判據(jù)，當(dāng)PSD值在某測點(diǎn)附近變化明顯時，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。

式中：tci---第i個測點(diǎn)的聲時；

tci-1---第i-1個測點(diǎn)的聲時；

Zi---第i個測點(diǎn)的深度；

Zi-1---第i-1個測點(diǎn)的深度；

如果發(fā)現(xiàn)混凝土聲速和波幅值出現(xiàn)異常并判為可疑缺陷區(qū)，必須用水平加密、等差同步或扇形掃測等方法進(jìn)行更細(xì)致的測量，結(jié)合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置及其嚴(yán)重程度。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代鐵路、公路的繁榮發(fā)展，很多重點(diǎn)工程都要求對樁基進(jìn)行超聲波無損檢測。聲波透射法優(yōu)點(diǎn)眾多，具有很廣闊的市場前景。本文淺析聲波透射法的基本原理和檢測方法，旨在給該領(lǐng)域提供簡單參考，還有很多缺陷和不足，有待進(jìn)一步去完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ 106 C 2003），北京：中國建筑科學(xué)研究院，2003

[2] 羅騏先.樁基工程檢測手冊，北京：人民交通出版社，2003

篇7

Abstract: The paper discussed the quality test of concrete pile survey by ultrasonic method.

關(guān)鍵詞：原理方法；測試技術(shù)；適用范圍

Key words: principle and method; test technology; applicable scope

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）12-0112-01

1 基本原理及方法

混凝土是由多種材料組成的多相非勻質(zhì)體。對于正常的混凝土，聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的，當(dāng)傳播路徑遇到混凝土有缺陷時，如斷裂、裂縫、夾泥和密實(shí)度差等，聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質(zhì)中通過，聲波將發(fā)生衰減，造成傳播時間延長，使聲時增大，計算聲速降低，波幅減小，波形畸變，利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學(xué)參數(shù)的變化，來分析判斷樁身混凝土質(zhì)量。

聲波透射法檢測樁身混凝土質(zhì)量，是在樁身中預(yù)埋2～4根聲測管。將超聲波發(fā)射、接收探頭分別置于2根導(dǎo)管中，進(jìn)行聲波發(fā)射和接收，使超聲波在樁身混凝土中傳播，用超聲儀測出超聲波的傳播時間t、波幅A及頻率f等物理量，就可判斷樁身結(jié)構(gòu)完整性。

2 適用范圍

聲波透射法適用于檢測樁徑大于0.6m混凝土灌注樁的完整性，因?yàn)闃稄捷^小時，聲波換能器與檢測管的聲耦合會引起較大的相對測試誤差。其樁長不受限制。

3 儀器設(shè)備

3.1 試驗(yàn)裝置

聲波透射法試驗(yàn)裝置包括超聲檢測儀、超聲波發(fā)射及接收換能器（亦稱探頭）、預(yù)埋測管等，也有加上換能器標(biāo)高控制絞車和數(shù)據(jù)處理計算機(jī)。

3.2 超聲檢測儀的技術(shù)性能應(yīng)符合下列規(guī)定：接收放大系統(tǒng)的頻帶寬度宜為5～50kHz，增益應(yīng)大于100dB，并帶有0～60（或80）dB的衰減器，其分辨率應(yīng)為1dB，衰減器的誤差應(yīng)小于1dB，其檔間誤差應(yīng)小于1％。

3.3 換能器應(yīng)采用柱狀徑向振動的換能器，將超聲儀發(fā)出的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動信號，其共振頻率宜為25～50kHz，外形為圓柱形，外徑Φ30mm，長度200mm。換能器宜裝有前置放大器，前置放大器的頻帶寬度宜為5～50kHz。絕緣電阻應(yīng)達(dá)5MΩ，其水密性應(yīng)滿足在1MPa水壓下不漏水。樁徑較大時，宜采用增壓式柱狀探頭。

3.4 聲測管是聲波透射法檢測裝置的重要組成部分，宜采用鋼管、塑料管或鋼質(zhì)波紋管，其內(nèi)徑宜為50～60m。

4 測試技術(shù)

4.1 預(yù)埋聲測管應(yīng)符合下列規(guī)定：樁徑0.6～1.0m應(yīng)埋設(shè)雙管；1.0～2.5m應(yīng)埋設(shè)三根管；樁徑2.5m以上應(yīng)埋設(shè)四根。聲測管底端及接頭應(yīng)嚴(yán)格密封，保證管外泥冰在1MPa壓力下不會滲入管內(nèi)。上端應(yīng)加蓋。聲測管可焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，檢測管之間應(yīng)互相平行。

在檢測管內(nèi)應(yīng)注滿清水。

4.2 現(xiàn)場檢測前應(yīng)測定聲波檢測儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的延遲時間t0，并應(yīng)按下式計算聲時修正值t'：

t'=（D-d）/Vt+（d-d'）/Vw

4.3 檢測步驟應(yīng)符合下列要求：測量時上述發(fā)射與接收換能器可置于同一標(biāo)高，當(dāng)發(fā)射與接收換能器置于不同標(biāo)高時，其水平測角可取30～40°。

測量點(diǎn)距20～40cm。當(dāng)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)異常時，應(yīng)加密測量點(diǎn)距，以保證測點(diǎn)間聲場可以覆蓋而不至漏測。

每組檢測管測試完成后，測試點(diǎn)應(yīng)隨機(jī)重復(fù)抽測10％～20％。其聲時相對標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)大于5％；波幅相對標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)大于10％。并對聲時及波幅異常的部位應(yīng)重復(fù)抽測。

5 檢測數(shù)據(jù)的處理與判定

5.1 由現(xiàn)場所測的數(shù)據(jù)應(yīng)繪制聲時－深度曲線及波幅（衰減值）－深度曲線。

5.2 樁身完整性應(yīng)按下列規(guī)定判定：應(yīng)采用聲時平均值μt與聲時2倍標(biāo)準(zhǔn)差σt之和作為判定樁身有無缺陷的臨界值。并應(yīng)按下列公式計算：

式中，

n―測點(diǎn)數(shù)；tci―混凝土中第i測點(diǎn)聲波傳播時間（μs）；μt―聲時平均值（μs）；σt―聲時標(biāo)準(zhǔn)差。

波幅（衰減量）比聲速對缺陷反應(yīng)更靈敏，可采用接收信號能量平均值的一半作為判斷缺陷臨界值。波幅值以衰減器的衰減量q表示。波幅判斷的臨界值qD有下列關(guān)系：

式中，

μq―衰減量平均值（dB）；qi―第i測點(diǎn)的衰減量（dB）；n―測點(diǎn)數(shù)。

對超越臨界值的測區(qū)應(yīng)進(jìn)行缺陷分析與判斷。

6 工程實(shí)例

某特大橋樁基礎(chǔ)進(jìn)行聲波透射法檢測，現(xiàn)場測試工作于2009年6月11日完成。大橋樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，被測樁編號為Z2－1#，樁徑Ф1200mm，樁長26.8m，樁身混凝土強(qiáng)度等級C30，樁端持力層為礫砂，土層自上而下為：粘土，粉質(zhì)粘土，粗砂，礫砂。

聲波透射法按《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，樁內(nèi)埋設(shè)3根測管，通過測量整個樁身檢測區(qū)域內(nèi)的超聲波傳播時間，觀察接收到的信號幅度變化，來分析判斷樁身結(jié)構(gòu)完整性。本次檢測采用RS-ST01C型非金屬超聲檢測儀。

該樁同時采用反射波法進(jìn)行檢測，所用儀器為武漢巖海公司RS-1616K（S）基樁動測儀，實(shí)測時域曲線。

根據(jù)聲波透射法檢測結(jié)果分析，樁頂下7～7.5m處，16.5～17.5m處及28.0～32.0m處均有明顯的波峰，前兩個波峰處其Ktz?Δt值（即PSD判據(jù)值）分別為200及580左右，這兩處缺陷為局部夾泥，而樁頂下28.0～32.0m處六對測向均無法接收到超聲信號，判斷該樁28.0～32.0m處樁身混凝土嚴(yán)重離析，不合格樁。

由反射波法測得的時域曲線圖可看出，該樁樁頂下32.0m處有與入射波同相位的明顯反射波，判斷為該處樁身混凝土嚴(yán)重離析，與聲波透射法檢測結(jié)果基本吻合。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：聲波透射法；基樁檢測； 應(yīng)用研究；

中圖分類號：C35文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1.聲波透射法在基樁檢測的應(yīng)用的基本概念

在目前的生產(chǎn)實(shí)踐中，對基樁進(jìn)行檢測時主要從基樁的完整程度與基樁的承載能力兩個方面進(jìn)行。一般來說，如果基樁的完整程度能夠達(dá)到設(shè)計要求，那么基樁的承載能力應(yīng)該亦能符合要求；但是如果反過來，基樁的承載力可以達(dá)到設(shè)計要求，那么基樁的完整程度不一定能符合標(biāo)準(zhǔn)。所以，在對基樁進(jìn)行檢測時，對其的完整程度進(jìn)行檢測是一個非常重要的步驟。一般來說，對基樁的完整程度檢測有鉆芯法與聲波透射法這兩種方法。這兩種檢測方法比較而言，鉆芯法的優(yōu)勢是檢測結(jié)果較為直觀可信。但是相對的，這種方法的劣勢也是較為明顯的，那就是鉆芯法只能夠局部的反應(yīng)基樁內(nèi)部的狀況，不具有代表性，此外，由于基樁的長度、基樁上存在的不能用鉆芯法檢測的盲區(qū)以及基樁自身存在的一些隱性缺陷，直接導(dǎo)致這種檢測方法檢測出的結(jié)果布局說服力。與此相反的是，聲波檢測法雖然較為復(fù)雜，但是其極高的準(zhǔn)確率使得其在很多的工程實(shí)踐中得到工程人員的青睞。

2.聲波透射法檢測基樁的基本原理和檢測方法

2.1聲波透射法的基本原理

運(yùn)用聲波透射法檢測基樁時，應(yīng)預(yù)先在那些需檢查的基樁內(nèi)豎直安裝適量的聲測管，保證聲測管是相互平行的。在檢測時，先將收發(fā)換能器和超聲波發(fā)射器安置在預(yù)先安裝好的聲測管中，然后再在聲測管中注入適量的清水，再由超聲波發(fā)射器發(fā)射出超聲波，發(fā)出的超聲波將穿過那些等待檢測基樁表面上的混凝土，然后被預(yù)先安裝好的聲測管檢測到。由于基樁中的混凝土的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)呈多孔不均勻，超聲波在穿過它時會發(fā)生一定程度的折射、反射與繞射，這造成的結(jié)果就是發(fā)射出的超聲波的幅度、聲速以及波形都發(fā)生了一定程度的變化，發(fā)生的這些變化反過來可以印證基樁的完整性是否達(dá)到設(shè)計要求。接下來，進(jìn)行檢測的過程人員便可以根據(jù)接收到的聲波的幅度、聲速以及波形對集裝袋完整性進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的研究分析。

2.2用聲波透射法檢測基樁的方式與檢測基樁的儀器

在運(yùn)用聲波透射法對基樁進(jìn)行檢測時，檢測孔的常用的方式一般有檢測單孔、檢測雙孔以及檢測樁外孔；檢測探頭降升的常用方式有同步水平方式、同步高差方式以及重疊聲陰影方式與扇形掃射方式。

2.3基樁完整程度的檢測

基樁完整程度的檢測包括基樁自身完整程度的檢測與組成基樁的混凝土缺陷的檢測。

基樁自身完整程度的檢測。檢測基樁自身的完整程度時，主要是依靠對聲速、波幅以及K?ΔT圖像的分析。分析聲速時，應(yīng)先求出平均聲速，再用平均聲速與其兩倍的標(biāo)準(zhǔn)差做差，從而判斷是有否存在問題的臨界值。分析波幅時，由于波幅對于基樁中存在的微小缺陷十分敏感，再求出接收的波幅的能量的平均值后，用平均值的二分之一的大小來對基樁的完整程度進(jìn)行評估。 分析K?ΔT圖像時，應(yīng)先取高程與聲波圖像上的任意兩點(diǎn)，求出該圖線的斜率K的大小，再用K與ΔT做積，對求出的K?ΔT進(jìn)行分析，繼而判斷基樁的完整程度。

混凝土缺陷的檢測。一般來說，對混凝土缺陷檢測時主要是利用聲波的聲速、頻率、波幅以及波形所表現(xiàn)出的各個特點(diǎn)來進(jìn)行分析研究。在實(shí)際的研究分析中，不能單純的只是依靠對聲波各個特性的分析來確定混凝土中是否存在缺陷。由于聲速的大小與混凝土的彈性程度有直接關(guān)系，聲波的波幅的形狀和混凝土彈性程度有直接關(guān)系，所以通過對聲速各個指標(biāo)的分析能夠?yàn)榛炷寥毕莸臋z測得出較為合理科學(xué)的結(jié)果。對混凝土缺陷的檢測的實(shí)際操作步驟簡單的可以劃分為一下五步：

（1）運(yùn)用平測的方式對基樁各個需要檢查的剖面仔細(xì)的進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查；

（2）將檢查的結(jié)果記錄下來并進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的分析，從而確定是否存在異常情況的剖面；

（3）如果在以上的檢查步驟中發(fā)現(xiàn)存在異常情況的剖面，就對那些剖面在進(jìn)行更加系統(tǒng)更加全面的檢查；

（4）將各個剖面的檢查結(jié)果進(jìn)行綜合，從而推斷出基樁中混凝土的缺陷狀況；

（5）得出既莊重混凝土的缺陷狀況的數(shù)據(jù)后，用這些數(shù)據(jù)對自己裝的完整程度進(jìn)行評估。

2.4對基樁中混凝土質(zhì)量評估方法的缺陷

根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，在對基樁的完整程度進(jìn)行評估時依據(jù)基樁自身是否有缺陷和缺陷的程度深淺，可以將基樁的完整程度劃分為A、B、C、D四個等級。此外，還可以根據(jù)基樁中存在異常狀況的剖面的分布情況來對基樁的完整程度的類別進(jìn)行劃分。但是，毫無疑問，混凝土是由多種不同材料復(fù)合而成，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在多種不同的界面，再由于外界地理、氣候等各方面因素的影響，導(dǎo)致在對基樁的混凝土缺陷的檢測當(dāng)中，或多或少的都會存在因這些因素形成的有異常情況出現(xiàn)的剖面。所以，在實(shí)際的檢測過程當(dāng)中不能只是單純的按照上訴的那些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，如果生搬硬套，即使在檢測中出現(xiàn)A類基樁，但是實(shí)際上卻是相差甚遠(yuǎn)，甚至可能連B類的要求都難以達(dá)到。所以在實(shí)際的生產(chǎn)操作中，應(yīng)綜合聲波各項(xiàng)特性的數(shù)據(jù)與混凝土正常的偏離情況以及異常剖面所呈現(xiàn)的波形與混凝土正常情況下呈現(xiàn)的波形進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而對基樁中的混凝土的質(zhì)量作出正確的評估。

3.運(yùn)用聲波透射法檢測基樁的實(shí)例研究

菏澤市某一大型結(jié)構(gòu)物的基樁是用鉆孔的方式灌注的，該結(jié)構(gòu)物的基樁長度為63m,基樁的直徑為1800mm。在對結(jié)構(gòu)物基樁的完整程度進(jìn)行檢測時采用的是當(dāng)今最為先進(jìn)的非金屬材料的超聲波檢測器。進(jìn)行檢測前，在預(yù)先確定好的基樁中埋下四根檢測管，四根檢測管的擺放是呈正方形的，并同時保證它們是相互平行放置的。然后再在檢測管中注入足夠的清水，然后進(jìn)行檢測。在進(jìn)行檢測的時候，應(yīng)采用細(xì)測與普查相互結(jié)合的方式。在進(jìn)行普查時，一般運(yùn)用的方式是對測法，測量時兩個點(diǎn)的間距應(yīng)保持在0.25m，在移動時應(yīng)該讓兩個測點(diǎn)以相同的高度進(jìn)行等距的移動，在測試的過程中認(rèn)真記錄各個聲學(xué)數(shù)據(jù)以及換能器所在的不同的深度。如果在檢測的過程中出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)，那么就應(yīng)該對那些出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的測量點(diǎn)進(jìn)行更加精確的測量。

綜合各個剖面的檢測情況可以發(fā)現(xiàn)，在基樁的樁頂下方PSD圖線發(fā)生了非常明顯的突變，聲波的波形已經(jīng)發(fā)生很大程度的扭曲，呈現(xiàn)為喇叭形。之后，施工單位針對出現(xiàn)的狀況對那些基樁鉆孔、取芯，得到的檢測結(jié)果和超聲波的檢測結(jié)果相同。施工方在經(jīng)過認(rèn)真的討論研究后，對那些存在缺陷的地方進(jìn)行了切割、壓漿的處理，在處理后再次對其進(jìn)行檢測，通過對聲波各個指標(biāo)的分析，檢測結(jié)果與上次檢測結(jié)果大同小異。施工方仔細(xì)分析整個過程，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)錯誤的原因是因?yàn)樵谑┕み^程中灌注的不連續(xù)造成的，即也就是因?yàn)槭┕さ倪^程中停歇的時間過長導(dǎo)致基樁的某些薄弱地方出現(xiàn)缺陷。在該大型結(jié)構(gòu)物的建設(shè)過程中，運(yùn)用聲波透射法可以及時的排除基樁中可能存在的問題，從而保證整個結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量能夠符合預(yù)期的要求。

4.結(jié)語

在基樁的檢測中用聲波透射法，能夠較為精準(zhǔn)的判斷基樁中是否存在缺陷。筆者相信，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，檢測基樁的方法將會不斷完善，檢測儀器也將更加精密，聲波透射法在基樁的檢測中將會作出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李志明；聲波透射法在基樁檢測的基本原理[J]；巖土工程界；2002(09).

篇9

關(guān)鍵詞：超聲法;混凝土缺陷;檢測

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1超聲波檢測混凝土缺陷的基本原理

采用超聲脈沖波檢測混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的基本原理是,利用脈沖波在技術(shù)條件相同(指混凝土的原材料、配合比、齡期和測試距離一致)的混凝土中傳播的時間(或速度)、接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的相對變化,來判定混凝土的缺陷。由于超聲脈沖波傳播速度的快慢,與混凝土的密實(shí)程度有直接關(guān)系,對于原材料、配合比、齡期及測試距離一定的混凝土來說,聲速高則混凝土密實(shí),相反則混凝土不密實(shí)。當(dāng)有空洞或裂縫存在時,便破壞了混凝土的整體性,超聲脈沖波只能繞過裂縫或空洞傳播到接收換能器,因此傳播路程增大,測得的聲時必然偏長或聲速降低。另外,由于空氣的聲阻抗率遠(yuǎn)小于混凝土的聲阻抗率,脈沖波在混凝土中傳播時,遇著蜂窩、空洞或裂縫等缺陷,便在缺陷界面發(fā)生反射和散射,聲能被衰減,其中頻率較高的成分衰減更快,因此接收信號的波幅明顯降低,頻率明顯減小或者頻率譜中高頻成分明顯減少。再者經(jīng)缺陷反射或繞過缺陷傳播的脈沖波信號與直達(dá)波信號之間存在聲程和相位差,疊加后互相干擾,致使接收信號的波形發(fā)生畸變。根據(jù)以上原理,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、判別其缺陷的位置和范圍,或者估算缺陷的尺寸。

2 超聲波在混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測中的應(yīng)用

土木工程無損檢測技術(shù)有助于評估新舊建筑物的穩(wěn)定性和整體性，能夠?qū)π屡f建筑物整體或部分作質(zhì)量狀態(tài)監(jiān)視，能夠用來估計建筑材料和結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和性能。

2.1 超聲波對混凝土裂縫深度的檢測

由于施工不慎混凝土未搗實(shí)、施工中因溫度變形和干燥收縮、早期施工過載以及混凝土承載后產(chǎn)生的受力損傷等都會形成裂縫，利用超聲儀可以檢測出上述裂縫的開展深度及以后的開展情況，其所用的方法主要包括雙面檢測法和單面檢測法。

2.1.1 雙面檢測法。雙面檢測法是當(dāng)構(gòu)件截面不大，而構(gòu)件的兩個側(cè)面都能安放探頭(發(fā)射探頭、接收探頭)時，直接探測裂縫的一種方法。如圖1所示，探頭分別置于1、2、3、4、5、6各對跨縫點(diǎn)。當(dāng)發(fā)射、接收探頭在構(gòu)件兩側(cè)面相對位置移動時，測出不同位置的聲波傳播時間，量得聲路的長度(各測點(diǎn)到裂縫截面邊緣的水平距離)，從b-t關(guān)系曲線的突然轉(zhuǎn)折處，即時間從變化轉(zhuǎn)為平穩(wěn)的過渡點(diǎn)，就是所要測的裂縫深度A。然而在通常的工程結(jié)構(gòu)中很少有滿足上述條件的，因而此種方法雖簡單，但具體操作時卻不一定可行。

2.1.2 單面檢測法。單面檢測法是當(dāng)構(gòu)件的截面很大或只有開裂的一個表面能夠安放探頭時沿面檢測裂縫的一種方法。公路橋梁上的主梁裂縫由于條件的限制，其探測基本上也以單面法為多。對于單面檢測法，最常用的方法要算tc―to法和BS4408標(biāo)準(zhǔn)方法，另外的方法還包括表面波的傳播聲時測量裂縫深度、利用超聲波首波相位變化的方法檢測裂縫深度、沖擊回波法檢測裂縫深度等，這里主要介紹一下tc―to法。如圖2所示，首先在裂縫附近完好的表面，選擇一定的長度工作為校準(zhǔn)距離，設(shè)這段距離為2a，在這段距離的兩端安放探頭，測出聲波通過2a的時間為tc，再將發(fā)射與接收探頭安放在裂縫兩側(cè)，并使兩個探頭至裂縫的距離都為a，測得通過裂縫處聲波的傳播時間：tc，如果裂縫與表面正交，以聲波通過前后兩處混凝土所傳播的速度相等為條件，很容易推導(dǎo)出混凝土裂縫深度的計算公式：d=a[(tc/to)2-1]0.5在《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》(CECS21：2000)中對上述的tc―to法加以了改進(jìn)，即在不跨縫進(jìn)行聲時測量時，將T和R換能器置于裂縫附近同一側(cè)，使其內(nèi)邊距分別等于50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm共6個點(diǎn)，讀取這時的聲時值(to)1，由此可以畫出相應(yīng)的時－距坐標(biāo)圖。然后在跨縫進(jìn)行聲時測量時，取同樣距離的6個點(diǎn)，相應(yīng)讀出這時的聲時值(t)1，再根據(jù)相應(yīng)的公式求出每個測點(diǎn)所對應(yīng)的裂 縫 深 度值，最后取其平均值，這樣做主要是因?yàn)樘筋^聲源并不是在探頭中心點(diǎn)位置，通過上述方法可以求出聲源的確切位置。

2.2 超聲波對混凝土的不密實(shí)區(qū)及其空洞的檢測。超聲波檢測混凝土內(nèi)部不密實(shí)區(qū)及其空洞的原理就是當(dāng)發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波遇到空洞時，聲波就產(chǎn)生反射使一部分能量衰減，另一部分將繞過空洞沿著孔壁傳播，并最終將被安放在另一頭的接收探頭所接收，從而從超聲儀上讀出的時間與同類材料相同距離下的正常溫凝土?xí)兴顒e。通過各測點(diǎn)時間讀數(shù)的變化情況以及超聲振幅、波形的變化，就可以推測混凝土內(nèi)部空洞的大致尺寸，通常以該空洞的最大內(nèi)徑來表示。這里要注意的一點(diǎn)就是首先要用其它方法判斷該混凝土內(nèi)部是空洞還是缺陷，然后再進(jìn)行下一步操作。在具體對混凝土空洞檢測過程中需要布置大量的測點(diǎn)，如果該混凝土結(jié)構(gòu)材料有兩對平行測試面，用對測法即可；如果只有一對互相平行的測試面，應(yīng)在對測的基礎(chǔ)上還要進(jìn)行交叉斜測，同時對可疑數(shù)據(jù)點(diǎn)區(qū)段內(nèi)應(yīng)加密測點(diǎn)。

3檢測數(shù)據(jù)處理及判斷

由于混凝土本身的不均勻性,即使是沒有缺陷的混凝土,測得的聲時、波幅等參數(shù)值也會在一定范圍波動,更何況混凝土原材料品種、用量及混凝土的濕度和測距等都不同程度地影響到聲學(xué)參數(shù)值;因此,不可能確定一個固定的臨界指標(biāo)作為判斷缺陷的標(biāo)準(zhǔn),一般都利用統(tǒng)計方法進(jìn)行判別。

統(tǒng)計學(xué)方法的基本思想是:給定一置信概率(如0.99或0.95),并確定一個相應(yīng)的置信范圍(如mx±λ1?Sx),凡超過這個范圍的觀測值,就認(rèn)為它是由于觀測失誤或者是被測對象性質(zhì)改變所造成的異常值。如果在一系列觀測值中混有異常值,必然歪曲試驗(yàn)結(jié)果,為了能真實(shí)地反映被測對象,應(yīng)剔除測試數(shù)據(jù)中的異常值。

在超聲檢測中,凡遇著讀數(shù)異常的測點(diǎn),一般都要檢查其表面是否平整、干凈或是否存在別的干擾因素,必要時還要加密測點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測試。因此,應(yīng)該說不存在觀測失誤的問題,出現(xiàn)的異常測值,必然是混凝土本身性質(zhì)改變所致。這就是利用統(tǒng)計學(xué)方法判定混凝土內(nèi)部存在不密實(shí)和空洞的基本思想。

4 注意事項(xiàng)

1）在固定波幅下進(jìn)行聲時測讀:在檢測時，應(yīng)將儀器首波幅度調(diào)整到一定高度再進(jìn)行聲時測讀。 因?yàn)橛袩o缺陷的混凝土波幅差異較大，且在同一測試條件下聲時測讀值隨著首波幅度降低而增大, 所以為了使聲時測值具有可比性，各測點(diǎn)都應(yīng)將首波波幅調(diào)整到一定高度再進(jìn)行聲時測讀。

2）在保持最佳耦合狀態(tài)下進(jìn)行聲時測讀:在檢測時，應(yīng)反復(fù)移動換能器至首波幅度達(dá)到最高再進(jìn)行讀數(shù)。 當(dāng)出現(xiàn)移動換能器，波幅降低的情況時，應(yīng)檢查測點(diǎn)表面是否平整或耦合層中是否墊有砂礫等臟物，待排除干擾后再進(jìn)行波幅測讀。 因?yàn)闄z測時換能器的耦合狀態(tài)是否良好對波幅測量值影響很大，所以檢測時，應(yīng)盡量保證換能器的耦合狀態(tài)良好。

3）在保持首波不畸變及前三個波不截幅的條件下測量主頻率:模擬式混凝土超聲儀是通過測量首波周期或半周期來計算頻率值,如果首波發(fā)生畸變，測試結(jié)果誤差較大。 智能式混凝土超聲儀一般是采用前三個波進(jìn)行頻率值判讀， 如果這些波被截幅，頻率值判讀結(jié)果將會產(chǎn)生較大誤差。 所以檢測時，應(yīng)在保持首波不畸變及前三個波不截幅的條件下測量主頻率，以確保檢測的準(zhǔn)確性。

5.結(jié)束語

對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土進(jìn)行不密實(shí)區(qū)和空洞缺陷檢測,不僅在監(jiān)控混凝土的施工質(zhì)量、消除工程隱患、加快施工進(jìn)度等方面具有很重要的意義,而且對長久使用中的工程結(jié)構(gòu)物進(jìn)行質(zhì)量鑒定,以便確定繼續(xù)使用還是加固改造或者是推倒重新修建,也具有決定性的作用。超聲波檢測是工程中檢測混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞的較常用的一種方法,本文結(jié)合作者的工作認(rèn)識,從超聲檢測原理、方法出發(fā) ,詳細(xì)闡述了構(gòu)件不密實(shí)區(qū)空洞檢測的數(shù)據(jù)處理技術(shù),以供同行參考。

參考文獻(xiàn)

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篇10

【關(guān)鍵詞】超聲波 土木工程 檢測

中圖分類號： S969.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、前言

超聲波檢測是超聲波無損檢測技術(shù)的一種，適用于工程施工過程質(zhì)量的監(jiān)測及工程竣工驗(yàn)收和結(jié)構(gòu)物使用期間質(zhì)量的鑒定。常用穿透法，即一側(cè)發(fā)射超聲脈沖波另一側(cè)接收通過被測物后的超聲波。準(zhǔn)確測定聲速、首波幅度和波形，通過綜合分析其大小及變化，可以推斷混凝土的性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其組成情況，為解決工程問題提供可靠的依據(jù)。

二、超聲檢測的基本原理及其優(yōu)點(diǎn)

超聲檢測技術(shù)是利用頻率很高的超聲波(一般為10～250kHz)作為信息的載體，對混凝土構(gòu)件進(jìn)行探測，測量超聲脈沖縱波在結(jié)構(gòu)混凝土中的傳播速度、首波幅度和接收信號頻率等聲學(xué)參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)的相對變化，判定混凝土中的缺陷情況。超聲波用于混凝土結(jié)構(gòu)檢測的優(yōu)點(diǎn)是檢測可靠，測定迅速，操作簡便，便于在現(xiàn)場使用，對系統(tǒng)不改變運(yùn)行狀態(tài)，另外研制成的儀器設(shè)備比較便宜，可用性好，壽命長，攜帶方便，所以應(yīng)用非常廣泛，將分別作一些簡單的介紹。

三、超聲檢測在土木工程中的應(yīng)用

1、檢測混凝土強(qiáng)度

包括測定混凝土結(jié)構(gòu)物現(xiàn)在強(qiáng)度及用于強(qiáng)度發(fā)展。變化有關(guān)的檢測眾所周知，超聲法檢測混凝土的強(qiáng)度基于混凝土強(qiáng)度R與超聲波在混凝土中的傳播速度V之間有較好的相關(guān)性。一般說來，混凝土強(qiáng)度越高，超聲波傳播速度越快。若預(yù)先建立強(qiáng)度R與聲速V之間的函數(shù)關(guān)系式R—R(V)，即所謂的測強(qiáng)曲線，則可根據(jù)在實(shí)體結(jié)構(gòu)物上測得聲速反推混凝土的強(qiáng)度、原材料、配合比和混凝土的養(yǎng)護(hù)條件和齡期對測強(qiáng)曲線的影響比較敏感。目前，用超聲脈沖法來推定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度主要有二個方法，即校準(zhǔn)曲線法和修正系數(shù)法。

（一）校準(zhǔn)曲線法

在試驗(yàn)室內(nèi)制定一定數(shù)量的立方塊，同時對試塊進(jìn)行測量聲速和用破損方法實(shí)測抗壓強(qiáng)度，然后建立強(qiáng)度R與聲速V的關(guān)系規(guī)律，可用GRAPH'ILX3L軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，這種方法，必須在混凝土的各種強(qiáng)度影響因素相同時，才能具有較高的精度。

（二）修正系數(shù)法

當(dāng)被測混凝土的各項(xiàng)技術(shù)條件與建立曲線的原始條件不符時，則采用修正系數(shù)法，這種方法是在用數(shù)理方法求出該曲線的回歸方程后，凡條件差異時，則乘以一定的修正系數(shù)加以修正。將超聲脈沖法與回彈法綜合使用超聲回彈綜合法，則既能反映混凝土的彈性，又能反映混凝土的塑性；既能反映表層狀態(tài)，又能反映內(nèi)部的構(gòu)造；自然能比較確切地反映混凝土的強(qiáng)度。我國已經(jīng)制定“超聲回彈綜合法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度規(guī)程”，對于新建筑物的混凝土檢測，超聲法都可應(yīng)用。日本在這方面曾經(jīng)采用縱波速度+橫波速度+縱波頻率+橫波頻率十縱波脈沖幅度+橫波脈沖幅度之和來綜合評定強(qiáng)度。目前。國家規(guī)范及各地區(qū)都建立了基準(zhǔn)測強(qiáng)曲線可供參考。但是應(yīng)該注意到建立基準(zhǔn)測強(qiáng)曲線時，混凝土試件是在不受力狀態(tài)下測得波速的，而實(shí)際工程中的構(gòu)件，則是處于不同的受力狀態(tài)，那么推定混凝土強(qiáng)度時，受力狀態(tài)下測得的波速是否需要修正，混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性的，彈性模量E隨應(yīng)力的增長而降低，而波速與E的關(guān)系則是混凝土超聲測強(qiáng)的基礎(chǔ)，經(jīng)做試驗(yàn)，得出波速對應(yīng)力的變化不敏感，當(dāng)應(yīng)力大于最大應(yīng)力的百分之七十時，波速才有較明顯的變化，因此對處于正常承載狀態(tài)的承力構(gòu)件，利用波速強(qiáng)度基準(zhǔn)曲線推測混凝土的強(qiáng)度無須修正。

2、混凝土內(nèi)部缺陷檢測

混凝土裂縫檢測

對于結(jié)構(gòu)混凝土開裂深度不大于500 mm的裂縫，可采用平測法或斜測法進(jìn)行檢測。

（一）單面平測法。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件只有一個表面可供檢測時，可采用單面平測法進(jìn)行裂縫深度的檢測。檢測時可在裂縫檢測部位以不同的測距同時按跨縫和不跨縫布置測點(diǎn)，分別測量超聲波從T到R的聲時值。將發(fā)射換能器T和接收換能器R以裂縫為對稱布置在裂縫的兩側(cè)，其距離為li，測得超聲波傳播的聲時為tio，再將換能器以相同的測距布置在裂縫同一側(cè)完好混凝土的表面，測得相應(yīng)的聲時為ti。

（二）雙面斜測法。

當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位具有兩個相互平行的測試表面(梁、板、柱等)時，可采用雙面斜測法測量裂縫深度。將T，R換能器分別置于對應(yīng)測點(diǎn)1，2，3⋯的位置，讀取相應(yīng)的聲時值ti和波幅值A(chǔ)及頻率值fi。當(dāng)T，R換能器的連線通過裂縫時，超聲波在裂縫的界面上產(chǎn)生很大的衰減，接收信號的波幅和頻率明顯降低。根據(jù)波幅和頻率的突變，可以判定裂縫的深度以及是否在平面方向貫通。

3、混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測

超聲檢測混凝土內(nèi)部的不密實(shí)區(qū)域或空洞的原理，是根據(jù)各測點(diǎn)的聲時(或聲速)、波幅或頻率值的相對變化確定異常測點(diǎn)的坐標(biāo)位置，從而判定缺陷的范圍。

檢測方法

（一）對測法。當(dāng)結(jié)構(gòu)具有兩對可=相平行的測試面時可采用對測法。在測區(qū)的兩對相互平行的測試面上，分別靦間距為200mm--300 mm的網(wǎng)格，確定出測點(diǎn)的位置。

（二）斜測法。對于只有一對相互平行的測試面可采用斜測法。即在測區(qū)的兩個相瓦平行的測試面上，分別繪出交叉測試的兩組測點(diǎn)位置.

（三）鉆孔法。當(dāng)結(jié)構(gòu)測試距離較大時，可在測區(qū)的適當(dāng)部位鉆出平行于結(jié)構(gòu)側(cè)面的測試孔，直徑范同為45 mm～50mm，其深度視測試需要決定。

4、數(shù)據(jù)處理與缺陷判定

數(shù)據(jù)處理：采用3a法則或蕭維納準(zhǔn)則等常用數(shù)值分析方法剔除異常數(shù)據(jù)。

缺陷判斷：當(dāng)測區(qū)中某些測點(diǎn)出現(xiàn)聲時延長(或聲速降低)、波幅降低、高頻部分明顯衰減的異常情況時，可結(jié)合異常點(diǎn)的分布及波形狀態(tài)確定混凝土內(nèi)部存在小密實(shí)區(qū)域和空洞的范圍。

5、檢測混凝土的厚度

混凝土結(jié)構(gòu)的破壞層厚度，路面厚度以及隧道噴錨支護(hù)混凝土厚度的測量，都是有重要意義和實(shí)用價值，當(dāng)前，超聲檢測混凝土的厚度主要有三種方法：一是窄脈沖探頭法；二是脈沖相關(guān)法測量底面反射波；三是用分離譜法增強(qiáng)底面反射信號。眾所周知，混凝土是非均勻介質(zhì)，特別是粗骨料的聲散射給檢測工作造成很大困難，所以超聲波法檢測混凝土的厚度是當(dāng)前國內(nèi)外正在研究的難題之一，研究內(nèi)容主要有兩個方面，即超聲換能器性能提高和信號處理方法，適合于混凝土檢測用的寬帶超聲換能器的研制，對提高底波反射信號的靈敏度是很重要的。如何排除或減少直達(dá)波和散射波的影響，提高反射波的識別能力，則是信號處理的內(nèi)容。國外學(xué)者TaknbayashiT和Ishida．等于1984年提出了用振動法測量厚度的方案，精度達(dá)到士5％，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不需要采用特制的超聲換能器，只要用普通高頻換能器作為發(fā)射探頭，低頻換能器作接收探頭，而采用互相關(guān)分析法，即可準(zhǔn)確找到反射波，且計算厚度與實(shí)際厚度的相對誤差小于2％，值得推廣使用。

結(jié)論

超聲波檢測方法是結(jié)構(gòu)無損檢測的重要手段。隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展和檢測設(shè)備的不斷進(jìn)步，超聲法在土木工程結(jié)構(gòu)無損檢測中的應(yīng)用越來越廣泛。為了充分發(fā)揮超聲法的優(yōu)勢，提高其在土木工程結(jié)構(gòu)無損檢測中的應(yīng)用前景，應(yīng)著重研究超聲法在強(qiáng)度檢測中的相關(guān)強(qiáng)度方程，制訂相關(guān)內(nèi)部缺陷檢測規(guī)范和試驗(yàn)操作規(guī)程，使超聲法在土木工程結(jié)構(gòu)無損檢測中的應(yīng)用更加規(guī)范化。

【參考文獻(xiàn)】

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