超聲法檢測(cè)混凝土缺陷的實(shí)驗(yàn)研究

范曉鵬+++杜秀麗

摘 要：文章通過超聲檢測(cè)儀，采用單面平測(cè)對(duì)試塊預(yù)制裂縫進(jìn)行檢測(cè)，其中單面平測(cè)分跨縫測(cè)量與不跨縫測(cè)量。在無缺陷情況下，超聲波在混凝土中傳播的聲時(shí)值隨著測(cè)距的增大而增大的。通過分析，表明通過超聲波檢測(cè)儀器也可以檢測(cè)混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣，是否密實(shí)等特征。

關(guān)鍵詞：超聲法檢測(cè)；混凝土；缺陷

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無損檢測(cè)混凝土施工質(zhì)量的技術(shù)也越來越先進(jìn)?；炷翝仓髮?duì)其內(nèi)部的密實(shí)性或裂縫檢測(cè)技術(shù)分為有損檢測(cè)和無損檢測(cè)，其中有損檢測(cè)是對(duì)所檢測(cè)的構(gòu)件進(jìn)行破壞而觀察內(nèi)部缺陷情況，無損檢測(cè)技術(shù)通過現(xiàn)代科技產(chǎn)品在不破壞原結(jié)構(gòu)的情況下觀察其內(nèi)部缺陷情況。目前針對(duì)混凝土的無損檢測(cè)技術(shù)包括回彈法、超聲法、沖擊回波法和探地雷達(dá)法等[1]-[3]。

1 實(shí)驗(yàn)原理

超聲波在不同的介質(zhì)中傳播時(shí)，將產(chǎn)生反射、折射、散射、繞射和衰減等現(xiàn)象，接收換能器上接收的超聲波信號(hào)的聲時(shí)、振幅、波形或頻率發(fā)生了相應(yīng)的變化。超聲波在混凝土傳播過程中遇到裂縫，也將產(chǎn)生反射、折射、繞射等物理現(xiàn)象，超聲波聲時(shí)延長(zhǎng)，根據(jù)聲時(shí)的變化推測(cè)裂縫的深度。接收到的波形圖中首波為幅度相對(duì)較小的縱波，隨后為波幅較大的橫波，最后為波幅最大的面波。利用超聲波檢測(cè)混凝土構(gòu)件裂縫深度的關(guān)鍵：一方面是確定首波的到達(dá)時(shí)間；另一方面是確定超聲波的類型。

2 實(shí)驗(yàn)方法

采用單面平測(cè)對(duì)試塊預(yù)制裂縫進(jìn)行檢測(cè)，其中單面平測(cè)分跨縫測(cè)量與不跨縫測(cè)量。平測(cè)時(shí)超聲波沿檢測(cè)面?zhèn)鞑?，檢測(cè)面狀況不同必然會(huì)對(duì)超聲聲速產(chǎn)生影響。為分析不同檢測(cè)面對(duì)平測(cè)超聲聲速的影響，對(duì)同一混凝土試件的澆筑中間頂面進(jìn)行超聲聲速的平測(cè)。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料

檢測(cè)儀器采用由北京大地科技有限公司生產(chǎn)的DJUS-05非金屬超聲儀。另外，還需要攪拌機(jī)、磅秤（稱量50kg）、天平（稱量5kg）、量筒（200mL、100mL各一只）、拌板（1.5m×2.0m左右）、拌鏟、盛器、抹布、鑷子、刀子、砂紙、坍落度桶，千斤頂、混凝土打磨機(jī)、水泥、沙、石子、水、木片和凡士林等設(shè)備和材料。

2.2 裂縫設(shè)置及試件尺寸

橫向裂縫設(shè)置于距邊緣500mm處，裂縫用木片來模擬，尺寸70mm×150mm×1mm，一道橫向裂縫，多道橫向裂縫設(shè)置于中心處相鄰縫間距為50mm，尺寸70mm×150mm×1mm。

試件尺寸及裂縫設(shè)置如表1所示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

單面平測(cè)法通過不跨縫測(cè)量出超聲波在混凝土中正常傳播，然后與跨縫測(cè)量時(shí)的聲時(shí)值進(jìn)行比較，各個(gè)試塊分析計(jì)算結(jié)果如下：

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算得到以上各個(gè)試塊裂縫深度實(shí)測(cè)值與理論值的比較圖。綜合以上分析圖表知，所測(cè)得各個(gè)裂縫深度均在理論值附近上下波動(dòng)，其中頂面正裂縫因?yàn)榱芽p周圍混凝土較均勻，計(jì)算所得裂縫深度平均值與理論值相比，誤差較小，均在10%之內(nèi)。

4 結(jié)束語

通過分析，可以看出混凝土內(nèi)部由于是混合了砂、石子及幾種水泥水化反應(yīng)而生成的硅酸鹽與碳酸鹽，所形成的界面復(fù)雜，可使超聲波在混凝土中的傳播路徑曲折交錯(cuò)，但是在無缺陷情況下，超聲波在混凝土中傳播的聲時(shí)值基本隨著測(cè)距的增大而增大的；而當(dāng)存在裂縫時(shí)，超聲波不得不采取“繞路”的方式來通過缺陷區(qū)域，這就造成了聲時(shí)值的增大。另外通過對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)分析計(jì)算知，當(dāng)裂縫設(shè)置在素混凝土試塊頂面時(shí)，頂面裂縫試塊的聲時(shí)值較大。通過以上分析，表明通過超聲波檢測(cè)儀器也可以檢測(cè)混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣，是否密實(shí)等特征。

參考文獻(xiàn)

[1]郭偉玲，劉軍.超聲波平測(cè)法檢測(cè)混凝土裂縫深度[J].四川建筑科學(xué)研究，2014（6）：91-93.

[2]王穎軼，左自波.超聲波法在檢測(cè)導(dǎo)堤表面混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（7）：988-992.

[3]劉文田，張占鋒.鋼管混凝土質(zhì)量超聲波無損檢測(cè)技術(shù)研究[J].河南科學(xué)，2015（9）：1587-1591.