超聲波對測及數(shù)字成像在混凝土裂縫檢測中的應(yīng)用

陳金春

江蘇城工建設(shè)科技有限公司 江蘇 常州 213000

伴隨國民經(jīng)濟高速發(fā)展，我國在工程建設(shè)方面投入力度持續(xù)加大，并在一定程度上推動混凝土的廣泛應(yīng)用。但具體施工過程中，混凝土易因溫度差異、混凝土收縮、荷載過高及施工材料不達標等因素導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，影響工程質(zhì)量。為對工程質(zhì)量加以保障，針對混凝土裂縫現(xiàn)象應(yīng)予以及時處理，而行相應(yīng)處理前則需結(jié)合裂縫發(fā)育情況制定處理措施，此也為確保混凝土裂縫得以良好處理的重要前提，增強工程使用性能，保障工程質(zhì)量。

1.混凝土裂縫產(chǎn)生原因

混凝土裂縫產(chǎn)生原因主要可分為以下幾方面：一為因溫度差異所導(dǎo)致的裂縫。若混凝土內(nèi)部溫度過高，此時混凝土內(nèi)外部將會產(chǎn)生溫度差，導(dǎo)致溫度應(yīng)力產(chǎn)生，形成裂縫。此現(xiàn)象在天氣惡劣情況下尤為明顯，當外界溫度處于極低、極高狀態(tài)下，所形成的溫度應(yīng)力將會高于承載力，加劇裂縫形成，影響工程使用性能。二為因收縮所導(dǎo)致的裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)在硬化或凝固過程中易因養(yǎng)護條件及施工工藝等因素形成收縮裂縫，產(chǎn)生收縮應(yīng)力，加之受混凝土徐變影響，加大混凝土裂縫寬度。三為施工材料質(zhì)量不達標所導(dǎo)致的裂縫。因現(xiàn)階段施工過程中應(yīng)用的混凝土多為水、水泥、砂石等混合攪拌而成，而一旦其中所選取某項原材料質(zhì)量不達標，則會影響混凝土質(zhì)量，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。如混凝土配制過程中，若所選擇砂石過小、過大均會對施工造成影響。同時，攪拌過程中若水加入比例不合理，將會對混凝土強度產(chǎn)生直接影響。此外，若所選取砂石中含有較高含量的云母等礦物質(zhì)，也會對混凝土凝固性造成影響。四為荷載過高所導(dǎo)致的裂縫。工程施工過程中，若大型機械未合理放置，加之未注重預(yù)制結(jié)構(gòu)工藝，工程后期將會產(chǎn)生荷載力超標現(xiàn)象，易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。此外，若施工人員在施工過程中未嚴格遵循施工設(shè)計展開施工，也并未分析工程承載能力，理論計算、數(shù)據(jù)支持欠缺，也會加大后期承載力，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，影響工程質(zhì)量。

2.混凝土裂縫檢測流程設(shè)計

2.1 檢測布置

主機間右側(cè)端墻設(shè)置ZKJ01、ZKJ02兩個鉆孔，水平深度分別為28m、20m，同安裝間混凝土地面所形成的垂直距離分別為3.3m、9.6m，ZKJ01透過L3、L4、L7、L9裂縫形成投影，ZKJ02透過L2、L3、L4、L7裂縫形成投影。以鉆孔數(shù)字成像法展開鉆孔測試，檢測上述裂縫能否透過鉆孔。

安裝間地面L2裂縫周圍設(shè)置ZKJ03、ZKJ04、ZKJ05三個鉆孔，鉆孔深度均為6m，L2兩側(cè)分別設(shè)置ZKJ03、ZKJ04，ZKJ05與ZKJ04同側(cè)，兩鉆孔間間距為2m。以超聲波對測法、鉆孔數(shù)字成像法兩種方法檢測上述鉆孔，檢測L2深度狀態(tài)，詳細設(shè)置如圖1所示。

圖1 鉆孔設(shè)置示意圖

2.2 檢測結(jié)果分析

2.2.1 鉆孔數(shù)字成像

ZKJ01鉆孔檢測發(fā)現(xiàn)如下：發(fā)現(xiàn)3段寬度范圍為10.52cm-27.13cm的破碎，0m-3m孔深內(nèi)為破碎集中范圍，經(jīng)圖像表明為部分破碎，由此推測，為鉆孔時所產(chǎn)生的掉塊；4條節(jié)理，4.6°-2.1°為傾角范圍，可見為緩傾角節(jié)理，裂縫縫寬處于0.14cm-1.08cm間，可見為張開節(jié)理。ZKJ02鉆孔檢測發(fā)現(xiàn)如下：發(fā)現(xiàn)1條0.2cm寬度裂縫，呈85°傾角，1條19°緩傾角節(jié)理，裂縫縫寬為0.13cm。ZKJ03鉆孔檢測發(fā)現(xiàn)如下：發(fā)現(xiàn)5處寬度范圍為8.74cm-17.46cm的破碎；1條25.9°緩傾角張開節(jié)理，裂縫縫寬為0.21cm-0.28cm。ZKJ04鉆孔檢測發(fā)現(xiàn)如下：發(fā)現(xiàn)4段寬度范圍為9.12cm-27.37cm的破碎；2條29.7°緩傾角節(jié)理，裂縫寬度為0.13cm-0.41cm。ZKJ05鉆孔檢測發(fā)現(xiàn)如下：發(fā)現(xiàn)5段寬度范圍6.66cm-21.60cm的破碎；1條31.9°緩傾角節(jié)理，裂縫縫寬0.23-0.70cm。上述鉆孔均無陡傾角裂縫或節(jié)理。

2.2.2 超聲波對測法

分析鉆孔數(shù)字成像數(shù)據(jù)可見，ZKJ03、ZKJ04、ZKJ05鉆孔4m深度周圍存在1條水平發(fā)育破碎，當現(xiàn)場孔深高于4m時無法蓄水，因此，上述3組鉆孔超聲波對測法檢測范圍為4.0m-6.0m。ZKJ04及ZKJ05檢測發(fā)現(xiàn)：跨孔縱波波速處于5.40km/s-5.58km/s范圍內(nèi)，均值為5.49km/s；鉆孔振幅處于48.4dB-56.0dB范圍內(nèi)，均值為51.6dB。以整體視角分析而言，振幅值、波速值均未見大幅度變化，較為穩(wěn)定；同側(cè)跨孔范圍內(nèi)未見裂縫穿透，所收集振幅值可用作背景參考值。ZKJ03及ZKJ04檢測發(fā)現(xiàn)：跨孔縱波波速處于5.12km/s-5.28km/s范圍內(nèi)，均值5.23km/s；鉆孔振幅處于47.8dB-60.8dB范圍內(nèi)，均值53.3dB。以整體視角分析而言，振幅值、波速值均未見大幅度變化，較為穩(wěn)定，同背景參考值相較而言，未見顯著改變，由此判斷，跨孔4.0m-6.0m范圍內(nèi)未見裂縫穿透。

結(jié)束語：綜上所述，經(jīng)超聲波對測法、鉆孔數(shù)字成像法綜合應(yīng)用至混凝土裂縫檢測過程中，可對混凝土裂縫深度、裂縫發(fā)育情況予以準確測量，為科學(xué)高效混凝土裂縫處理措施的制定提供重要參考，確保混凝土裂縫得以良好處理，對工程質(zhì)量加以保障。同時，因上述兩種方法具備成本低廉、工期短及精度高等優(yōu)勢，在混凝土裂縫檢測中將得以廣泛應(yīng)用。