公路工程混凝土構件裂縫的超聲波單面平測法研究

汪傳勝

摘 要：改革開放以來，公路工程一直是我國重要發展的項目之一。混凝土是公路工程中的主要材料，具有高強耐久環保的特點，但由于施工不當、外力沖撞和自然災害等客觀原因，致使混凝土構件出現裂縫，產生安全隱患。本文詳細分析了公路工程混凝土構件裂縫出現的原因，并以為實例，探討超聲波單面平測法。

關鍵詞：公路工程;混凝土構件裂縫;超聲波檢測;單面平測法

公路工程使交通變得更加便利，是連接農村與城鎮的紐帶，讓農村生產發展水平得以改善，提高了人們的生活水平，促進社會經濟的發展。要及時檢測公路狀況，保證這條紐帶正常使用。因此，利用超聲波單面平測法檢測公路工程混凝土構件裂縫是必不可少的。

1 公路工程混凝土構件出現裂縫原因

公路工程中混凝土構件出現裂縫的原因主要有混凝土配比有偏差、施工不當、自然因素和外力沖撞等。

第一，混凝土是指將水泥、水、砂、石子、化學外加劑和礦物摻合料按一定配比混合，經過均勻攪拌而成的人造石材。不同工程所需混凝土類型不同，配比也不同，若在公路工程中混凝土按照其他配比進行調配，由其制作的混凝土構件荷載能力弱，在公路正式投入使用后，車輛在上面行駛，混凝土構件極易產生裂縫。

第二，公路工程大多都是露天工作，在天氣炎熱的狀況下，部分作業人員在施工過程中比較懶散，出現施工不當的現象，導致混凝土構件在后期出現裂縫。

第三，我國夏季是光照最強也是雨水天氣最多的季節。在陽光照射下，路面會發生干燥收縮的情況;下雨時，雨水會沒過路面，致使路面變得潮濕，這樣一冷一熱，一干一濕，裂縫便在混凝土構件中產生。

第四，修建公路是為了交通便利，各類型車輛都在路面上行駛。大型車輛自身體積大，再加上運送貨物的重量，總質量可達到十四噸以上?；炷翗嫾m然承重力較強，但總是被重力壓迫也會使其遭受破壞，因此，大型車輛經常行駛的路段混凝土構件易出現裂縫。此外，在大型車輛運送貨物時，由于貨物重量大，在剎車或轉彎過程中因為慣性意外掉落在路面上，路面受到大力撞擊也易導致混凝土構件出現裂縫。

2 超聲波單面平測法原理

超聲波單面平測法是指利用超聲波在混凝土構件中傳播產生的波動來判斷其中是否出現裂縫及裂縫深淺的方法，包括不跨裂縫的聲時測線和跨裂縫的聲時測線。

2.1 不跨裂縫的聲時測線

把兩個換能器放在裂縫的同一側，通過不斷縮短兩個換能器的內間距來獲取不同聲時，并繪制“時-距”坐標，故而了解裂縫情況。

2.2 跨裂縫的聲時測線

把兩個換能器對稱放在裂縫的兩側，通過不斷縮短兩個換能器的內間距來獲取不同聲時，按照公式計算裂縫深度[1]。

3 超聲波單面平測法檢測公路工程混凝土構件裂縫實例

3.1 工程概況

以某公路工程為例，該公路工程施工長度約為1 600米，分為160跨，每跨由10件混凝土構件組成。該構件混凝土強度等級為高級，安全性能為一級?，F該公路工程第四跨與第五跨混凝土構件出現裂縫，利用超聲波單面平測法檢測該構件裂縫深度與寬度。由于該路面表層涂有防火材料，檢測前工作人員除掉部分防火材料，確保超聲波能夠穿透混凝土，測到準確的數據。放置換能器時避開鋼筋的影響，并在換能器表面涂抹耦合劑，使其與混凝土表面完全貼合，測距以換能器內間距從長到短為基準。檢測結果為該路段混凝土構件裂縫深度為35毫米，寬度為41.7毫米。

3.2 不同檢測方法的選擇

第一，當預估混凝土構件裂縫深度小于等于60厘米且混凝土構件裂縫路段有且僅有一個可測表面時，采用超聲波單面平測法進行檢測，按照不跨縫聲時測線和跨縫聲時測線躲避鋼筋布置超聲測點，以不同的內間距進行檢測。

第二，當預估混凝土構件裂縫深度大于60厘米且裂縫出現在混凝土構件側面時，采用鉆孔壓水檢查法進行檢測。在裂縫兩側同時鉆孔，并向孔中注水，首先一級加壓，觀察裂縫是否漏水，若裂縫漏水則表明裂縫已到達鉆孔深度，檢查結束;若裂縫沒有漏水則繼續加壓，裂縫漏水表明裂縫已到達鉆孔深度，檢查結束。

由于鉆孔壓水檢查法應用限制較多，所以大部分混凝土構件裂縫檢測都采用超聲波單面平測法，檢測過程更方便快捷，對原有路面的傷害也最輕。

3.3 超聲波單面平測法應用中存在問題及解決辦法

超聲波單面平測法在檢測裂縫中是應用最多的方法之一，專家也經過一系列實驗最終總結出超聲波單面平測法的計算公式，但是在實際操作過程中，超聲波單面平測法仍存在著一些問題，具體表現在以下四個方面：

（1）超聲波單面平測法的計算公式是在混凝土構件裂縫與路面達成90度的情況下制定出來的，但混凝土構件裂縫的產生在實際中并不是與路面垂直，而是與路面成斜角關系，并且裂縫的走向是曲折的，導致超聲波回傳的數據不一致，嚴重影響測量精準度。而且目前超聲波單面平測法只能檢測深度小于等于60厘米的裂縫，超過60厘米深的裂縫應用此方法檢測也會出現檢測結果不標準的情況。

（2）在跨縫聲時測線方法中，超聲波單面平測法的計算公式的使用前提是兩個換能器分別在混凝土構件裂縫兩側并且要求換能器位置是對稱的，但在實際檢測中，由于出現裂縫位置等客觀原因，兩個換能器無法保證一直對稱，因而最終計算結果會與實際出現偏差。

（3）部分公路工程如橋梁等，路面結構中除了混凝土外還有鋼筋，在超聲波單面平測法進行檢測時，超聲波易直接通過鋼筋傳播，而超聲波在鋼筋的傳播速度是混凝土傳播速度的1.5倍左右，使最終計算結果與實際偏差較大。如果鋼筋與超聲波呈九十度，影響較小，可以忽略不計;若鋼筋與超聲波平行，影響較大，所以在檢測時，要盡量避開鋼筋。

（4）混凝土的基本組成部分是水泥，水泥中易產生氣泡，當外力撞擊路面或者受到冷熱溫度的影響時，這些氣泡會膨脹或者收縮，導致混凝土構件出現裂縫。此時由于混凝土內部氣泡處于非正常狀態，導致超聲波單面平測法檢測的結果不準確。

對于上述四個問題，相應給出了解決措施：

（1）加深對于混凝土構件裂縫與路面成夾角方面的研究，通過反復實驗計算，得出新的計算公式，使工作人員在現場勘查裂縫后，根據裂縫存在形態選擇合適的計算公式算出裂縫深度，對后續修補工作提供更精準的數據。

（2）針對超聲波單面平測法深度限制的問題，要通過科學技術突破限制，讓這種對路面傷害低的方法得以廣泛應用。

（3）在檢測前，通過鋼筋檢測儀器先探測檢測路段是否存在鋼筋以及鋼筋的具體位置，用粉筆在路面進行標注。檢測時，把換能器避開鋼筋放置，盡可能減小鋼筋對超聲波的影響。

（4）由于外力和溫度的影響，混凝土構件內部的穩定性會受到影響，在檢測前，利用科學手段，使檢測路段恢復穩定狀態，減少檢測時的誤差[2]。

4 結束論

綜上所述，超聲波單面平測法是檢測混凝土構件裂縫的有效方法，能夠較好的測量出裂縫深度，檢測公路工程是否存在安全隱患，同時也為施工人員進行修補作業提供準確診斷。科技在不斷進步，超聲波單面平測法也在逐漸優化，未來會為混凝土構件提供更精準的檢測。

參考文獻：

[1]候躍敏，王彥偉.超聲平測法在混凝土裂縫檢測中的應用研究[J].中國建筑金屬結構，2020（9）：94-95.

[2]余園園，姜屏.表面平測法檢測混凝土裂縫深度試驗及問題分析[J].土木工程，2019（9）：6.