淺談超聲波在土木工程無損檢測中的應(yīng)用

1、淺談超聲波在土木工程無損檢測中的應(yīng)用淺談超聲波在土木工程無損檢測中的應(yīng)用1.引言超聲波常常被用于監(jiān)測工程施工過程的質(zhì)量和驗收工程，在土木工程中我們用的最多的就是穿透法，通過準確的測定首波波形和幅度、聲速，再綜合分析其變化及大小，可以推測混凝土的內(nèi)部構(gòu)造、性能及其組成情況，替處理一些工程問題提供有效的根據(jù)。在土木工程中，澆筑振搗混凝土構(gòu)造時，往往由于不當?shù)牟僮髟斐蓸?gòu)造內(nèi)部出現(xiàn)一些缺陷，因為混凝土的質(zhì)量問題往往會對混凝土構(gòu)造的使用產(chǎn)生影響，所以我們越來越重視控制混凝土的澆筑質(zhì)量，控制混凝土質(zhì)量的手段之一就是運用超聲波無損檢測技術(shù)。下文中筆者結(jié)合自己多年的工作經(jīng)歷闡述了土木工程中超聲波無損檢測技術(shù)原

2、理，同時通過闡述超聲回彈綜合法檢測混凝土強度、超聲波檢測混凝土構(gòu)造的內(nèi)部損傷或缺陷、檢測混凝土的厚度以及數(shù)據(jù)處理與缺陷斷定幾個方面分析了超聲波在土木工程無損檢測中的應(yīng)用，希望本文的分析研究可以給大家一些參考的地方。2.土木工程中超聲波無損檢測技術(shù)原理超聲波無損檢測技術(shù)是運用高頻率的超聲波通常為10250kHz當做信息載體，探測土木工程中的混凝土構(gòu)件，測量在構(gòu)造混凝土中超聲脈沖縱波的首波幅度、傳播速度和接收信號頻率等參數(shù)，并以這些參數(shù)的相對變動為根據(jù)判斷混凝土里面的缺陷情況。在混凝土中超聲波傳播的過程里，因為受到混凝土的彈模、密度的影響，超聲波傳播的速率一般會不一樣，彈模越大超聲波的波速也就越大

3、。超聲波在混凝土構(gòu)造內(nèi)部傳播時受到諸多因素的影響，比方粗骨料大孝水灰比、收縮徐變等，這些影響因素互相影響錯綜復(fù)雜，因此建立混凝土構(gòu)造強度和測量數(shù)據(jù)的關(guān)系時要略微調(diào)整一下參數(shù)。3.在土木工程中超聲波的應(yīng)用3.1超聲回彈綜合法檢測混凝土強度混凝土特性里的一個重要指標就是混凝土的強度，因此準確的檢測出混凝土的強度至關(guān)重要，由于超聲回彈綜合法具有操作簡單、檢測精度高等特點，因此在檢測混凝土強度時我們常常用到超聲回彈綜合法。超聲回彈綜合法綜合應(yīng)用了回彈法和超聲法。應(yīng)用這兩種方法的根本根據(jù)就是分析材料的強度和材料應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。超聲法可以通過超聲比反響材料的一些內(nèi)部構(gòu)造信息和彈性?；貜椃ú坏芊错懖牧系膹?/p>

4、性而且可以反響部分的塑性。超聲回彈綜合法不但可以提醒混凝土的外表特性，還可以全面反映出混凝土構(gòu)造內(nèi)部的狀況，在測定混凝土抗壓強度時，第一就是要選擇好測點，選好測點以后運用超聲回彈綜合法進展檢測，這種方法的關(guān)鍵目的就是得到測強曲線，也就是經(jīng)過統(tǒng)計分析外表回彈值、波速、抗壓強度這些參數(shù)的關(guān)系，詳細的操作步驟如下：1運用超聲檢測儀獲得在混凝土構(gòu)造中超聲波傳播的時間t；2測得在混凝土構(gòu)造中超聲波傳播的波速V；3測得外表回彈值R；4以所測得的混凝土外表回彈值R和超聲波速V計算混凝本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理土的抗壓強度。3.2超聲波檢測混凝土構(gòu)造的內(nèi)部損傷或缺陷混凝土構(gòu)造的內(nèi)部缺陷一般包括混凝土的不密

5、實、裂縫、空洞等。3.2.1檢測混凝土內(nèi)部的裂縫因為受到各種因素的影響，混凝土構(gòu)造構(gòu)件往往會出現(xiàn)裂縫，裂縫不僅僅會影響混凝土構(gòu)造的使用性能，也可能會影響混凝土構(gòu)造的壽命與平安。為了可以精準的測量混凝土內(nèi)部裂縫的走向及深度，檢測中常用的方法就是超聲脈沖法。當混凝土構(gòu)造的開裂深度不超過500時，我們一般運用雙面斜測法或單面平測法。3.2.1.1單面平測法當構(gòu)件或構(gòu)造只存在一個外表可提供檢測時，可運用單面平測法檢測混凝土內(nèi)部的裂縫深度。檢測過程中可在檢測裂縫部位以不同的測距同時按不跨縫和跨縫布置測點，分別測量超聲波從T到R的聲時值。將接收換能器R和發(fā)射換能器T以裂縫為對稱軸安置在裂縫的兩邊，其間隔

6、為L1，測得超聲波傳播的聲時為t0，再以一樣的測距在裂縫同一側(cè)完好混凝土的外表布置換能器，測得對應(yīng)的聲時為t1。3.2.1.2雙面斜測法當構(gòu)造的裂縫部位存在兩個互相平行的測試外表板、梁、柱等時，可以運用雙面斜測法進展裂縫深度的測量。在對應(yīng)測點1，2，3的位置分別放置T，R換能器，測得對應(yīng)的波幅值A(chǔ)和聲時值ti及頻率值fi。當R，T換能器的連線經(jīng)過裂縫時，在裂縫的界面上超聲波出現(xiàn)很大的衰減，接收信號的頻率和波幅大幅變校根據(jù)頻率和波幅的突變，可以得到裂縫的深度和裂縫是不是貫穿在平面方向。3.2.1.3確定裂縫深度的方法跨縫測量中，當出現(xiàn)首波反相時，通過該測點的數(shù)據(jù)及相鄰測距的亮點的測量數(shù)據(jù)按照一定

7、的方法計算hi，最后取三個測點的深度平均值作為裂縫深度；假設(shè)在測量中沒發(fā)現(xiàn)首波反相，需要計算第i點的計算深度及平均值，通過個測點的測距和平均深度的比較，假設(shè)測距小于裂縫深度平均值或者測距超過3倍的平均值，去掉這組數(shù)據(jù)，接著取余下的測點數(shù)據(jù)的平均值就好了。運用雙面斜測時，往往選擇互相平行的測量外表，經(jīng)過分析聲時、波幅和主頻的變化判斷出裂縫的連通情況及深度。3.2.2檢測空洞與不密實和射線方法相比較，超聲波檢測方法操作簡便，穿透才能強，儀器根本不受干擾等優(yōu)點，因此在混凝土的不密實檢測中廣泛應(yīng)用超聲波檢測法。目前我們常常運用超聲脈沖回波法PUE和超聲脈沖聲速法PUV來檢測空洞與不密實。PUV法的原理

8、就是發(fā)射脈沖信號，經(jīng)過測量信號透過混凝土構(gòu)造的時間來得到聲速。應(yīng)在混凝土構(gòu)造構(gòu)件的外表按網(wǎng)狀排布布置測點。經(jīng)過超聲波的有關(guān)參數(shù)和構(gòu)造構(gòu)件的集合特性或力學(xué)性能的聯(lián)絡(luò)，可以成功地測量構(gòu)件的空洞和不密實區(qū)域。PUE法工作的原理就是在混凝土構(gòu)造構(gòu)件的一側(cè)發(fā)射信號，經(jīng)過測量波傳播的時間及速度，可以準確的測量缺陷的性質(zhì)及位置。3.2.3檢測混凝土的厚度測量隧道噴錨支護混凝土厚度、路面厚度以及混凝土構(gòu)造的破壞層厚度，都具有非常重要的意義和實際價值，目前，檢測混凝土的厚度的方法往往有3種：一是脈沖相關(guān)法測量底面反射波；二是窄脈沖探頭法；三是用別離譜法加強底面反射信號。3.2.4缺陷斷定與數(shù)據(jù)處理3.2.4.1數(shù)據(jù)處理運用蕭維納準那么或3a法那么等常用的分析數(shù)值的方法除掉異常的數(shù)據(jù)。3.2.4.2缺陷判斷當測區(qū)中一些測點發(fā)生聲速降低或聲時延長、波幅變孝高頻部分顯著衰減的異常情況時，可根據(jù)異常點的波形狀態(tài)及分布來得到混凝土里面存在的空洞的范圍和小密實