第三節(jié)混凝土缺陷檢測(cè)

第二節(jié)

混凝土內(nèi)部缺陷檢測(cè)1.超聲法檢測(cè)混凝土缺陷2.不密實(shí)區(qū)和空洞檢測(cè)3.混凝土裂縫深度檢測(cè)1超聲法檢測(cè)混凝土缺陷㈠原理概述1基本原理超聲法檢測(cè)混凝土缺陷的基本原理就是，通過(guò)超聲波在混凝土中傳播后發(fā)生的波形變化、利用聲時(shí)(本質(zhì)是聲速)、頻率、波幅等參數(shù)的特征，來(lái)綜合分析判斷其內(nèi)部狀況。因?yàn)槌暶}沖渡傳播速度的快慢，與混凝土的密實(shí)程度有直接關(guān)系，對(duì)于技術(shù)條件相同的混凝土來(lái)說(shuō)，聲速高則混凝上密實(shí)，相反則混凝土不密實(shí)。當(dāng)有空洞、裂縫等缺陷存在時(shí)，破壞了混凝土的整體性，由于空氣的聲阻抗率遠(yuǎn)小于混凝土的聲阻抗率，超聲波遇到蜂窩、宅空洞或裂縫等缺陷時(shí)，會(huì)在缺陷界面發(fā)生反射和散射，因此傳播的路程會(huì)增大，測(cè)得的聲時(shí)會(huì)延長(zhǎng)，聲速會(huì)降低。其次，在缺陷界面超聲渡的聲能被衰減，其中頻率較高的部分衰減更快，因此接收信號(hào)的波幅明顯降低，頻率明顯減小或頻率譜中高頻成分明顯減少。再次，經(jīng)缺陷反射或繞過(guò)缺陷傳播的超聲渡信號(hào)與直達(dá)波信號(hào)之間存在相位差，疊加后互相干擾，致使接收信號(hào)的波形發(fā)生畸變。根據(jù)上述原理，在實(shí)際測(cè)試中，可以利用混凝土聲學(xué)參數(shù)測(cè)量值和相對(duì)變化綜合分析，判別混凝土缺陷的位置和范圍，或者估算缺陷的尺寸。聲時(shí)↑，波速↓2）首波波幅↓缺陷處聲學(xué)參數(shù)特征：4)波的傳播路徑復(fù)雜，各種波疊加造成波形畸變3)接收波主頻值↓1混凝土缺陷及裂縫探測(cè)的一般程序混凝土缺陷（包括不密實(shí)區(qū)和空洞、結(jié)合面質(zhì)量、表面損傷層）以及裂縫的檢測(cè)一般程序如下：（1）制訂測(cè)試方案收集資料，實(shí)地考察，制訂測(cè)試方案。視測(cè)試面情況及測(cè)距大小選擇平測(cè)法、對(duì)測(cè)法、斜測(cè)法或者鉆孔法。（2）儀器設(shè)備超聲儀及換能器應(yīng)滿足規(guī)范要求及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要。根據(jù)測(cè)試面情況選型式，測(cè)距選頻率。（3）對(duì)測(cè)試面或鉆孔的要求平面換能器要求混凝土表面平整、干凈。徑向換能器要求鉆孔或聲測(cè)管互相平行，直徑略大。（4）耦合條件平面換能器：與混凝土表面達(dá)到完全平面接觸，減小衰減。徑向換能器：孔（管）中注滿清水，換能器不偏斜。（5）測(cè)線布置尺寸較大測(cè)線疏一些，小構(gòu)件測(cè)線應(yīng)密一些；普測(cè)時(shí)測(cè)線疏一些，單方向?qū)y(cè)，有懷疑的區(qū)域密一些，進(jìn)一步斜測(cè)；平面檢測(cè)時(shí)，記錄各測(cè)點(diǎn)編號(hào)及位置；鉆孔檢測(cè)時(shí)，記錄各測(cè)點(diǎn)高程。（6）信號(hào)采集記錄聲時(shí)、振幅、頻率和波形這四個(gè)聲學(xué)參數(shù)。異常部位保存波形。（7）分析計(jì)算在現(xiàn)場(chǎng)初步分析，缺陷部位復(fù)測(cè)或詳測(cè)，室內(nèi)進(jìn)一步分析處理。1混凝土缺陷及裂縫探測(cè)的一般程序2不密實(shí)區(qū)和空洞檢測(cè)不密實(shí)區(qū)是指因振搗不夠、漏漿或離析等造成的蜂窩狀，或因缺少水泥形成的松散狀以及遭受意外損傷產(chǎn)生的疏松狀混凝土區(qū)域?？斩词侵敢?yàn)殇摻蠲芗炷翢o(wú)法振實(shí)，造成石子架空，或者在澆筑過(guò)程中混凝土中混入了聲阻抗較低的雜物（如泥塊、木塊、磚頭等）。2.1不密實(shí)區(qū)和空洞檢測(cè)測(cè)線布置1對(duì)測(cè)法適用于具有兩對(duì)平行測(cè)試面的結(jié)構(gòu)。在兩對(duì)平行的測(cè)試面上，畫出等間距的網(wǎng)格，網(wǎng)格間距0.2～1.0m，大型結(jié)構(gòu)物可適當(dāng)加大，編號(hào)確定對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置。

適用于只有一對(duì)平行測(cè)試面的結(jié)構(gòu)；測(cè)點(diǎn)間距同前。

2)斜測(cè)法2.1不密實(shí)區(qū)和空洞檢測(cè)測(cè)線布置斜測(cè)法立面圖3）鉆孔法適用于鉆孔或預(yù)埋管，孔距2-3m；測(cè)點(diǎn)間距0.2～0.5m；缺陷附近，測(cè)點(diǎn)加密。2.1不密實(shí)區(qū)和空洞檢測(cè)測(cè)線布置AB1.常規(guī)對(duì)測(cè)測(cè)點(diǎn)間距S(0.2:1.0m)2.局部加密對(duì)測(cè)S≤100mm3.A高B低斜測(cè)S同加密對(duì)測(cè)4.A低B高斜測(cè)S同加密對(duì)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)缺陷測(cè)試程序2.2缺陷分析方法異常測(cè)點(diǎn)判斷概率統(tǒng)計(jì)法缺陷范圍判斷陰影重疊法缺陷程度判斷層析成像法2.2

異常測(cè)點(diǎn)判斷——概率法南京水利科學(xué)研究院羅騏先教授提出，現(xiàn)已編入各類超聲檢測(cè)規(guī)范?；緲?gòu)想如下：正?；炷临|(zhì)量波動(dòng)是偶然誤差所引起，符合正態(tài)分布；缺陷是由過(guò)失誤差（漏振、漏漿、架空等）引起，不符合正態(tài)分布；找出一批檢測(cè)數(shù)據(jù)的臨界值，低于臨界值即缺陷異常點(diǎn)。2.2異常測(cè)點(diǎn)判斷——概率法對(duì)n

個(gè)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差s。

查表或計(jì)算P(1/n)的分位值ka

測(cè)點(diǎn)數(shù)不少于30個(gè)將所有測(cè)值按大小次序排列，即x1≥x2≥x3≥…

≥xn-1≥xn≥xn+1…，將排在后面明顯小的數(shù)據(jù)視為可疑，例如xn、xn+1…，先予舍棄，以剩下的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到一臨界值xL1。這時(shí)可能出現(xiàn)兩種情況：a)若xn-1＜xL，則將xn-1也舍掉，以其余的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算、判斷，以此類推，直到所舍棄的數(shù)據(jù)中最大的一個(gè)大于或等于臨界值為止，則這個(gè)最大值以后的數(shù)據(jù)為異常點(diǎn)。b)若xn-1＞

xL，則將xn納入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，將其余的數(shù)據(jù)舍棄，重新進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算、判斷，以此類推，直到所舍棄的數(shù)據(jù)中最大的一個(gè)小于臨界值為止，則這個(gè)所舍棄的最大值及其以后的數(shù)據(jù)為異常點(diǎn)。2.2

異常測(cè)點(diǎn)判斷——概率法2.2異常測(cè)點(diǎn)判斷——概率法序號(hào)12345678910t(us)106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6109.6110.4110.4序號(hào)11121314151617181920t(us)111.2111.4111.6111.8112.2112.4114.3114.6115.1115.8步驟1假設(shè)t16、……t20可疑，對(duì)t1～t15統(tǒng)計(jì)：n=15，mt=109.9，St=1.71，λ1=1.50x0=mt+λ1St=109.9+1.71×1.50=112.5t15<x0說(shuō)明t15為正常值。同樣計(jì)算得到t16也為正常值2.2異常測(cè)點(diǎn)判斷——概率法序號(hào)12345678910t(us)106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6109.6110.4110.4序號(hào)11121314151617181920t(us)111.2111.4111.6111.8112.2112.4114.3114.6115.1115.8步驟2對(duì)t1～t17統(tǒng)計(jì)：n=17，mt=110.3，St=2.00，λ1=1.56x0=mt+λ1St=110.3+1.56×2.00=113.4t17>x0說(shuō)明t17為異常值。結(jié)論t17～t20為異常值

將所有相交的缺陷陰影區(qū)進(jìn)行疊加，其交叉重疊所圍成的區(qū)域，稱為缺陷陰影區(qū)，即為缺陷的范圍。2.3缺陷區(qū)域判斷——陰影重疊法聲測(cè)管周圍局部缺陷實(shí)際缺陷異常測(cè)線正常測(cè)線缺陷陰影檢測(cè)缺陷范圍abdchfgei2.3缺陷范圍判斷——陰影重疊法聲測(cè)管之間局部缺陷efabijklcdgh2.3缺陷范圍判斷——陰影重疊法

縮頸缺陷hfbgjidclkea2.3缺陷范圍判斷——陰影重疊法分析實(shí)例-11.5-12.5-13.5-14.5-13.25-13.00A管B管C管A管J缺陷輪廓缺陷區(qū)陰影重疊法單面平測(cè)法適用于只有一個(gè)外露表面的結(jié)構(gòu)淺裂縫，如混凝土路面、飛機(jī)跑道、隧洞、大體積混凝土淺裂縫。雙面斜測(cè)法適用于具備一對(duì)平行測(cè)試面的結(jié)構(gòu)，例如橋梁工程的梁、柱、墩等。鉆孔對(duì)測(cè)法適用于具備鉆孔條件的大體積混凝土結(jié)構(gòu)深裂縫。

3

混凝土裂縫深度檢測(cè)3.1單面平測(cè)法基于超聲波從裂縫末端繞射的原理4.1單面平測(cè)法v=斜率（1）選擇測(cè)試部位。（2）不跨縫的聲時(shí)測(cè)量

T和R換能器置于裂縫附近同一側(cè)，兩個(gè)換能器內(nèi)邊緣間距依次等于50、100、150、200mm、……，分別讀取聲時(shí)值。（3）跨縫的聲時(shí)測(cè)量分別置于以裂縫兩側(cè)，兩個(gè)換能器同步向外側(cè)移動(dòng)，依次等于50、100、150、200mm、……，分別讀取聲時(shí)值。測(cè)試步驟：4.1單面平測(cè)法（4）記錄首波反轉(zhuǎn)時(shí)的測(cè)距當(dāng)換能器置于裂縫兩側(cè)并逐漸增大間距，首波的振幅相位先后發(fā)生180°的反轉(zhuǎn)變化。

4.1單面平測(cè)法l1/l2/l3/l1/l2/l3/1）不跨縫測(cè)量2）跨縫測(cè)量①三點(diǎn)平均值法跨縫測(cè)試在某測(cè)距發(fā)現(xiàn)首波反相時(shí)，用該測(cè)距及其兩個(gè)相鄰測(cè)距的聲時(shí)測(cè)量值分別計(jì)算hci，取此三點(diǎn)的平均值hci作為該裂縫的深度。②平均值加剔除法首先求出各測(cè)距計(jì)算深度hci的平均值mhc。再將各測(cè)距與相比較，凡和，剔除其hci，取余下hci的平均值作為該裂縫深度hc

。4.1單面平測(cè)法裂縫深度確定方法4.1單面平測(cè)法單面平測(cè)法檢測(cè)混凝土試塊裂縫深度測(cè)距(mm)跨縫聲時(shí)(us)不跨縫聲時(shí)(us)計(jì)算縫深(mm)5083.714.9184.510085.725.7182.815089.337.7181.820096.148.1185.925094.960.5165.4300103.371.3168.6350113.382.5175.3400119.791.7168.6450128.9103.3169.8500138.9116.5173.2550150.5/182.4600158.1/173.9650169.3/180.5700181.3/190.8750189.3/180.9測(cè)距250mm處首波反轉(zhuǎn)mhc=177.6mm4.1單面平測(cè)法三點(diǎn)平均為：173.3mm平均值加剔除法：172.4mm影響因素：裂縫深度不適用于>50cm深的裂縫；裂縫長(zhǎng)度當(dāng)裂縫深度大于裂縫長(zhǎng)度的一半時(shí)，超聲波在長(zhǎng)度方向的繞射距離將小于從裂縫尖端繞射距離；鋼筋影響避免測(cè)線與鋼筋平行，難以避免則換能器偏離鋼筋的最短距離為裂縫深度的1.5倍左右4.1單面平測(cè)法4.2雙面斜測(cè)法4.2雙面斜測(cè)法！限制鉆孔間距小于2m4.3鉆孔對(duì)測(cè)法鉆孔直徑應(yīng)比換能器直徑大5～10mm；孔深應(yīng)至少比裂縫預(yù)計(jì)深度深700mm；對(duì)應(yīng)的兩個(gè)鉆孔A、B，必須始終位于裂縫兩側(cè)，其軸線應(yīng)保持