JGJT411-2017 沖擊回波法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程

P中華人民共和國行業(yè)標準中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布3中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部第1560號準，編號為JGJ/T411-2017,自2017年11月1日起實施。2017年5月18日4根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)<2014年工程建設(shè)標準規(guī)范制訂、修訂計劃〉的通知》(建標[2013]169號)的要求，本規(guī)程的主要技術(shù)內(nèi)容是：1總則；2術(shù)語和符號；3沖擊回波儀；4現(xiàn)場檢測及結(jié)果判定。議，請寄送江蘇金土木建設(shè)集團有限公司(地址：江蘇省常熟市東環(huán)路1號，郵編：215500)。本規(guī)程主編單位：江蘇金土木建設(shè)集團有限公司本規(guī)程參編單位：江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司5本規(guī)程主要起草人員：張亞挺孫正華崇金玲溫惠清滕斌高秋利史東庫魏曉斌楊丙文嚴駿王艷劉永奇姚志玉徐教宇曹旦徐立強胡曉泉吳佳曄鐘嘉輝王智豐田黨信江厚權(quán)劉堯軍林立軍劉曉光徐凱燕吳瑾羅斌6 2術(shù)語和符號 2 2 3 4 4 4 5 5 6 8 8 9 9附錄A沖擊回波儀校準方法 附錄B混凝土表觀波速測試 附錄C沖擊回波法檢測混凝土厚度和缺陷記錄表 7 1 2 2 3 4 4 4 5 54.2DetectingThicknessandInternalDe 64.3DetectingGroutingQualityofTend 84.4DetectingGroutingQualityofTunnelLi 84.5DetectingtheDensityofConcretebondingSurfa 9 9 11.0.2本規(guī)程適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部缺陷的沖擊回波法23f,——孔道內(nèi)灌漿密實時，可能出現(xiàn)的另一個高頻峰值；k——截面形狀系數(shù)；4564.1.6當檢測中出現(xiàn)可疑區(qū)域或測點時，應對其復測或加密檢4.1.7結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷及厚度測試所采用的表觀波速值，可按本4.1.8測區(qū)范圍應大于預估缺陷的區(qū)域，并應有進行對比的同1每個測區(qū)的測點，應按等間距網(wǎng)格狀布置，且不應少于20個測點；4沖擊點位置與傳感器的間距應小于設(shè)計厚度的0.4倍；5當檢測面有溝槽或表面裂紋時，傳感器和沖擊器應位于1測線的位置和測線網(wǎng)格的疏密應根據(jù)預估缺陷的位置和2掃描器應緊貼混凝土表面勻速滾動，移動速率不宜大于高通濾波方式進行波形處理。當無法獲得有效波形時應進行4.1.12檢測原始記錄宜按本規(guī)程附錄C填寫。4.2.1非預應力混凝土構(gòu)件及預應力構(gòu)件中，無預應力孔道區(qū)74.2.2當構(gòu)件厚度已知時，應采用已知厚度對表觀波速進行1在構(gòu)件測區(qū)內(nèi)應按本規(guī)程第4.1節(jié)要求布置測點或測線，每測點應取3個有效波形，并應分析各有效的主頻(f)。主頻(f)與平均值的差不應超過2△f,測點的振幅譜圖中構(gòu)件厚度對應的主頻(f)應為3個有效主頻的算術(shù)平均值。1頻域曲線主頻f.應根據(jù)對應的無缺陷構(gòu)件厚度進行2根據(jù)實測的波形頻譜圖，找出主頻f,與計算主頻f.進行比較。對于主頻f之外的頻率應結(jié)合檢測結(jié)構(gòu)構(gòu)件形狀、鋼4.2.5當沖擊回波儀具備三維圖、厚度-距離圖分析功能時，可1當振幅譜圖中只有單峰形態(tài)且主頻f與計算主頻f.差值不超過2△f,厚度-距離圖顯示構(gòu)件厚度值隨測試的距離無明顯2當振幅譜圖中主頻f與計算主頻f.相差較大，振幅譜中頻率峰呈多峰形態(tài)，且向低頻漂移時，可判定混凝土內(nèi)部有3實測波形信號復雜、振幅衰減緩慢、無法準確分析與評4內(nèi)部缺陷位置估算值可按本規(guī)程第4.2.3條計算確定，其中主頻f值應取振幅譜缺陷波峰對應的頻率4.3.1測線宜垂直于預應力孔道走向布置；當有雙層孔道時，4.3.2測線上各測點的間距應小于0.5倍的孔道直徑，沖擊點4.3.3預應力孔道灌漿前，宜檢測預應力孔道位置及混凝土構(gòu)4.3.4現(xiàn)場檢測宜在灌漿7d后進行。4.3.5當測得的構(gòu)件厚度頻率峰值f與無預應力孔道部分的構(gòu)件厚度頻率峰值f基本相同，或向低頻輕微漂移并出現(xiàn)另一個4.3.6當測得的構(gòu)件厚度頻率峰值f明顯小于無預應力孔道部4.4.1對隧道管片、二次襯砌背后的注漿不密實缺陷，可根據(jù)4.4.2檢測前宜通過計算或現(xiàn)場敲擊試驗確定最優(yōu)的彈性波頻4.4.3檢測區(qū)域可布置網(wǎng)格狀測點，檢測數(shù)據(jù)應采用頻譜分析進行處理，并應根據(jù)不同頻率繪制檢測區(qū)域不94.4.4注漿情況宜根據(jù)不同深度的相對振幅圖，并結(jié)合相對振振幅閾值但大于完全密實條件下的相對振幅4.5.1板狀構(gòu)件新舊混凝土4.5.2混凝土結(jié)合面缺陷測試時，測試面宜平行于結(jié)合面。4.5.3有下列情況之一，可判斷結(jié)合面分層、空鼓：4.5.4混凝土結(jié)合面缺陷判定，應標識典型空鼓部位，繪制空2工程概況，包括工程名稱、結(jié)構(gòu)類型、規(guī)模、施工日期A.0.1校準試件應按下列要求制備：1混凝土抗壓強度不應小于20MPa;2厚度不應小于150mm,長寬尺寸均不應小于厚度的3不得有內(nèi)部缺陷。A.0.2校準時，每次選取的測點位置應一致。A.0.3校準試件的測試厚度，應按本規(guī)程第4.2.3條的規(guī)定進行測試，且應滿足下式要求：式中：H——直接量測的校準試件的實際厚度(m);T——校準試件測試厚度的算術(shù)平均值(m)。B.0.1當構(gòu)件所測區(qū)域厚度不能量測時，可采用兩個接收傳感器(圖B.0.1)進行表觀波速測試。表觀波速測試步驟進行應符1應將沖擊回波儀的兩個接收傳感器置于結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，2當從兩個傳感器獲取的波形都有效時，可存儲波形，進3從兩個傳感器分別接收到的兩個時域波形應在同一時間4應分別讀取并記錄第一個和第二個傳感器接收信號在電間差△t=t?—t?7混凝土表觀波速測試不宜少于3個測點，測試結(jié)果與平均值的差不超過平均值的5%,取多次測試的表觀波速平均值作B.0.2在能直接測量構(gòu)件厚度值及采用鉆孔取芯直接測量被測構(gòu)件(區(qū)域)厚度值的情況下，可采用一個接收傳感器，測試步1應在平整混凝土表面進行檢測，觀察數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中時域圖和振幅譜圖的波形變動情況，當出現(xiàn)與厚度值H對應的一個有效波形的振幅譜只有單主峰值時，讀取頻域曲線圖中主頻v,=2Hf(B.0.2)3混凝土表觀波速測試不宜少于3個測點，測試結(jié)果與平均值的差不應超過平均值的5%,可取多次測試的表觀波速平均□方法一第1次(點)第i次(點)121212Lk構(gòu)件的混凝土表觀波速值(m/s):□方法二(點)(點)(點)Hfp構(gòu)件的混凝土表觀波速值(m/s)示意圖：表C厚度及缺陷檢測記錄表采樣頻率=kHz;采樣點數(shù)=點；濾波方式：觀波速(m/s)缺陷分析、位置等情況)區(qū)、測點/測線)分布示意圖頁1為便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度1)表示很嚴格，非這樣做不可的：2)表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的：3)表示允許稍有選擇，在條件許可時首先這樣做的：4)表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，可采用2條文中指明應按其他有關(guān)標準執(zhí)行的寫法為：“應符經(jīng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2017年5月18日以第1560號公告批準、 243.1技術(shù)要求 3.2校準 4現(xiàn)場檢測及結(jié)果判定 274.1一般規(guī)定 274.2混凝土構(gòu)件厚度及內(nèi)部缺陷檢測及結(jié)果判定 284.3有粘結(jié)后張法預應力孔道灌漿缺陷檢測及結(jié)果判定 4.4隧道襯砌背后注漿缺陷檢測及結(jié)果判定 364.5混凝土結(jié)合面質(zhì)量檢測及結(jié)果判定 40 411.0.1、1.0.2本規(guī)程所指的沖擊回波法，是通過瞬時力學沖擊產(chǎn)生瞬時應力波，應力波在結(jié)構(gòu)中傳播，當遇到缺陷或界面時被反射，通過沖擊面與缺陷及界面間的多重反射，引起瞬時共振狀態(tài)，識別并能確定結(jié)構(gòu)是否完好無損或確定缺陷位置的方法；適用于如板、墻類等構(gòu)件。沖擊回波測試系統(tǒng)檢測混凝土構(gòu)件示意圖如圖1所示。沖擊回波法檢測混凝土構(gòu)件的厚度、不密實度及空洞是根據(jù)在混凝土表面利用一個短時的機械沖擊激發(fā)低頻沖擊彈性波，沖擊彈性波傳播到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，被缺陷表面或構(gòu)件底面反射回來。因此，沖擊彈性波在構(gòu)件表面、內(nèi)部缺陷表面或底面邊界之間來回反射產(chǎn)生瞬態(tài)共振，其共振頻率能在振幅譜(通過快速傅立葉變換，從波形中得出的頻率與對應振幅的關(guān)系圖)中辨別出，用于確定內(nèi)部缺陷的深度和構(gòu)件的厚度。沖擊回波法檢測混凝土內(nèi)部缺陷的原理示意圖如圖2所示。沖擊回波法適用于檢測界面聲阻集系統(tǒng)造成檢測結(jié)果的誤判，故在采用沖擊回波法進行檢測時，編制組通過采用沖擊回波法對厚度200mm～1200mm的試件進行測試，測試結(jié)果表明：沖擊回波法對厚度200mm～1000mm部存在著固有的微型孔洞或縫隙，會引起沖擊能量的快速衰減，存在與較大振動帶來的附加影響會導致信號采集困難，降低振幅一般情況下，從小直徑(小于25mm)鋼筋處反射回來的應力波在振幅譜中不會產(chǎn)生明顯峰值。但是，大直徑(不小于25mm)的鋼筋，會出現(xiàn)從鋼筋處反射回來的沖擊彈性波將在振探測儀器或查閱圖紙確定其位置。同時，試在一定的邊界，構(gòu)件與構(gòu)件連接處附近都會規(guī)程編制組經(jīng)過測試，在邊界影響區(qū)域外(受檢構(gòu)件的檢測測深),可以獲得比較穩(wěn)定的厚度測試結(jié)果的效果，測試結(jié)果典型圖例見圖3,而在邊界影響區(qū)域內(nèi)，所測構(gòu)件的測試結(jié)果普遍偏大，測試結(jié)果典型圖例見圖4,測試結(jié)果存在誤判可能。圖3邊界影響區(qū)域外的測試結(jié)果振幅(振幅(Volt)3.1.1單點式?jīng)_擊回波儀為單點沖擊、單點接收回波信號。掃描式?jīng)_擊回波儀為沖擊器與接收傳感器一體化設(shè)計，滾動掃描沖對測試面平整度要求較低，使用靈活。掃描3.1.2為減少人為因素對測試結(jié)果的影響，沖擊方式可以根據(jù)接收裝置配置不同尺寸的彈擊錘，宜為3mm～25mm直徑的鋼電纜應具有屏蔽層，以減小電噪聲。沖擊回波儀由沖擊器、1單點式?jīng)_擊回波儀的沖擊器多為一系列不同直徑的鋼質(zhì)在檢測前應進行驗證。掃描式?jīng)_擊回波儀的擊持續(xù)時間可調(diào)。沖擊回波儀的沖擊器的正擊器以確保能夠傳送足夠的能量到被測結(jié)構(gòu)沖擊器應根據(jù)檢測構(gòu)件厚度的不同，激發(fā)不同頻率的脈沖。沖擊器的沖擊方向以及沖擊能量對測試信號的品質(zhì)有很大的影2接收傳感器為接收表面法向位移、加速度等振動信號的波沿表面?zhèn)鞑ヒ鸬奈⑿∽冃?。同時，還應有合適的頻響范圍，3傳感器輸出的信號需經(jīng)過放大后做后續(xù)的處理分析。相關(guān)參數(shù)(如頻率范圍、增益等)需要與傳感器、數(shù)據(jù)采集卡以及5采集分析軟件實時顯示傳感器輸出時間域波形，通過FFT快速傅立葉轉(zhuǎn)換把波形從時域轉(zhuǎn)換為頻域，在幅值(頻)擊接收器，電纜具有屏蔽層以減小電噪聲對傳感器輸出信號的3.1.3沖擊回波儀由于電子元器件眾多，應避免在低溫及高溫環(huán)境下使用，工作溫度范圍宜在0℃~40℃。3.2.1檢測機構(gòu)可制作一定強度等級的密實鋼筋混凝土板塊且3.2.3沖擊回波儀的校準或者自校準是對混凝土波速的檢驗校準。可用具備一定強度的密實混凝土板作為標準件來標定波速，4.1.1檢測前的準備工作是為了更好完成檢測及后期的數(shù)據(jù)分4.1.2調(diào)查和收集相關(guān)資料在前期的準備工作中是是為了綜合分析產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因及為編制檢測方案提供依4.1.3檢測方案應根據(jù)檢測的目的、前期的調(diào)查資料來制定。4.1.5反映混凝土質(zhì)量的測試參數(shù)及沖擊回波響應特征容易受界面方位的影響(如注漿不密實情況下，注漿界面不可能完全垂直于測試表面)在注漿不密實與未注漿的判定中，各點的測試結(jié)4.1.7在檢測不同強度或不同配合比混凝土前，進行混凝土表4.1.9為保證傳感器與混凝土測點表面緊貼，根據(jù)傳感器與混與混凝土緊密結(jié)合在一起，傳感器能準確記錄混凝土質(zhì)點的振強濾波作用的材料作為耦合劑。傳感器和混凝土之間是否使用耦4.1.10掃描儀的沖擊器和接收器應與測試面接觸良好，而且使4.1.11若判定為無效波段，應及時檢查混凝土表面、儀器等影4.2.1影響沖擊回波法探測缺陷限值的主要因素有：缺陷的類型和方位、被測缺陷的深度、沖擊的接觸時間(有效沖擊彈性波的頻率)等。當混凝土-空氣界面與檢測面平行時，空隙能較容易地被檢研究學者Sansalone和Streett通過分析和實驗室研究發(fā)現(xiàn)一般缺陷截面尺寸大于等于1/4結(jié)構(gòu)厚度時，可以發(fā)現(xiàn)缺陷的存在。如果平面空隙的橫向尺寸超過其埋深的1/3,缺陷的深度就了的構(gòu)件厚度對應的頻率波峰，另一個是缺陷深度頻率波峰(表1)。如果橫向尺寸超過埋深的1.5倍，則缺陷就相當于一個無樣，故可以檢出缺陷，但無法檢出底板(即檢測面的對應面)反波長的1/2。沖擊接觸時間是指用來產(chǎn)生應力波的沖擊器與測試凝土的條件。光滑、分表面波和近似的沖擊接觸時間的實例如圖5所示。4.2.3～4.2.5測試系統(tǒng)具備厚度-距離圖分析功能，可顯示厚度值隨測試距離的明顯變化。參考本規(guī)程公式(4.2.3)確定與厚度值T對應的頻域曲線條款確定振幅譜圖中構(gòu)件厚度對應的主頻f(Hz)。檢測接收到的波形以及對應的振幅譜圖。在對波形的有效性進行評價的過程中，檢查對應的表面波波形部分是否有正確的形狀，以及對應構(gòu)件的邊界多次反射的表面波周期振蕩。有效波形的幅值有單一的主峰值頻率值，其對應構(gòu)件的厚度值。理想狀態(tài)下混凝土板測試的有效時間域波形及其對應的振幅譜示圖如圖6所示，采樣間隔為4μs,完整的波形(未顯示)中包含的點數(shù)為2048個。如果已獲得有效的波形和幅值譜，對其進行存儲。為證實結(jié)果的準確性，重復進行測試。如果結(jié)果是可重復的和有效的，再進行下一點測試。如果波形和振幅譜圖是無效的，檢查測試表面的灰塵和碎片以及傳感器與測試面之間是否正確耦合。同時，也電壓(V)電壓(V)要檢查沖擊點是否平整、有無灰塵，以及沖擊器的尺寸是否合適。重復測試，直到獲得有效的波形和幅值譜。無效的沖擊回波測試結(jié)果示圖如圖7所示，波形中缺少周期性振蕩，振幅譜圖不包含有單一主頻率峰值。當內(nèi)部存在缺陷時，往往不是孤立的一個點，所以，單點判定易出現(xiàn)漏判、誤判，為提高缺陷范圍判定的準確性，對異常數(shù)據(jù)的判別、缺陷可疑點的判定及概率保證方法參考《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21:2000。同時，宜進行網(wǎng)格狀布點測試，對圖像進行立體分析?；炷翗?gòu)件內(nèi)部缺陷的判斷與推定如表1所示。結(jié)果示意圖構(gòu)件示意圖厚度-距離示意圖內(nèi)部無缺陷距離Disance(m)0*厚度Thickness(cm)內(nèi)部小缺陷(窩或空洞尺寸較小)構(gòu)件厚度(7)距離Disancem)距離Disancem)00厚度Thickness(cm)結(jié)果示意圖構(gòu)件示意圖內(nèi)部存在FF幅值構(gòu)件厚度()距離距離Disancelm)厚度Thickness(cm)04.3.1不適用于孔道上方有缺陷或混凝土與孔道外壁粘結(jié)不良或空鼓情況下的預應力孔道注漿缺陷檢測。預應力孔道的大小、混凝土板的截面形式(厚寬比)、孔道埋深、孔道間間距、預應相應波峰頻率值。但一般預應力孔道的壁厚為1mm～2mm,對孔道上方有缺陷，或混凝土與孔道外壁粘結(jié)不好而空鼓時，4.3.3對于未安裝預應力筋及灌漿前空孔道位置的檢測，不適用于孔道埋深過深或過淺條件下進行。法國的OdileAbraham和PhilipeCote試驗證明：當孔道的混凝土保護層厚度小于或等于3倍的孔道直徑時，孔道才能被檢測到，因此當孔道埋深大于3直徑較大而埋深不大時，孔道頂部的混凝土覆蓋層厚度就會很方向的中部，即孔道埋深與構(gòu)件厚度之比為0.5,當孔道的直徑大于0.2倍的構(gòu)件厚度時，厚度頻率變化值就會超過10%,從4.3.4灌漿料齡期太短，灌漿材料未充分硬化，強度低，會給4.3.5、4.3.6沖擊回波法檢測預應力預留孔灌漿質(zhì)量的一般原理，如圖8所示：道的板基本相同。由于現(xiàn)場實際情況，檢測結(jié)果會出現(xiàn)以下(1)水泥漿中的沖擊彈性波波速比混凝土中的要小，而鋼束(2)如果位于孔道側(cè)面的鋼束能緊貼為一個整體，就幾乎可傳播通過孔道，因此構(gòu)件厚度對應的頻率偏大(3)由于很多因素，振幅譜圖中不會只有對應構(gòu)件厚度頻率率恰好是另一個峰值頻率的2倍時，該峰值可能是由于振幅譜分率進行重測或采用其他的振幅譜分析方法(如采用基于相關(guān)分析行狀態(tài)，會在孔道內(nèi)同時形成混凝土/空氣和混凝土/鋼反射界測得的構(gòu)件厚度頻率峰值f由于沖擊彈性波的繞射路徑有一個高頻峰值fv,該高頻峰值基本等于2fs,此時，可判斷孔道當缺陷橫向尺寸超過埋深的1.5倍時，對應的構(gòu)件厚度頻率砌層的實際厚度，不能直接測量的情況下，可按本規(guī)程第4.2.3管片的彈性模量一般較高，而注漿材料的彈性模量一般較低。因此，無論是否空鼓或有缺陷，激振的面上均會產(chǎn)生反射，給區(qū)別注漿不密實區(qū)域和密實區(qū)域帶來困難。然而，不同頻率的彈性波對缺陷的反射4.4.3、4.4.4為了提高檢測的分辨力和穩(wěn)定性，頻譜分析時，除采用FFT以外，還可選用MEM(最大熵法)等方法進行分析以提高對頻譜位置的分辨率。以下圖形是對管片與注漿層間的檢測結(jié)果例圖。圖9是檢測區(qū)域不同深度的MEM頻譜分析幅值例圖(橫坐標是時間，縱坐標是距離),可以看出在局部存在灌漿缺陷。圖10是對管片施加水平推力使其與注漿層間發(fā)生滑移后的檢測區(qū)域不同深度的MEM頻譜分析幅值例圖，可以看出在分界面上有明顯的反射。圖11是檢測區(qū)域平面內(nèi)的相對振幅平面成像例圖。圖中有編號的部分是空鼓可能性較大的位置。1—注漿層與管片錯動的相對振幅來代替。該相對振幅是對歸一化信號(即以入射信號振幅為分母進行了歸一化)頻譜分析的結(jié)果。反射的相對振幅越大，該位置出現(xiàn)空鼓的可能性也就越大。對于判定空鼓的閾值，可以利用對完全脫空和完全密實區(qū)域的測試結(jié)果進行分析。當相對振幅大于完全