鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檢測-混凝土構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測

超聲法檢測混凝土內(nèi)部缺陷1混凝土缺陷探測原理聲時(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↓

混凝土缺陷探測原理

混凝土缺陷及裂縫探測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）以及裂縫的檢測一般程序如下：（1）制訂測試方案收集資料，實(shí)地考察，制訂測試方案。視測試面情況及測距大小選擇平測法、對測法、斜測法或者鉆孔法。（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)場檢測需要。根據(jù)測試面情況選型式，測距選頻率。（3）對測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）測線布置尺寸較大測線疏一些，小構(gòu)件測線應(yīng)密一些；普測時(shí)測線疏一些，單方向?qū)y，有懷疑的區(qū)域密一些，進(jìn)一步斜測；平面檢測時(shí)，記錄各測點(diǎn)編號(hào)及位置；鉆孔檢測時(shí)，記錄各測點(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)場初步分析，缺陷部位復(fù)測或詳測，室內(nèi)進(jìn)一步分析處理。

混凝土缺陷及裂縫探測的一般程序

不密實(shí)區(qū)和空洞檢測不密實(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?，混凝土無法振實(shí)，造成石子架空，或者在澆筑過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）。

不密實(shí)區(qū)和空洞檢測測線布置1對測法適用于具有兩對平行測試面的結(jié)構(gòu)。在兩對平行的測試面上，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)確定對應(yīng)的測點(diǎn)位置。

適用于只有一對平行測試面的結(jié)構(gòu)；測點(diǎn)間距同前。

2)斜測法

不密實(shí)區(qū)和空洞檢測測線布置斜測法立面圖3）鉆孔法適用于鉆孔或預(yù)埋管，孔距2-3m；測點(diǎn)間距0.2～0.5m；缺陷附近，測點(diǎn)加密。

不密實(shí)區(qū)和空洞檢測測線布置AB1.常規(guī)對測測點(diǎn)間距S(0.2:1.0m)2.局部加密對測S≤100mm3.A高B低斜測S同加密對測4.A低B高斜測S同加密對測現(xiàn)場缺陷測試程序

缺陷分析方法異常測點(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

異常測點(diǎn)判斷——概率法

基本構(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；找出一批檢測數(shù)據(jù)的臨界值，低于臨界值即缺陷異常點(diǎn)。

異常測點(diǎn)判斷——概率法對n

個(gè)測點(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

測點(diǎn)數(shù)不少于30個(gè)將所有測值按大小次序排列，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)。

異常測點(diǎn)判斷——概率法

異常測點(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說明t15為正常值。同樣計(jì)算得到t16也為正常值

異常測點(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說明t17為異常值。結(jié)論t17～t20為異常值混凝土裂縫深度檢測單面平測法適用于只有一個(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。雙面斜測法適用于具備一對平行測試面的結(jié)構(gòu)，例如橋梁工程的梁、柱、墩等。鉆孔對測法適用于具備鉆孔條件的大體積混凝土結(jié)構(gòu)深裂縫。

單面平測法基于超聲波從裂縫末端繞射的原理

單面平測法v=斜率（1）選擇測試部位。（2）不跨縫的聲時(shí)測量

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。測試步驟：

單面平測法（4）記錄首波反轉(zhuǎn)時(shí)的測距當(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。

單面平測法l1/l2/l3/l1/l2/l3/1）不跨縫測量2）跨縫測量①三點(diǎn)平均值法跨縫測試在某測距發(fā)現(xiàn)首波反相時(shí)，用該測距及其兩個(gè)相鄰測距的聲時(shí)測量值分別計(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距計(jì)算深度hci的平均值mhc。再將各測距與相比較，凡和，剔除其hci，取余下hci的平均值作為該裂縫深度hc

。

單面平測法裂縫深度確定方法

單面平測法單面平測法檢測混凝土試塊裂縫深度測距(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測距250mm處首波反轉(zhuǎn)mhc=177.6mm

平測法三點(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；裂縫長度當(dāng)裂縫深度大于裂縫長度的一半時(shí)，超聲波在長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

單面平測法

雙面斜測法

雙面斜測法！限制鉆孔間距小于2m

鉆孔對測法鉆孔直徑應(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)保持平行；兩個(gè)對應(yīng)測試孔的間距宜為2000mm；孔中粉末碎屑應(yīng)清理干凈；在裂縫一側(cè)多鉆一個(gè)孔距相同但較淺的孔。

鉆孔對測法鉆孔要求：采用扶正器以確保換能器在孔中居中；選用頻率在20-60kHz之間的一對徑向換能器，為增加信號(hào)的可讀性，接收換能器應(yīng)帶有前置放大器；以首波波幅A變化為判斷依據(jù)。

鉆孔對測法測試及分析：

鉆孔對測法采用專門制作的徑向換能器（Φ15mm，80kHz），對鉆孔直徑要求小，采用電錘打孔，鉆頭直徑為Φ20mm?；炷亮芽p深度檢測單面平測法適用于只有一個(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。雙面斜測法適用于具備一對平行測試面的結(jié)構(gòu)，例如橋梁工程的梁、柱、墩等。鉆孔對測法適用于具備鉆孔條件的大體積混凝土結(jié)構(gòu)深裂縫。

單面平測法基于超聲波從裂縫末端繞射的原理

單面平測法v=斜率（1）選擇測試部位。（2）不跨縫的聲時(shí)測量

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。測試步驟：

單面平測法（4）記錄首波反轉(zhuǎn)時(shí)的測距當(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。

單面平測法l1/l2/l3/l1/l2/l3/1）不跨縫測量2）跨縫測量①三點(diǎn)平均值法跨縫測試在某測距發(fā)現(xiàn)首波反相時(shí)，用該測距及其兩個(gè)相鄰測距的聲時(shí)測量值分別計(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距計(jì)算深度hci的平均值mhc。再將各測距與相比較，凡和，剔除其hci，取余下hci的平均值作為該裂縫深度hc

。

單面平測法裂縫深度確定方法

單面平測法單面平測法檢測混凝土試塊裂縫深度測距(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測距250mm處首波反轉(zhuǎn)mhc=177.6mm

平測法三點(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；裂縫長度當(dāng)裂縫深度大于裂縫長度的一半時(shí)，超聲波在長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

單面平測法

雙面斜測法

雙面斜測法！限制鉆孔間距小于2m

鉆孔對測法鉆孔直徑應(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)保持平行；兩個(gè)對應(yīng)測試孔的間距宜為2000mm；孔中粉末碎屑應(yīng)清理干凈；在裂縫一側(cè)多鉆一個(gè)孔距相同但較淺的孔。

鉆孔對測法鉆孔要求：采用扶正器以確保換能器在孔中居中；選用頻率在20-60kHz之間的一對徑向換能器，為增加信號(hào)的可讀性，接收換能器應(yīng)帶有前置放大器；以首波波幅A變化為判斷依據(jù)。

鉆孔對測法測試及分析：

鉆孔對測法采用專門制作的徑向換能器（Φ15mm，80kHz），對鉆孔直徑要求小，采用電錘打孔，鉆頭直徑為Φ20mm。其他混凝土內(nèi)部缺陷檢測方法簡介結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部缺陷的超聲脈沖探傷1概述1.1混凝土缺陷超聲檢測技術(shù)的發(fā)展 混凝土缺陷超聲檢測技術(shù)分2類：（1）機(jī)械波法：超聲脈沖、沖擊脈沖波和聲發(fā)射等；（2）穿透輻射法：X射線、γ射線和中子流等。中國科學(xué)院水電研究所用超聲脈沖檢測混凝土裂紋1990：《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》1998-1999：修訂CECS21：20001.2超聲波檢測混凝土缺陷的原理（1）檢測依據(jù)：利用超聲脈沖波在技術(shù)條件相同（原材料、配合比、齡期和測試距離一致）的混凝土中的傳播時(shí)間、接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的變化來判定混凝土的缺陷?？炻c密實(shí)程度有關(guān)。（2）超聲脈沖波遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷，在缺陷的界面反射和散射，聲能衰減，接收信號(hào)波幅降低，信號(hào)畸變。1.3超聲波檢測混凝土缺陷的方法（1）平面測試：對測、斜測和單面平面法（2）鉆孔或預(yù)埋管測試：孔中對測、孔中斜測、孔中平測（3）平面和鉆孔混合測試1.4超聲波檢測混凝土缺陷的主要影響因素（1）耦合狀態(tài)影響（2）鋼筋的影響（3）水分的影響2混凝土裂縫深度的檢測混凝土出現(xiàn)裂縫十分普遍,許多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都是從裂縫開始的。必須重視裂縫的檢查、分析和處理。裂縫產(chǎn)生的原因：荷載作用、混凝土收縮和溫度變形導(dǎo)致開裂以及地基不均勻沉降。根據(jù)性質(zhì)、原因、尺寸及對結(jié)構(gòu)危害做相應(yīng)處理。3混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測3.1測試方法（1）平面對測（2）平面斜測（3）鉆孔測法3.2不密實(shí)區(qū)和空洞的判定（1）混凝土聲學(xué)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算基本思想：針對某一置信概率，確定一個(gè)相應(yīng)的置信范圍，凡超過此范圍的觀測值，認(rèn)為是異常值。（2）異常值判別：拉依達(dá)法、肖維勒法、格拉布斯法和迪克遜法。（3）不密實(shí)混凝土和空洞范圍的判定（4）混凝土內(nèi)部空洞尺寸的估算3.3測試實(shí)驗(yàn)4兩次澆注的混凝土之間結(jié)合質(zhì)量的檢測1測試方法2數(shù)據(jù)處理及判定3實(shí)例5表面損傷層的檢測1測試方法2損傷層厚度判定3實(shí)例6鋼管混凝土缺陷的檢測7混凝土均勻性檢測7.1測試方法7.2計(jì)算和分析8混凝土鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測8.1混凝土鉆孔灌注樁無損檢測技術(shù)概述高層建筑和橋梁常用基樁形式。常用檢測方法有：（1）鉆芯檢驗(yàn)法（2）振動(dòng)檢驗(yàn)法1）敲擊法和錘擊法2）穩(wěn)態(tài)激勵(lì)機(jī)械阻抗法3）態(tài)激勵(lì)機(jī)械阻抗法4）水電效應(yīng)法（3）超聲脈沖檢驗(yàn)法（4）射線法8.2鉆孔灌注樁超聲脈沖檢測的基本原理和檢測設(shè)備（1）檢測方式1）雙