超声波技术在混凝土检测中的应用

资料大小：880KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-11-20

资料介绍

随着国民经济的迅猛发展，城镇化进程的不断推进，以及高
速公路、高铁等基建项目的大规模建设，钢筋混凝土结构取得了
前所未有的发展，特别是大体积混凝土结构的发展。在混凝土结
构的浇筑振捣过程中，常常因为操作不当引起结构的内部缺陷，
由于混凝土的质量问题常常会影响这个结构的使用，因此混凝土
浇筑质量的控制越来越被重视，在工程竣工后成为结构质量评估
的重要指标之一。近年来出现了许多结构倒塌事故，这些事故的
起因有时是因为结构设计不合理，有些是因为施工过程的不正确
的施工操作。施工过程中的混凝土浇筑不密实和空洞现象比较常
见，因此对混凝土质量的检测就显得尤为重要。无损伤技术的应
用可以保证结构的完整性，并且能够节省检测成本，有助于评估
整个结构的安全性完整性。
1　超声波检测混凝土结构的原理
1.1　超声波检测混凝土强度的基本原理
超声波在混凝土中的传播过程中，由于混凝土的密度、弹模
的影响，传播的速度往往会不同，弹模越高得出的波速也就越高，
因此声速值和混凝土的强度就存在这一定的关系，我们可以根据
声速和强度的数值关系绘制相关的关系曲线或者寻找相应的经
验公式，在实际工程中依靠关系曲线表，通过实测的波速来寻找
相应的混凝土强度。
在混凝土构件检测时，如果仅检测了单个构件，应该取该检
测区中测得的最小的混凝土强度值。当进行批量抽样检测时，应
该保证混凝土强度有 95% 以上的保证率。当混凝土强度的标准差
出现异常或者超过某个经验值时可以做出局部调整。
混凝土中中粗骨料所占比重较大，他对混凝土结构的强度
影响较大，对声速的影响较小，因此我们可以建立水泥砂浆与声
速值的关系，在测量时仅测量超声波在水泥砂浆中的声速即可。
我国的建筑材料科学研究院和陕西建筑科学研究院对这方面做
过系统的研究。他们总结了混凝土强度与换算过的不同种类的水
泥静浆的关系，如矿渣硅酸盐水泥静浆，普通硅酸盐水泥静浆等
由于混凝土结构本身材料构成复杂，超声波在结构内部传
播时受到的影响因素众多，如水灰比、粗骨料大小、混凝土龄期、
收缩徐变、钢筋的直径大小及配置情况，这些影响因素错综复杂
相互影响，在建立测量数据和混凝土结构强度关系时，对参数进
行局部调整。在进行强度检测前应当保持混凝土结构表面的平
整，并除去污物，每个检测试件应保证最少 10 个测点。
1.2　超声波检测混凝土缺陷的基本原理
发射换能器超声波检测时的核心部件之一，通过发射超声
波进行混凝土结构缺陷检测。具体工作流程是：发射换能器发射
超声波，超声波穿过混凝土结构并进行波反射，依靠信号接收器
和接收换能器接受检测数据，这些检测参数结果包括波幅、波速
和频谱等参数等，通过分析处理过的接收数据就可以准确的描绘
出混凝土结构的强度、结构缺陷位置、缺陷性质等。
混凝土结构是非均质的材料，对超声波的能量有吸收的特
性，而对于高频成分吸收更大，一般在混凝土结构够缺陷检测时
采用发射频率较低的超声波。当混凝土结构质量较均匀、测试相
同距离的情况下，接收的信号主频等参数往往比较一致，如果混
凝土出现不密实、空洞等缺陷时，混凝土的整体性受到破坏，这时
接收换能器收到的信号值和完整混凝土相比声时值较大，波幅和
频率值相应较低。在混凝土检测时正式依靠检测设备处理参数后
比较声速、波幅和主频测量值，得出混凝土的质量状况。
混凝土结构常见的缺陷有不密实、空洞、杂物填充、意外受