超聲法檢測混凝土缺陷的實驗研究

范曉鵬+++杜秀麗

摘 要：文章通過超聲檢測儀，采用單面平測對試塊預(yù)制裂縫進行檢測，其中單面平測分跨縫測量與不跨縫測量。在無缺陷情況下，超聲波在混凝土中傳播的聲時值隨著測距的增大而增大的。通過分析，表明通過超聲波檢測儀器也可以檢測混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣，是否密實等特征。

關(guān)鍵詞：超聲法檢測；混凝土；缺陷

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無損檢測混凝土施工質(zhì)量的技術(shù)也越來越先進。混凝土澆筑后對其內(nèi)部的密實性或裂縫檢測技術(shù)分為有損檢測和無損檢測，其中有損檢測是對所檢測的構(gòu)件進行破壞而觀察內(nèi)部缺陷情況，無損檢測技術(shù)通過現(xiàn)代科技產(chǎn)品在不破壞原結(jié)構(gòu)的情況下觀察其內(nèi)部缺陷情況。目前針對混凝土的無損檢測技術(shù)包括回彈法、超聲法、沖擊回波法和探地雷達(dá)法等[1]-[3]。

1 實驗原理

超聲波在不同的介質(zhì)中傳播時，將產(chǎn)生反射、折射、散射、繞射和衰減等現(xiàn)象，接收換能器上接收的超聲波信號的聲時、振幅、波形或頻率發(fā)生了相應(yīng)的變化。超聲波在混凝土傳播過程中遇到裂縫，也將產(chǎn)生反射、折射、繞射等物理現(xiàn)象，超聲波聲時延長，根據(jù)聲時的變化推測裂縫的深度。接收到的波形圖中首波為幅度相對較小的縱波，隨后為波幅較大的橫波，最后為波幅最大的面波。利用超聲波檢測混凝土構(gòu)件裂縫深度的關(guān)鍵：一方面是確定首波的到達(dá)時間；另一方面是確定超聲波的類型。

2 實驗方法

采用單面平測對試塊預(yù)制裂縫進行檢測，其中單面平測分跨縫測量與不跨縫測量。平測時超聲波沿檢測面?zhèn)鞑ィ瑱z測面狀況不同必然會對超聲聲速產(chǎn)生影響。為分析不同檢測面對平測超聲聲速的影響，對同一混凝土試件的澆筑中間頂面進行超聲聲速的平測。

2.1 實驗設(shè)備及實驗材料

檢測儀器采用由北京大地科技有限公司生產(chǎn)的DJUS-05非金屬超聲儀。另外，還需要攪拌機、磅秤（稱量50kg）、天平（稱量5kg）、量筒（200mL、100mL各一只）、拌板（1.5m×2.0m左右）、拌鏟、盛器、抹布、鑷子、刀子、砂紙、坍落度桶，千斤頂、混凝土打磨機、水泥、沙、石子、水、木片和凡士林等設(shè)備和材料。

2.2 裂縫設(shè)置及試件尺寸

橫向裂縫設(shè)置于距邊緣500mm處，裂縫用木片來模擬，尺寸70mm×150mm×1mm，一道橫向裂縫，多道橫向裂縫設(shè)置于中心處相鄰縫間距為50mm，尺寸70mm×150mm×1mm。

試件尺寸及裂縫設(shè)置如表1所示。

3 實驗結(jié)果分析

單面平測法通過不跨縫測量出超聲波在混凝土中正常傳播，然后與跨縫測量時的聲時值進行比較，各個試塊分析計算結(jié)果如下：

通過對實驗數(shù)據(jù)分析計算得到以上各個試塊裂縫深度實測值與理論值的比較圖。綜合以上分析圖表知，所測得各個裂縫深度均在理論值附近上下波動，其中頂面正裂縫因為裂縫周圍混凝土較均勻，計算所得裂縫深度平均值與理論值相比，誤差較小，均在10%之內(nèi)。

4 結(jié)束語

通過分析，可以看出混凝土內(nèi)部由于是混合了砂、石子及幾種水泥水化反應(yīng)而生成的硅酸鹽與碳酸鹽，所形成的界面復(fù)雜，可使超聲波在混凝土中的傳播路徑曲折交錯，但是在無缺陷情況下，超聲波在混凝土中傳播的聲時值基本隨著測距的增大而增大的；而當(dāng)存在裂縫時，超聲波不得不采取“繞路”的方式來通過缺陷區(qū)域，這就造成了聲時值的增大。另外通過對實驗所得數(shù)據(jù)分析計算知，當(dāng)裂縫設(shè)置在素混凝土試塊頂面時，頂面裂縫試塊的聲時值較大。通過以上分析，表明通過超聲波檢測儀器也可以檢測混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣，是否密實等特征。

參考文獻(xiàn)

[1]郭偉玲，劉軍.超聲波平測法檢測混凝土裂縫深度[J].四川建筑科學(xué)研究，2014（6）：91-93.

[2]王穎軼，左自波.超聲波法在檢測導(dǎo)堤表面混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].上海交通大學(xué)學(xué)報，2015（7）：988-992.

[3]劉文田，張占鋒.鋼管混凝土質(zhì)量超聲波無損檢測技術(shù)研究[J].河南科學(xué)，2015（9）：1587-1591.