超聲法檢測混凝土缺陷實驗研究

魏玉升 王靜 陳建亮

摘 要：超聲波在混凝土中傳播過程中遇到裂縫，將產生反射、折射、繞射等物理現象，超聲波聲時延長，根據聲時的變化推測裂縫的深度。在兩平行表面上對測時向混凝土構件發送的超聲波的波型有縱波、橫波和面波。縱波的聲速最快，波幅最小；橫波的波速次之，波幅較大；面波的波速相對最小，波幅相對最大。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件裂縫深度的關鍵：一方面是確定首波的到達時間；另一方面是確定超聲波的類型。

關鍵詞：超聲波；缺陷；檢測技術

1 實驗準備

1.1 實驗設備及實驗材料

攪拌機（容量75L～100L，轉速18r/min～22r/min）；磅秤（稱量50kg，感量50g）；天平（稱量5kg，感量1g）；量筒；拌板；拌鏟、盛器、抹布、鑷子，刀子，砂紙、坍落度桶，千斤頂、混凝土打磨機等。

實驗材料：水泥、沙，石子，水、木片、凡士林

檢測儀器采用由北京大地科技有限公司生產的DJUS-05非金屬超聲儀。

1.2 試件尺寸、裂縫設置及混凝土配比

實驗需要制備兩種混凝土試塊，尺寸為150mm×150mm×1000mm。

橫向裂縫設置于距邊緣500mm處，裂縫用木片來模擬，尺寸為70mm×150mm×1mm， 由于頂面、底面與側面在澆筑時的振搗不同等因素影響，均會使混凝土澆筑側面、表面、底面的狀況略有不同。因此像這種跨中正裂縫分別要有頂面、底面、側面三種裂縫設置位置。試塊編號如下表1。

2 實驗方法

分別采用單面平測與雙面斜測對試塊預制裂縫進行檢測，其中單面平測分跨縫測量與不跨縫測量。平測檢測面可以選擇澆筑側面、表面、底面，因混凝土為多相混合材料，且澆筑時的振搗不同，均會使混凝土澆筑側面、表面、底面的狀況略有不同。平測時超聲波沿檢測面傳播，檢測面狀況不同必然會對超聲聲速產生影響。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側面、表面、底面分別進行超聲聲速的平測。

3 實驗結果分析

測點號

a1號試件

測點號

b2號試件

測點號

c 3號試件

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，其中頂面及底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。

4 結論

通過實驗證明，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；而當存在裂縫時，超聲波不得不采取“繞路”的方式來通過缺陷區域，這就造成了聲時值的增大。另外通過對實驗所得數據分析計算知，當裂縫設置在素混凝土試塊頂面及底面時，頂面裂縫試塊的聲時值基本高于裂縫在底面時的聲時值。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量的優劣，是否密實等特征。

參考文獻：

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