混凝土構件裂縫深度超聲波檢測中鋼筋影響的判辨

陳永冠

摘 要：對于建筑工程施工活動來說，混凝土構件裂縫控制一般以預防手段為主。現階段混凝土構件的裂縫形態、寬度、深度檢測進一步完善，也越來越受到關注和重視。本文結合筆者實際工作研究，探討了混凝土構件裂縫深度超聲波檢測過程中鋼筋影響的判辨。

關鍵詞：超聲波檢測；混凝土構件；裂縫深度；鋼筋影響

1 前言

混凝土屬于建筑工程施工建設過程中使用最多且用量最大的重要材料，但裂縫的產生不但會對混凝土構件正常使用帶來影響，同時也會降低結構整體性，導致混凝土構件承載力以及耐久性的降低，對工程項目安全性會帶來很大的威脅。

2 超聲波平測法簡介

混凝土構件的裂縫會直接降低結構的安全性與耐久性，無破損地對混凝土裂縫深度進行檢驗，對于判定裂縫實際危害性、制定處理工作方案具有非常重要的意義。超聲波平測法在檢驗混凝土構件裂縫深度中的應用能夠充分體現出其優勢。CECS21：2000規程中明確要求，如果混凝土結構裂縫部位僅僅有一個可測表面，可選擇平測法進行檢驗。平測過程中需要在裂縫的被測位置以不同的測距同時根據跨縫與不跨縫的方式布置測點測量聲時[1]。

2.1 不跨縫聲時測量

把發射（T）以及接收（R）換能器放置在混凝土構件裂縫的同一側，以兩個換能器中心間距1′=100，150，200，250mm等分別讀取聲時t，建立時距關系，從而獲得混凝土波速c和相應的超聲波傳播距離l等數據信息。

2.2 跨縫聲時測量

把發射（T）以及接收（R）換能器放置于以混凝土構件裂縫為軸線的對稱兩側，兩換能器中心連線垂直于裂縫走向，以換能器間距1′=100，150，200，250mm等分別讀取聲時t0。按照幾何關系，可獲得繞過混凝土構件裂縫的聲時t0為：

在上式中，dc可代表裂縫深度。

超聲波評測法主要是基于聲波傳播過程中的最佳路徑與最小路程原理。混凝土構件中出現裂縫的情況下，其連續介質受到損壞，產生混凝土-空氣-混凝土兩個聲學界面。因為超聲波在混凝土以及空氣兩種不同介質中進行傳播的速度存在一定差異，超聲波繞過裂縫末端傳播的路程即便增加，但傳播時間卻明顯小于其透射過裂縫的時間，所以會首先到接收點。因此能夠借助于超聲波繞過混凝土構件裂縫末端傳播時間等數據信息的測量值和具體變化情況，通過深入全面的分析研究，從而得到混凝土構件裂縫的具體位置與尺寸信息。

3 混凝土構件裂縫深度超聲波檢測中鋼筋影響的判辨

如果鋼筋直接穿過混凝土構件裂縫，聲波不但繞過裂縫末端同時經過鋼筋穿過裂縫進行傳播。當鋼筋穿過裂縫并且位置處在接近換能器的情況下，首波到達時間無法準確反映裂縫深度。按照幾何關系，經過鋼筋的最小聲時ts為：

大部分時候，在未知鋼筋位置或不符合上式時，也需要對裂縫實施檢測，這一情況下對鋼筋影響的判辨就十分關鍵。有裂縫無鋼筋影響的時距關系屬于二次多項式關系，而存在鋼筋影響情況的時距關系屬于線性關系，所以比較實測時距關系結果能夠準確判辨鋼筋的影響[2]。

4 混凝土構件裂縫深度超聲波檢測的建議

作為一種無損檢測方法，超聲波檢測必然會在測定混凝土構件裂縫深度工作中得以更加普遍的應用，根據筆者實際工作經驗，提出以下五條建議：①在進行測試時，測距范圍中混凝土表面需要保持清潔平整，排除待測裂縫中產生的積水，如果需要還應當對測試表面進行打磨和清理。②為防止混凝土構件中鋼筋導致超聲信號短路，在設計測點之前應當選擇鋼筋定位儀對鋼筋具體位置進行測定，測點布置要盡量避開鋼筋，確保T/R換能器的連線垂直于裂縫走向，同時防止和裂縫附近的鋼筋軸線平行。③選擇黃油或凡士林作為耦合劑，確保T/R換能器借助耦合劑和混凝土測試表面結合，防止耦合層中可能進入泥砂或空氣。④首波反相屬于漸變過程，會受到很多因素的影響，所以應當積累豐富的實踐檢測經驗來對首波反相進行判斷。⑤為降低超聲波檢測時可能存在的誤差，應當在局部選擇破損的方法實施對比修正，例如說可選擇跨縫鉆芯法進行取樣修正。

5 小結

總而言之，混凝土構件裂縫超聲波檢測技術屬于一種較為科學有效的方法，尤其是針對內部裂縫范圍、大小、深度的檢測是目前來說比較準確的，進一步深入研究推廣超聲波檢測技術，對于強化建筑工程混凝土施工質量控制具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1] 劉平，關春先，羅技明，哈圖.基于沖擊彈性波和超聲波的混凝土裂縫深度無損檢測技術方法比較[J].四川理工學院學報（自然科學版），2018（1）：64～68.

[2] 田暉，辛純濤，張坤.超聲波單面平測法檢測混凝土構件裂縫深度可靠性分析[J].蘭州理工大學學報，2013（6）：133～136.