超聲法檢測混凝土內(nèi)部缺陷的實(shí)例分析

陳東亮 宋曉林

（河南省中原建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450000）

1 超聲法檢測混凝土缺陷原理及影響因素

當(dāng)混凝土的組成材料、工藝條件、內(nèi)部質(zhì)量及測試距離一定時(shí)，其超聲傳播速度、首波振幅和接收信號主頻等聲學(xué)參數(shù)一般無明顯差異。如果某部分混凝土存在空洞、不密實(shí)或裂縫等缺陷，破壞了混凝土的整體性，與無缺陷的混凝土相比較聲時(shí)會偏大，波幅和頻率值會降低。超聲法檢測混凝土缺陷，正是根據(jù)這一基本原理，對同條件下的混凝土進(jìn)行聲速、波幅和主頻測量值的相對比較，從而判定混凝土的缺陷情況。

2 超聲檢測混凝土缺陷的影響因素

2.1 構(gòu)件形狀、尺寸及檢測點(diǎn)之間的距離

因超聲波在傳播過程中，指向性差，由發(fā)射換能器進(jìn)入混凝土內(nèi)的超聲波實(shí)際上是以換能器為半徑的球面波，同時(shí)由于混凝土中眾多的界面，會導(dǎo)致超聲波復(fù)雜的反射和折射，彼此相互干擾和疊加，造成很大的漫射聲能，因此構(gòu)件的形狀及截面尺寸對超聲波的傳播有一定影響。同時(shí)超聲波在傳播過程中衰減較大，在檢測過程中，發(fā)射端和接收端之間距離過大會降低接受新號的強(qiáng)度，抗散射和衍射波的干擾能力變差，因此會降低檢測的準(zhǔn)確性。

2.2 混凝土

混凝土的水泥種類、水灰比、骨料級配、抗壓強(qiáng)度等均會影響到超聲波在混凝土中的傳播速度。一般情況下，聲速隨水灰比的降低，抗壓強(qiáng)度的增高而變快。

2.3 混凝土中的鋼筋配制

因超聲波在鋼筋中的傳播速度要高于混凝土中的傳播速度，因此混凝土中的鋼筋配制會影響到超聲波在混凝土中的傳播。超聲波速隨著平行于檢測連線的鋼筋配制率的增加而變快。

3 超聲法檢測混凝土缺陷工程實(shí)例

某工業(yè)建筑的設(shè)備基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，由梁類構(gòu)件和柱類構(gòu)件組成。該設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動過大，超過其設(shè)計(jì)指標(biāo)，因此為了解該設(shè)備基礎(chǔ)是否因此而產(chǎn)生內(nèi)部損傷，需對其內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測。采用直穿法與斜傳法相結(jié)合的測量方法對該建筑的設(shè)備基礎(chǔ)梁和柱進(jìn)行了檢測。梁、柱截面及鋼筋配制形式見圖1，超聲檢測結(jié)果見表1。梁寬1.2m，柱截面尺寸為1.2m×1.2m，測距均為1.2m。由表1可以看出，混凝土柱中聲速大于混凝土中聲速值，且標(biāo)準(zhǔn)差與聲速的比值更小，表明超聲波在混凝土柱中的傳播較混凝土梁更為快速、穩(wěn)定。柱未發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)，梁存在一個(gè)異常點(diǎn)，經(jīng)現(xiàn)場在出現(xiàn)異常點(diǎn)部位鉆取混凝土芯樣，未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在明顯缺陷，由此我們判斷其內(nèi)部質(zhì)量良好。

圖1 構(gòu)件截面鋼筋配制示意圖

表1 混凝土內(nèi)部缺陷檢測結(jié)果匯總表

4 檢測結(jié)果分析

從以下幾個(gè)方面分析其聲速值存在較大差異的原因。

4.1 檢測條件

在檢測過程中，檢測儀器均處于正常狀態(tài)，采樣過程中超聲脈沖波的發(fā)射頻率均固定在一相同值，超聲波型未發(fā)現(xiàn)異常情況。其次檢查了兩個(gè)構(gòu)件表面質(zhì)量，檢測位置均未發(fā)現(xiàn)蜂窩麻面等表面缺陷。檢測時(shí)，均很好的保證了收發(fā)探頭與構(gòu)件表面緊密的粘結(jié)在一起，傳感器與構(gòu)件表面之間耦合良好，排除了因檢測條件不同造成的聲速差異較大的可能。

4.2 混凝土強(qiáng)度

被測梁柱設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級均為C25，采用同一批混凝土澆筑?，F(xiàn)場采用回彈法、鉆芯修正法對其構(gòu)件混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果為梁混凝土強(qiáng)度推定值26.0MPa，柱混凝土強(qiáng)度25.4MPa，由此判斷混凝土強(qiáng)度的差別不是造成此次聲速值差別較大的原因。

4.3 構(gòu)件的鋼筋配制

經(jīng)查閱圖紙，被測梁截面尺寸1.2m×3m，柱截面尺寸為1.2m×1.2m，鋼筋配制示意圖見圖1?，F(xiàn)場使用鋼筋掃描儀對其鋼筋配制進(jìn)行了檢測，實(shí)測鋼筋配置與設(shè)計(jì)相符。

由于測點(diǎn)布置在垂直構(gòu)件截面寬度方向上的兩個(gè)平行側(cè)面上，根據(jù)梁、柱的鋼筋配制截面示意圖，可發(fā)現(xiàn)柱的附加箍筋走向與超聲波的傳播方向平行，且柱沿寬度方向配置的附加箍筋較梁的密集，該種現(xiàn)象很容易引起超聲波在混凝土柱中傳播時(shí)，聲波大部分能量是沿柱中附加箍筋傳導(dǎo)到超聲儀的接收探頭處。根據(jù)超聲波在鋼筋中的傳播速度約為混凝土中的傳播速度的1.2～1.9倍。因此可判定混凝土柱中的聲速值較混凝土梁中的聲速值大，是由于柱中的與聲波傳播方向平行的附加箍筋所引起。

結(jié)語

根據(jù)這一工程實(shí)例看出，當(dāng)采用超聲法檢測鋼筋混凝土構(gòu)件混凝土內(nèi)部缺陷時(shí)，如果構(gòu)件中走向與聲波傳播方向平行的鋼筋布置的較密集時(shí)，鋼筋對聲速值的影響很大，在檢測工作中應(yīng)加以注意。

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