超聲波檢測混凝土強度分析

王威

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進程的加快，建筑行業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展?；炷临|(zhì)量直接決定了建筑的質(zhì)量，進而影響人們的生命安全。因此，混凝土強度的檢測方法受到了社會各界的廣泛關(guān)注。在傳統(tǒng)的檢驗過程中，取樣試件的代表性一直是個問題。接下來，本文將詳細論述超聲波檢測混凝土強度分析。

關(guān)鍵詞：超聲波檢測；混凝土；強度

自從1949年西方研究人員在混凝土結(jié)構(gòu)檢測中首次使用超聲脈沖檢測技術(shù)以來，這種無損檢測技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。超聲波技術(shù)能夠?qū)炷恋膹姸?、彈性、?nèi)部缺陷等進行檢測，但是，由于強度檢測中的多種不確定性因素，導(dǎo)致了超聲測強技術(shù)發(fā)展緩慢。但是，隨著科技研究與理論研究的深入發(fā)展，超聲測強的應(yīng)用深度與廣度會進一步增大。

1 混凝土中超聲波特點以及超聲測強的基本原理

由于混凝土獨特的內(nèi)部構(gòu)造方式，使得超聲波的傳輸也具有獨特性質(zhì)。在混凝土中，超聲波的傳播衰減比較大，指向性比較差。由于折射與反射作用的影響，使其在混凝土內(nèi)部傳輸時并非直線進行。同樣原理，在任何一點的聲場所空間中，都存在著入射聲波、反射波、折射波以及轉(zhuǎn)換后的橫波。因而，檢測儀探頭所接受的信號，也是上述聲波的疊加。

超聲波指的是超聲儀器發(fā)射轉(zhuǎn)換器，以一定的重復(fù)性頻率所間斷性的發(fā)出的超聲脈沖。超聲測強，指的是通過混凝土中超聲脈沖的傳播規(guī)律以及與混凝土強度之間存在的某種關(guān)系，通過對脈沖參數(shù)的具體分析，最終得出混凝土強度的檢測方式。超聲儀器所產(chǎn)生的脈沖，會進一步促使電壓晶體獲取高頻脈沖。產(chǎn)生的脈沖會進一步傳輸?shù)交炷林?，相?yīng)的接收轉(zhuǎn)換器會接受混凝土中的信號數(shù)據(jù)，進而將超聲波在混凝土中的傳播距離與傳播時間測量出來，進而計算出混凝土中超聲波的傳播速度?；炷林新暡ǖ膫鞑ニ俣龋軌蛟敿毜姆磻?yīng)混凝土密實度?；炷翉姸扰c混凝土密實度存在直接聯(lián)系，所以說，混凝土中的超聲波聲速與混凝土強度之間有密切關(guān)系。簡言之，混凝土越密實，其強度就越高，混凝土中聲波的傳輸時間就越短，聲速越大。混凝土越稀疏，其強度就越低，混凝土中聲波傳輸時間就越長，聲速越低。

2 混凝土超聲檢測的主要影響因素分析

水泥品種是影響混凝土強度的重要方式，對于早期的混凝土質(zhì)量在早期并無規(guī)律性可研究。部分水泥早期的強度較高，部分后期強度較高。礦物細摻料，現(xiàn)階段的混凝土主要向著高性能、高前度方向邁進，摻加礦物細料或硅灰，能夠大幅度提高混凝土強度。由于硅灰的顆粒比較小，具有高度分散特性，提高了超聲的聲速值。粗骨料含量，石子對于超聲測強的影響不顯著，可忽略。但是碎石與卵石的石質(zhì)相同，對聲速的影響也不大。但是，粗糙的碎石能夠提高骨料與水泥的粘結(jié)，比卵石的強度高很多。砂率，科學(xué)合理的砂率，能夠有效提升混凝土的密實度，增強其粘聚性能。砂率變化，也會導(dǎo)致粗骨料含量發(fā)生變化。砂率對強度影響較小，但是，對聲速影響較大。配合比，不同的配合比，其超聲的聲速也存在較大區(qū)別。對于材料相同的混凝土中，不同的配合比導(dǎo)致不同原材料的體積并不相同。例如，含粗骨料較多的混凝土，其超聲傳播速度就比較快。水灰比較大的混凝土，孔隙多、易蒸發(fā)，聲速比較低。而水灰比較小的混凝土，空隙較小、內(nèi)部比較密實。

3 在混凝土檢測中超聲波檢測的具體應(yīng)用分析

3.1 混凝土強度檢測中超聲回彈綜合法的應(yīng)用

混凝土強度是混凝土質(zhì)量的非常重要的指標之一，所以說，檢測混凝土強度成為了超聲波檢檢測的重要方面?，F(xiàn)階段，超聲回彈綜合檢測方式因測試精確度強等特點，在實際檢測中被廣泛應(yīng)用。這種檢測方式，是綜合利用回彈法與超聲法而設(shè)計出來的檢測新方式。兩種檢測方式都是以強度、應(yīng)變行為以及材料應(yīng)力作為重要依據(jù)。在超聲法運用該過程中，超聲速度能夠精確、全面的反映被測試材料的內(nèi)部信息和材料屬性?；貜椃ǎ环矫婺軌驕蚀_反映材料的彈性特點，一方面還能夠有效反映材料的可塑屬性。但需注意，其對材料可塑屬性的反應(yīng)比較淺，只能進行表面屬性方面的檢測，無法有效反映更深層次屬性。因此，綜合利用回彈法與超聲法，能夠綜合兩種方式的優(yōu)點，在對混凝土內(nèi)部材料、情況進行綜合檢測的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)混凝土表層情況。通過兩種方式，綜合檢測混凝土內(nèi)外部整體情況。這種綜合性的檢測方式，其結(jié)果是建立在對測強曲線綜合分析基礎(chǔ)上得來的。對檢測過程中的超聲聲速值、抗壓強度以及表面回彈值等數(shù)據(jù)進行綜合統(tǒng)計分析，并與抗壓強度、非破損檢測參數(shù)之間建立測強曲線。通過f-v-r之間的曲線關(guān)系，分析混凝土強度值。在使用超聲儀檢測過程中，混凝土中聲波的傳輸時延用t來表示，混凝土中的聲波傳輸速度用v來表示，回彈值也就是混凝土表面硬度用r來表示。綜合聲速值v與回彈值r，計算出混凝土的f強度。在實際的強度檢測過程中，會涉及多個參數(shù)，且不同參數(shù)之間會產(chǎn)生對比。因而大大降低了單一檢測指標的影響，大幅度提升了檢測結(jié)果的精確性。

3.2 超聲波檢測混凝土強度的內(nèi)部缺陷與損傷

在實際檢測過程中，除了使用超聲波對混凝土強度進行檢測之外，還廣泛應(yīng)用在混凝土內(nèi)部缺陷與損傷的檢測中去。隨著檢測方式的不斷進步以及研究的深入發(fā)展，超聲檢測的結(jié)果更加準確。主要通過PSD判據(jù)法、CBV判據(jù)、NFP法以及概率判斷方法，檢測混凝土的缺陷。運用超聲檢測方式，對于斷面的升學(xué)參數(shù)進行信號處理與超聲檢驗。對收集的數(shù)據(jù)信息進行綜合分析之后得出結(jié)論。因為測試過程中所選擇的方法本身存在一定缺陷，只能在大體上估計缺陷的位置，無法對缺陷進行準確定位。也就是說，超聲檢測方式能夠在缺陷定位與判斷上得出一定結(jié)論，但是，卻無法對缺陷的范圍、大小、形狀、分部等屬性參數(shù)進行精確量化。通常情況下，在檢測混凝土內(nèi)部缺陷與損傷過程中，超聲檢測技術(shù)存在兩方面不足：第一，利用超聲波異常數(shù)據(jù)，能夠檢測其內(nèi)部的缺陷與損傷情況，但是無法給出確定性的參數(shù)描述。第二，通過超聲波參數(shù)值只能夠大體的反應(yīng)測試部位的平均狀況，但是，無法對具體的缺陷進行定量分析。為了更好的解決上述問題，層析成像技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。通過層析成像技術(shù)，能夠?qū)炷羶?nèi)部進行交叉射線穿透，進一步對測區(qū)缺陷進行定性、定量的分析，得出完成的混凝土斷面情況，全面、完整的對混凝土缺陷進行定量分析。這種新興技術(shù)，能夠通過特定的圖像數(shù)字處理技術(shù)，全面、完成的將混凝土內(nèi)部狀態(tài)進行展示，更方便進行缺陷檢測與損傷檢測。隨著我國超聲儀器的廣泛使用與發(fā)展，層析成像技術(shù)的的應(yīng)用場所得到了大幅度拓寬。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文針對混凝土中超聲波特點、超聲測強的基本原理以及混凝土超聲檢測影響因素開始入手分析，從兩個方面：混凝土強度檢測中超聲回彈綜合法的應(yīng)用，超聲波檢測混凝土強度的內(nèi)部缺陷與損傷，詳細論述了在混凝土檢測中超聲波檢測的具體應(yīng)用分析。

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