馮修一
摘 要:為`保障混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量性能,采取超聲波檢測的方法,準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)混凝土中潛在的問題,因此,本文通過對超聲波檢測進(jìn)行研究,分析其在混凝土中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:混凝土;檢測;超聲波
超聲波在混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用中,既可以檢測混凝土的強(qiáng)度,保持95%以上的合格率,又可以檢測出混凝土的缺陷,體現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的完整性。超聲波檢測主要是利用聲學(xué)參量,根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的力學(xué)性質(zhì),提供全面的檢測方法。通過分析超聲波脈沖的傳播方式,明確的得出混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部狀態(tài),進(jìn)而判斷混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在異常,解決混凝土中潛在的問題。
一、混凝土檢測中的超聲波分析
超聲波在混凝土檢測中,主要應(yīng)用在內(nèi)部缺陷和強(qiáng)度兩個方面,可以明確檢測出混凝土的基本狀態(tài),體現(xiàn)了超聲波檢測的準(zhǔn)確性。
1、混凝土強(qiáng)度檢測中的超聲回彈綜合法
超聲回彈綜合法是以超聲波檢測為基礎(chǔ),引進(jìn)回彈法理論,共同完成混凝土的強(qiáng)度檢測[1]。混凝土材料與強(qiáng)度存在直接的關(guān)系,而超聲回彈利用了此種關(guān)系,反饋混凝土的強(qiáng)度狀況。超聲檢測和回彈法在混凝土強(qiáng)度檢測中都存在偏重性,將兩者結(jié)合后可以描述出混凝土強(qiáng)度的變化性質(zhì),形成一種反應(yīng)混凝土強(qiáng)度的特征,有效檢測混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部強(qiáng)度。
2、混凝土結(jié)構(gòu)缺陷中的超聲波檢測
觀察或檢測混凝土結(jié)構(gòu)的表面,很難發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的缺陷,如:空洞、裂縫等,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)潛在應(yīng)用病害,不利于混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。混凝土內(nèi)部缺陷大多是由施工引起的,特別是施工工藝欠缺或不足,都會干擾混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的隱蔽性強(qiáng),其可在混凝土內(nèi)部存在較長的時間,形成緩慢的腐蝕或干預(yù),直接降低混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[2]。超聲波檢測在混凝土內(nèi)部遇到缺陷時,脈沖波形會發(fā)生明顯的改變,如下圖1和圖2,是超聲波在正?;炷梁腿毕莼炷林械谋憩F(xiàn)。
圖1 正?;炷羶?nèi)超聲波的波形
圖2 缺陷混凝土內(nèi)超聲波的波形
2.1 空洞缺陷檢測
超聲波對混凝土檢測不存在任何損傷,其在檢測混凝土空洞時主要利用了脈沖聲速法。脈沖信號穿過混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)時,如果聲速遇到混凝土空洞或不密實的部分,會與正常聲速不同,根據(jù)脈沖信號的聲波特性,可以檢測出混凝土潛在空洞的結(jié)構(gòu)段,由此記錄聲波特性,找準(zhǔn)混凝土的空洞部分。
2.2 裂縫缺陷檢測
混凝土裂縫是最為常見的一類病害,不僅影響混凝土結(jié)構(gòu)的性能,更是增加混凝土的安全風(fēng)險。超聲脈沖法在裂縫缺陷檢測中,可以檢測出走向和深度。例如:某混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫<500mm,超聲波檢測時采取單面平測的方式,各個測點的位置盡量避開混凝土內(nèi)部的鋼筋,以免干預(yù)鋼筋的質(zhì)量性能,著重分析超聲檢測中的跨縫測量,超聲脈沖發(fā)射后,當(dāng)首波發(fā)生反相時,結(jié)合測點數(shù)據(jù)計算出hci,取平均值確定裂縫深度,也有超聲波檢測混凝土裂縫時不出現(xiàn)首波反相的情況,此時需要選定n點,以此作為測量點,得出準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。
二、混凝土超聲波檢測異常的評價方式
比較常用的評價方式是數(shù)理統(tǒng)計概率法,其可區(qū)分混凝土的正常變化和異常忙完。
1、數(shù)理統(tǒng)計概率法
混凝土結(jié)構(gòu)中存在正常的變化區(qū)間,如果性能指標(biāo)超出變化區(qū)間,表示混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)異常。超聲波能夠檢測到混凝土異常,同時利用數(shù)理統(tǒng)計概率法分析異常表現(xiàn)[3]。超聲波在混凝土異常部分的變化較大,針對混凝土整體結(jié)構(gòu)采取抽樣檢測的方式,利用數(shù)理統(tǒng)計概率法匯總并整理超聲波檢測的數(shù)據(jù),計算標(biāo)準(zhǔn)差、平均數(shù)據(jù)后,判斷混凝土發(fā)生異常的區(qū)域。
2、異常評價準(zhǔn)則
數(shù)理統(tǒng)計概率法在混凝土超聲檢測中的應(yīng)用,必須遵循相關(guān)的準(zhǔn)確,其中最重要的準(zhǔn)則是測量點的數(shù)量>20,由此才能確保數(shù)理統(tǒng)計的概率高于95%。
3、確定異常位置
結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計概率法的結(jié)果和混凝土的實際情況,規(guī)劃出混凝土缺陷的大概位置,既要繪制數(shù)理統(tǒng)計概率法的測點位置,又要表示勾畫出異常缺陷,以便分析混凝土的質(zhì)量。
三、超聲波在混凝土檢測中的實例
超聲波檢測在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)比較常用,以鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和樁基混凝土結(jié)構(gòu)為例,分析超聲波的具體應(yīng)用,如下:
1、超聲波在鋼管混凝土中的應(yīng)用
鋼管混凝土問題的檢測難度高,為保障檢測的準(zhǔn)確度,需采取超聲波檢測的方式[4]。假定某鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中,鋼管的外直徑=D,厚度=d,超聲波經(jīng)過鋼管內(nèi)壁、混凝土、縫隙的時間分別是t1、t2、t3,聲波速度=v1、v2、v3,超聲波經(jīng)過鋼管混凝土的時間T和X為未知量,其余已知,則計算方式如下:
T= + +
推論鋼管與混凝土之間的裂縫寬度為:
X=
經(jīng)多次計算證明,鋼管與混凝土之間確實存在縫隙,計算數(shù)據(jù)決定了縫隙的大小,而實際鋼管與混凝土之前的縫隙是無法避免的,還要借助超聲波的波形圖,確保已出現(xiàn)縫隙對鋼管混凝土的危害性。
2、超聲波在樁基混凝土中的應(yīng)用
樁基混凝土的典型代表是人工挖孔樁基,以某公路橋中的混凝土樁基為例,分析超聲波檢測的應(yīng)用。
2.1 樁基混凝土參數(shù)
該公路橋的人工挖孔樁基在灌注混凝土?xí)r出現(xiàn)誤差,底部水泥泥漿未達(dá)到密實標(biāo)準(zhǔn)。人工挖孔樁的樁徑=1.5m,砼強(qiáng)度=C25,樁長=24.7m,3根聲測管。
2.2 超聲波檢測的應(yīng)用
該公路橋為檢測處人工挖孔樁基內(nèi)部混凝土的質(zhì)量水平,選擇超聲波檢測方式。根據(jù)超聲波檢測的波形圖和曲線圖,分析超聲波檢測的數(shù)據(jù),如下表1。
表1 超聲波檢測的數(shù)據(jù)
樁基段 數(shù)據(jù) 聲波速度 主頻率 幅值 衰減
0.0-16.0m 4194m/s 50kHz 平穩(wěn) 不明顯
16.0-24.7m 3539m/s 11kHz 跳變 明顯
由上表可以確定,該樁基內(nèi)的混凝土存在離析、松散的問題,后期采用鉛芯復(fù)核圖檢查超聲波檢測的結(jié)果,鉆到18.58m左右時,發(fā)現(xiàn)了混凝土的質(zhì)量問題,與超聲波檢測結(jié)論基本一致。
結(jié)束語:
超聲波在混凝土檢測中發(fā)揮重要的作用,能夠準(zhǔn)確檢測到混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)度、損傷等問題,提高混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性能,保障混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用水平。超聲波檢測在混凝土中的應(yīng)用越來越成熟,而且檢測的準(zhǔn)確性較高,規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,有利于建設(shè)工程的穩(wěn)固性,在很大程度上提升了混凝土在工程項目中的性能水平,改善混凝土施工的環(huán)境。
參考文獻(xiàn):
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[3] 李盛斌,楊紅霞.超聲波技術(shù)在混凝土檢測中的應(yīng)用[J].電子測試,2013,07:252-253.