水利工程建筑混凝土檢測中超聲波技術(shù)的應(yīng)用

樊煜萌 雷英穎 晁旭

摘要：隨著超聲波檢測技術(shù)在水利工程建筑中的不斷應(yīng)用，其無損檢測的效率優(yōu)勢也越來越明顯，而且檢測的準(zhǔn)確性也非常高。本文結(jié)合實(shí)際工程的案例應(yīng)用，來對混凝土結(jié)構(gòu)施工期間采取超聲波檢測技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察設(shè)計(jì);水文地質(zhì)問題;解決措施

引言

混凝土具有良好的塑性和穩(wěn)定性，在現(xiàn)代建筑工程中占有重要地位，已成為現(xiàn)代建筑工程的主要材料。在水利工程中，混凝土結(jié)構(gòu)占有很大的比重，往往承擔(dān)著重要的工程任務(wù)，有些混凝土結(jié)構(gòu)在水環(huán)境中已存在多年。在這種情況下，混凝土結(jié)構(gòu)通常會受到原材料、施工質(zhì)量和環(huán)境的影響，產(chǎn)生各種缺陷，對水工建筑物的整體結(jié)構(gòu)造成一定的危害和安全隱患，甚至造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的檢測是十分必要的。

1超聲波混凝土檢測原理

超聲波無損檢測技術(shù)主要是根據(jù)混凝土的聲學(xué)參數(shù)和力學(xué)特性，將兩者聯(lián)系起來，形成一種科學(xué)性、技術(shù)性和實(shí)用性強(qiáng)的檢測技術(shù)?；炷两Y(jié)構(gòu)超聲波檢測主要是根據(jù)脈沖波在混凝土中的傳播時間或速度、接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)來判斷混凝土內(nèi)部缺陷。因?yàn)榛炷恋闹饕牧鲜撬?、礫石和砂，它們是非均勻復(fù)合材料，大多數(shù)是多孔的和彈塑性，超聲波在其中傳播時，會產(chǎn)生反射、折射和透射等一系列聲學(xué)現(xiàn)象，在傳播過程中，超聲波的能量會大大衰減，尤其是高頻部分。在混凝土無損檢測中，影響和干擾超聲波傳播速度的因素很多，主要包括混凝土中鋼筋的布置方向、混凝土骨料的類型、各種骨料的含量、骨料的粒徑、混凝土的配合比、混凝土的使用時間和強(qiáng)度等。不容易準(zhǔn)確顯示超聲波在混凝土中的傳播路徑，主要原因是混凝土中每一個隨機(jī)分布的小孔隙和材料表面都會產(chǎn)生反射、折射或透射等非常復(fù)雜的現(xiàn)象，通常，在超聲波檢測過程中，只能從宏觀上將混凝土中具有一定規(guī)模的缺陷體視為異常體，通過觀察異常體中超聲波的性能來判斷混凝土中的具體質(zhì)量問題。

2.超聲波檢測技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2.1超聲波檢測混凝土體積

當(dāng)使用超聲波檢測儀應(yīng)用技術(shù)檢測混凝土構(gòu)件是否存在缺陷時，必須仔細(xì)了解混凝土構(gòu)件的外部形狀、尺寸、地質(zhì)等情況。試驗(yàn)體積定義為混凝土內(nèi)的母材，以及混凝土兩側(cè)或熱影響區(qū)較大區(qū)域至少10mm，用直探頭檢查角探頭掃描區(qū)域的母材，掃描區(qū)域定義為總線上的1.5×S（全量程），衰減變化或厚度變化，這可能會影響角探頭檢查。

2.2超聲波探頭的量程校準(zhǔn)

應(yīng)使用IIw（csk-ia）校準(zhǔn)塊K1校準(zhǔn)待檢查材料上無缺陷的區(qū)域校準(zhǔn)直探頭的測量范圍。水平范圍的選擇應(yīng)確保屏幕上始終至少有兩個底部回波（反射）;角度探頭的水平范圍校準(zhǔn)應(yīng)使用IIW或V2校準(zhǔn)塊進(jìn)行。選定的水平范圍應(yīng)至少覆蓋1.5×S（全跨度）。

2.3超聲波角度探頭的測量

對于探頭入射點(diǎn)的測量，放置探頭時，在半徑為100mm（IW）或50mm（K1）的弧面上找到最高波，并將其調(diào)整至全屏高度的80%，以確定探頭的入射點(diǎn)?？稍谛?zhǔn)試塊上的刻度上讀取探頭的入射點(diǎn)，并在探頭上標(biāo)記。

2.4超聲波參考曲線DAC的建立

比較試塊橫向通孔反射的最高回波，調(diào)整增益，使回波高度達(dá)到全屏高度（FSH）的80%。此時的增益值是主要增益，應(yīng)予以記錄，保持主增益不變，將探頭置于不同的量程位置，分別在屏幕上標(biāo)記相應(yīng)回波的振幅，這些點(diǎn)通過平滑曲線連接，曲線的長度覆蓋所需的掃描區(qū)域。選擇DAC曲線的第一點(diǎn)時，必須確保探頭入射點(diǎn)到橫向孔的聲程距離不小于0.6N（n為相關(guān)探頭的近場長度）。

如果差值小于2db，則無需進(jìn)行校正，如果差值大于2db但小于12db，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，如果傳輸損耗大于12db，應(yīng)考慮原因，如適用，應(yīng)進(jìn)一步準(zhǔn)備掃描表面，如果沒有明顯的原因?qū)е赂咝拚担瑒t應(yīng)在被測工件的不同位置測量衰減，如果衰減發(fā)生顯著變化，則必須考慮采取措施改善衰減。

2.5缺陷的評估方法

該方法主要用于評估缺陷的增益，在掃描過程中，為了提高方位困難缺陷的檢測靈敏度，可以通過最小增量6dB進(jìn)一步提高增益，然后，當(dāng)缺陷評估基于DAC時，必須減去增加的增益。缺陷評估由驗(yàn)收等級決定，如dac-10db。應(yīng)通過在缺陷中找到最高回波來評估缺陷長度，然后探頭應(yīng)橫向掃描至缺陷邊緣，直到回波振幅降低至-10dB的評估水平。探針的中心標(biāo)記為缺陷的邊緣。

如果可能，應(yīng)從板的一側(cè)和焊接接頭的兩側(cè)測試混凝土。角度探頭應(yīng)放置在基底金屬上，使梁垂直于接頭。探頭應(yīng)在1.5×S掃描范圍內(nèi)來回移動。探針的移動應(yīng)在水平面上以5-10o的角度連續(xù)進(jìn)行。對于厚度超過40mm的區(qū)域，可能需要從結(jié)構(gòu)兩側(cè)掃描接縫的所有側(cè)面。

2.6不合格缺陷的處理要求。

抽樣檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)混凝土不合格時，應(yīng)擴(kuò)大檢驗(yàn)范圍，除非另有規(guī)定，對于抽樣檢驗(yàn)不合格的混凝土，應(yīng)在被檢混凝土兩側(cè)增加兩個取樣長度相同的檢驗(yàn)區(qū)域。如果發(fā)現(xiàn)不連續(xù)性是重復(fù)性和系統(tǒng)性的，則應(yīng)測試在相同條件下使用相同參數(shù)澆筑的區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)不合格缺陷定期出現(xiàn)，應(yīng)分析和調(diào)查不合格缺陷的原因，重新澆筑前，應(yīng)對混凝土澆筑過程進(jìn)行重新評估，并采取必要的改進(jìn)措施，提高澆筑質(zhì)量，以滿足質(zhì)量要求。修補(bǔ)混凝土的兩端應(yīng)至少延伸100mm，并應(yīng)采用與之前相同的方法進(jìn)行試驗(yàn)。真正合格后，應(yīng)形成正式的書面超聲波檢驗(yàn)報(bào)告。

3無損檢測技術(shù)的應(yīng)用建議

現(xiàn)如今，我國建筑工程、石油化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用無損檢測技術(shù)，但是相對于發(fā)達(dá)國家而言，我國的建筑工程檢測技術(shù)還無法達(dá)到爐火純青的境界，在應(yīng)用過程中仍然處在缺陷與不足之處，主要體現(xiàn)于混凝土檢測評定系統(tǒng)具有局限性、檢測方向單一以及檢測精準(zhǔn)度較弱等方面。針對在建筑工程檢測中，為進(jìn)一步使無損檢測技術(shù)應(yīng)用效果發(fā)揮出最大的作用，需要進(jìn)行不斷優(yōu)化與改善，現(xiàn)有以下幾點(diǎn)建議。

（1）需采用不同的檢測技術(shù)相結(jié)合，無損檢測技術(shù)包含著多種檢測方法，由于不同的檢測方法均有著不同的優(yōu)勢，所以將多種方法相結(jié)合，可相互彌補(bǔ)之間的不足，以最大限度發(fā)揮無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢，進(jìn)而有助于控制檢測的準(zhǔn)確性。同時對混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測的過程中，可使用多種檢測方法，并比較檢測結(jié)果，根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行分析，可有效減少誤差。

（2）在一定限度上對檢測的內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，不僅檢測建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)損害情況，還要系統(tǒng)地、全面地評價建筑材料性能、缺陷以及質(zhì)量。

（3）提高無損檢測結(jié)果的精度，在應(yīng)用無損檢測技術(shù)過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的檢測方法，實(shí)事求是，即可根據(jù)檢測操作的難易程度決定，也可根據(jù)檢測結(jié)果的好壞確定。在建筑工程檢測中使用無損檢測技術(shù)，為確保建筑質(zhì)量的有效性，需對提高檢測的精確度給予重視。在建筑工程檢測未來發(fā)展道路上，不斷研究出簡單、高效、實(shí)用的檢測技術(shù)。

4結(jié)論

水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對水工建筑物的整體穩(wěn)定性有很大影響。因此，對水工建筑物混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測是十分必要的。超聲波檢測方法的應(yīng)用，不僅為混凝土結(jié)構(gòu)始終處于良好狀態(tài)提供了前提保證，而且保證了現(xiàn)代水利工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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