基于压电埋入式模块的混凝土声检测研究

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1、1绪论21:2000）等行业标准。这些规程的不断完善，大大促进了混凝土检测技术的工程应用和普及[12]。近年来，国内外在混凝土检测领域取得了很多新成果，并进行了应用性的研究。主要的技术有：(1)雷达技术的应用；雷达技术以微波为媒介，能够进行非接触检测，对混凝土有很强的穿透力，可测较大深度，对接收信号处理后的图像能够在屏幕上直观显示，雷达法可用于探测混凝土结构中的孔洞、剥离层和裂缝等缺陷损伤的位置和范围，有较高的分辨率[16]。(2)红外成像法；红外成像法是根据物体表面的温度场分布状况所形成的热像图，直观地显示材料、结构物及其结合上不连续缺陷的一种检测技术。这种方法属

2、非接触无损检测技术，可对被测物进行全天候的的的检测，并具有快速、直观、适合大面积扫测的特点，也可用于检测混凝土遭受冻害或火灾等损伤的程度以及建筑物墙体的剥离、渗漏等[17]。(3)电测法与磁测法；这类技术以电场或磁场作为探测媒介，主要是用漏磁法探测混凝土中钢筋的断裂情况，用涡流法测定混凝土盖板厚度，用交流阻抗法检测混凝土中钢筋的锈蚀等[18]。另外，在混凝土无损检测技术方面，近年来也出现了一些新的研究方向和成果，如利用碳纤维机敏混凝土监测结构损伤和利用智能结构光纤传感网络检测混凝土质量的方法[20][21]。孙明清等人研究了通过混凝土结构表面的贴片式压电陶瓷进行结构

3、缺陷的超声检测的一系列技术及方案[22]。文玉梅教授进行了针对埋入式压电陶瓷进行结构健康监测的研究工作[23]。1.3目前混凝土检测常用方法及存在的问题1.3.1半破损检测技术半破损法分为钻芯法、拔出法、拔脱法、板折法、射击法、就地嵌注试件法等，这些方法以局部破坏性试验获得结构混凝土实际抵抗破坏的能力，因为直观可靠、应用方便、检测费用低廉，适用于现场控制，测试结果容易为人们所接受。其缺点是造成结构物的局部破坏，检测后需要进行修补，因而不宜用于大面积的检测。在半破损检测技术中，最常用、发展较成熟的是拔出法和钻芯法[12]。拔出法是将安装在混凝土中的锚固件拔出，测定其极

4、限抗拔力，然后根据预先建立的混凝土极限拔出力与其抗压强度之间的相关关系来测定混凝土强度的一种半破损检测方法。大量实验表明：极限拔出力与混凝土抗压强度之间确实存在着某种近似线性的对应关系，为该方法的应用提供了坚实的基础[15]。拔出法可分为两类：一类是预埋拔出法；另一类是后装拔出法。预埋拔出法是在混凝土表层以下一定距离处预先埋入一个钢制锚固件，混凝土硬化以后，通过锚固件施加拔出力。当拔出力增至一定限度时，混凝土将沿着一个与轴线呈一定角度的锥面破裂，并最后拔出一个类圆锥体。后装拔出法是指在已硬化的混凝土上钻孔，然后3重庆大学硕士学位论文在其上安装锚固件的拔出法。拔出法适

5、用范围较广，特别是当现场结构缺少混凝土强度的有关试验资料时，是非常有价值的一种检测手段[12]。钻芯法是利用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，在结构混凝土上钻取芯样以检测混凝土强度和检查混凝土内部缺陷的一种检测方法。它可用于检测混凝土的抗压、抗拉、劈裂强度，吸水性、抗冻性，结构混凝土受冻、火灾损伤的深度，混凝土接缝及分层处的质量状况，也可用于对混凝土裂缝的深度、离析、孔洞等缺陷的检测。该方法无需进行某种物理量与强度或缺陷之间的换算，因此是一种直观、准确、可靠的方法。但是钻芯法检测混凝土费用较高，费时较长，且对混凝土造成局部损伤，因而大量的钻芯取样往往受到限制[2]。

6、1.3无损检测技术混凝土无损检测技术对混凝土结构构件不构成破坏，可以获得人们最需要的混凝土物理量信息，同时，无损检测技术操作简单，受结构物的形状与尺寸限制较小，可以进行多次重复试验，适用于对重要结构部位长期监测。另外，无损检测技术还具有在检测过程中取得各种信息后能及时进行处理，以减少损失，避免事故发生等优点[2]。目前无损检测方法主要有回弹法，超声脉冲法，超声回弹综合法，冲击回波法，雷达法，红外成像法，声发射法，射线法等等。其中超声法和超声回弹综合法是我国最常用的混凝土检测方法[10]。回弹法是以在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度来评定混凝土结构或构件强度的

7、一种方法，它不会对结构或构件的力学性质和承载能力产生不利影响，在工程上已得到广泛应用。回弹法使用的仪器为回弹仪，它是一种直射锤击式仪器，是用一弹击锤来冲击与混凝土表面接触的弹击杆，然后弹击锤向后弹回，并在回弹仪的刻度标尺上指示出回弹数值[1]。通过在混凝土的抗压强度与回弹值之间建立起一种函数关系，以回弹值来表示混凝土的抗压强度。但回弹法只能测得混凝土表层的质量状况，内部情况却无法得知，这便限制了回弹法的应用范围。超声波法是无损检测技术中应用最广泛的一种方法，检测混凝土常用的频率为20-250kHz，它既可用于检测混凝土强度，也可用于检测混凝土缺陷。超声波在混凝土