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1、第23卷第1期四川理工学院学报(自然科学版)Vol23No12010年2月JournalofSichuanUniversityofScience&Engineering(NaturalScienceEdition)Feb2010文章编号:16731549(2010)01000103高精度打声法在混凝土内部缺陷检测中的应用121王建国,毛利胜,沈卓洋(1.四川升拓检测技术有限责任公司,成都610072;2.四川理工学院建筑工程学院,四川自贡643000)摘要:打声法作为一种简便易行的无损检测方法,在建筑、
2、土木工程的质量检测(如混凝土浇筑密实度等)中得到了比较广泛的应用。文章介绍了打声法的特点,提出了一种高精度的打声测试方法,并利用混凝土试块进行了验证。关键词:混凝土;无损检测;打声法中图分类号:TU502文献标识码:A引言混凝土作为一种施工方便、性能良好、价格低廉的建筑材料广泛应用到各种结构物中。有时因施工管理不善或受使用环境及自然灾害的影响,结构物的内部可能存在不密实或空洞,而外部可能形成蜂窝麻面、裂缝或剥离(损伤层)等缺陷。这些缺陷的存在会不同程度[1]图1打声法的概念地影响结构物承载力和耐久性。对混凝土缺陷的测试方法
3、很多,应用较广泛的有基1.2技术特点于弹性波(包括超声波)的方法、基于冲击的方法(如回一般混凝土检测评价过程分3个阶段(表1),打声弹仪等),基于电磁波、电磁诱导的方法(如混凝土雷技术就是应用在第2阶段的无损诊断,在测试混凝土内[2]达、钢筋仪等)。本文则研究了一种能够快速、全面部缺陷,评价混凝土损伤程度等方面有自身独特的优越检测混凝土缺陷特别是剥离的打声无损检测技术。性(表2),且具有非接触式拾取信号、快速测试等优点(表3)。1打声法技术简介表1混凝土检测评价过程打声法(也称为谐振声波法)作为一种简单有效的诊断次数诊断项
4、目现场无损测试手段,上百年来在建设、机械、铁路和地质1外观测试,观察混凝土表面剥离、裂缝等异常部位2以无损检测试验为中心进行检测等现场得到了广泛的使用。3破坏性试验,对其内部进行详细调查1.1测试原理表2打声法与其它测试方法的比较对混凝土结构物用锤敲击其测试表面,因混凝土的检测法比较项目振动从而产生声响即打击声。由于声响的特征(声调,打声法超声法冲击弹性波声强以及声响的持续时间等)与混凝土材质的好坏、剥强度!∀∀裂缝深度#∀∃离及空洞的有无有密切的关系,因此分析打击声的特征浅∃∃∀内部缺陷就可以进行相应的检测进而发展为打
5、声法。图1所深!∀∃示为打声法的概念。测试效率∃!∀注:∃:优;∀:可以;!:差;#:不可以;浅、深裂缝区分界限为20cm。收稿日期:20091211作者简介:王建国(1968),男,浙江富阳人,工程师,硕士,主要从事土木工程及防灾工程方面的研究。2四川理工学院学报(自然科学版)2010年2月表3打声法的特点以及图形处理等能力。应用领域测试参数(2)测试信号的归一化混凝土结构物机械、金属打声法音调(频率)为了提高测试精度,采用同样的击打力是非常理想材质劣化剥离、空洞、异金属部件松动音强(振
6、幅)常情况等隧道衬砌等的。但是,人工击打不能保证打击力的一致,一般需要特点非接触式、无损、快速采用自动激振装置。然而自动激振装置比较复杂,操作1.3评价方法起来也比较繁琐。而且,即使采用自动激振装置,对于应用打声法在进行现场测试时,主要关注测试信号不同的测点,由于测试表面状况的差异,其产生的激振的频率特性(音调)、衰减特性(持续时间)、振幅特性力也会有所不同。为此,我们在通常的打声法技术(图(音强)等的变化。一般来讲,混凝土构造中有剥离或3A)的基础上,通过在激振锤上设置加速度传感器(图空洞等内部缺陷时,测试信号有以下变化
7、的现象:3B),进而利用击打力的对测试信号进行了归一化。(1)频率特性的变化:测试刚性显著降低,打击声y(t)y(t)=M%A的卓越频率也降低(卓越周期变长)。其中,y(t)为归一化后的时域信号,y(t)为测试的声(2)衰减特性的变化:由于剥离遮断了弹性波的传波信号,M为激振锤的质量,A为激振加速度信号的振播路径,使得弹性波的逸散延迟,打击声的持续时间变长。幅(最大值)。(3)振幅特性的变化:在相同的打击力下,出现剥离时使得振动块的质量变小,从而加速度和打击声变大。另一方面,当出现蜂窝以及混凝土材质变差造成混凝土刚性降低时
8、,又会造成加速度和打击声变小。因此,振幅特性的变化也能够反映混凝土的状况。图2是打声法检测混凝土性能及缺陷的概念。图3打声检测系统激振装置的区别(3)高度化的信号分析在本技术中,集成了频谱、持续时间回归等分析技术。(4)多参数统计分析如前所述,打声中不同的参数可以反映混凝土不同图2应用打声法对混凝土结构
