超声波在混凝土中传播特性的实验研究

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1、安徽建筑2015年第2期(总202期)DOI：10．16330／j．cnki．1007—7359．2015．02．078超声波在混凝土中传播特性的实验研究TestResearchonUItrasonicPulsesBehaviorinConcrete胡宏彪(江苏建筑职业技术学院，江苏徐州221116)摘要：对2块存在已知缺陷区的混凝土试块进行了不同龄期、不同的波是否经过干涉、叠加等作用。区域的超声波检测，通过实验结果的对比分析，得出超声波在混凝土1．3实验仪器及混凝土试块参数中传播时参数受到混凝土内部因素影响的特性，并对其机理进行了分试验采用的仪器是北京智

2、博联科技有限公司生产的析。ZBL—U520非金属超声检测仪，其主要性能指标如表1所示。关键词：超声波；水泥硬化；密实度ZBL—U520非金属超声检测仪的主要性能指标表1中图分类号：TU502文献标识码：A文章编号：1007—7359(2015)o2-ol79—03O引言超声波在混凝土无损检测中的应用日益广泛，为了更好的利用这一检测手段，本文结合对混凝土试块的超声波检测实验，探讨了超声波在混凝土中传播的特性及机理，以助于更全面更深入的在混凝土无损检测中利用超声波。检本试验采用的水泥是南京市生产的普通32．5级，骨料的测1实验介绍最大粒径为20mm，混凝土的配

3、比是：水泥423、黄沙605、碎石●试11．76、水224、水灰比为0．53，混凝土设计强度为C30。混凝土构验件尺寸为500mmX300ramx300ram，1块为普通混凝土，1块与1．1超声波简介测为钢纤维混凝土，钢纤维混凝土的钢纤维掺量为100，2块中都声波振动是自然界存在的波动形式之一，人耳可以感觉到量设有缺陷区。缺陷区的设置方法：先在木质模型底部浇注厚度的声波振动大约在16Hz一20kHz之间，高于人耳听觉的称为超技为50mm的混凝土，然后在离木质模型左右两侧各距150mm、术声波，超声的频率范围在104Hz-1012Hz之间。混凝土检测超前后两

4、侧各距75mm的区域内，放人4个体积为200mmX声频率在20kHz一250kHz之间，属于低频超声波。检测时，主要150mm×50ram塑料泡沫袋，最后在上面浇注厚度为50mm的依靠测出的波速、波幅、频率等参数进行统计分析来判断混凝混凝土(如图1)。采用立模、振捣成型，构件置于室外自然养土的质量。护。1．2超声波参数1．2．1波速波速是超声波在介质中传播的速度，通过测量超声波穿透的混凝土距离和所经历的时间之比计算而得，它与介质本身的性质有关，在各向同性介质中，它是一个确定的数值【1j。1．2．2首波波幅【a)缺陷区平面布置(b)缺陷区侧面布置波幅是波形偏

5、离平衡位置的最大距离，波幅大小与声波的图1混凝土试块缺陷区布置示意图能量有关，首波波幅可以反重映出接收到的直达声波能量大小。测试方法采用平面对测法，构件测点布置见图2。1．2．3频率010203040506070809010混凝土检测中使用的是超声脉冲波，它是由多种频率成分组成的复频波，在混凝土内部传播时，受到混凝土的吸收及各安种界面的反射、散射，造成部分脉冲波被衰减掉，最后接收到的幅值最大的频率称为主频拉】。(a)对测面1(b)对测面2徽1．2．4波形圈2混凝土构件测点布置图建波形是在示波器上出现的波的形状。可以反映出传播过来筑2实验结果及分析作者简介：

6、胡宏彪(1977一)，男，硕士，国家注册一级建造师，讲师。主要研究方向：结构无损检测。通过对测得的数据分析整理，可以总结出超声波在}昆凝土囡2015年第2期(总202期)安徽建筑中传播时有如下几个特性，并分析出其机理。普通混凝土对测面1首波幅度对比表(单位：db)表62．1波速，●下面是普通混凝土试块龄期分别为1d、7d、1年的波速对比(见表2、表3)。普通混凝土对测面2首波幅度对比裹(单位：db)表7普通混凝土对测面1波速对比表《单位：km／s)表2■———一minim-一I从中可以看出首波波幅随着时间增加而降低的趋势很明m--I普通混凝士对测面2波速对

7、比表(单位：km／sl表3■●——_显，同理，随着时间增加，混凝土内部水泥砂浆硬化程度提高。所以从实验中我们可以得到，相同条件下混凝土首波波幅随内部水泥砂浆硬化程度提高而降低。其机理为介质内部质点之间相互碰撞传递超声波，分子之间的内摩擦使部分声能转化成热从中可以看出随着时间增加，波速提高很咀显。众所周知，能，如果介质中分子粘结力强，分子被扰动后的驰豫时间13]就随着时间增加，混凝土内部水泥砂浆硬化程度也逐渐增加。所长，因此超声波的能量被吸收的就多，传递过来的能量就小。水以从实验中我们可以得到，相同条件下混凝土波速随内部水泥泥砂浆硬化后，其分子粘结力变强，分

8、子被扰动后驰豫时间变砂浆硬化程度提高而增加的结论。其机理为超声波的