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1、第23卷第8期无损检测Vol.23No.82001年8月NDTAug.2001混凝土裂缝深度超声波检测方法林维正,苏 勇,洪有根(同济大学声学研究所,上海 200092)摘 要:介绍裂缝深度常用超声检测方法,研究裂缝深度检测新方法,如相位变化法、横波法和冲击回波法等。关键词:混凝土;裂缝深度;超声检验+中图分类号:TG115.285 文献标识码:A 文章编号:100026656(2001)0820323204ULTRASONICTESTINGMETHODSFORTHEDEPTHOFCONCRETECRACKLINWei2zhe
2、ng,SUYong,HONGYou2gen(InstituteofAcoustics,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Conventionalultrasonictestingmethodsforthedepthofaconcretecrackareintroduced.Inaddition,newultrasonictestingmethodsforthedepthofaconcretecrackarealsoresearched,suchasphasevariation
3、method,transversewavemethodandimpact2echomethod.Keywords:Concrete;Crackdepth;Ultrasonictesting 混凝土是建筑工程中最主要的用量最大的建筑材料之一。其质量直接关系到建筑结构的安全,加强混凝土质量的监控和检测,保证和提高混凝土质量,是当今建筑工程中的重要课题。施工不慎混凝土未捣实、施工中因温度变形和干燥收缩、早期施工过载以及混凝土承载后产生受力损伤等都会形成裂缝,因此,对裂缝的开展深度和图1tc2t0法走向进行检测非常必要。21/2d=a[(t
4、c/t0)-1]一般工程结构中的梁、柱、板和机场跑道出现的T———发射探头 R———接收探头裂缝都属于浅裂缝(开裂深度≯50cm)。现在许多国家都有检测裂缝的规程,但是随着科学技术的发展,检测裂缝方法也不断发展,本文介绍我们的研究工作及国内外裂缝检测技术的新进展。1 裂缝深度常用超声检测方法对混凝土浅裂缝(深度<50cm),超声检测法主要有图1所示的tc2t0法和图2所示的BS4408标准所述方法等。国内规程改进了tc2t0法。图2BS4408声通路测距法上述方法中,BS4408所述的声通路测距法以22221/2d=15[(4t1-t
5、2)/(t2-t1)]两换能器的边到边计算,而tc2t0法则以两换能器的中到中计算,实际上声通路既不是两换能器的边收稿日期:2000206226到边距离,也不是中到中距离。国内规程则以平测·323·©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.林维正等:混凝土裂缝深度超声波检测方法时2距坐标图中L轴的截矩,即直线方程回归系数的常数项作为修正值。修正后的测距提高了tc2t0法测试精度。新修订的国内规程规定,在平测法中,凡测距小于裂缝深度d和>3d的测试数据应
6、予以剔除,余下取平均值为该裂缝的深度值。如果在某一测距发现首波相位已反转,可用该测距前后几点数据取平均值,作为裂缝深度值。2 利用超声波首波相位变化的方法检测裂图4 垂直成分的相位变化缝深度在裂缝检测实践中发现了因换能器平置裂缝两侧的间距不同而引起首波幅度及其振幅相位变化的[1]规律(图3)。图5 相位变化角和泊松比图3 首波幅度及其振幅相位反转变化规律图6 换能器非对称布置若置换能器于裂缝两侧,当换能器与裂缝间距 工程中现浇混凝土楼板钢筋的间距一般为152a分别大于、等于和小于裂缝深度d时,超声波接20cm。当混凝土裂缝深度>5c
7、m时,声通路就有可收波形如图3bc所示。能被钢筋“短路”。检测需在a≥1.5d的条件下进首波的振幅相位先后发生了180°的反转变化,行,但现场检测很难满足这一条件,为此,换能器布即在平移换能器时,随着a的变化,存在一个使首置不与钢筋平行,而采用斜测的办法,避免钢筋“短波相位发生反转变化的临界点。当a≈d(图3c)时路”(图7)。回折角α+β≈90°。在该临界点左右,波形变化特别敏感,只要把换能器稍作来回移动,首波振幅相位反转瞬间而变。图4所示裂缝末端衍射波垂直方向的位移相位是随衍射角变化的,其变化角度(图5)由材质的泊松比决定。一般混
8、凝土的衍射角α+β=90°。裂缝两侧换能器不对称布置(图6),接收换能器不动,移动发射换能器,同样也可以观察到首波相位的变化,在首波相位反转临界点,此时裂缝深度d图7 换能器布置不平行于钢筋=ab。·324·©1995-
