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1、2003年11月汕头大学学报(自然科学版)第18卷 第4期Nov.2003JournalofShantouUniversity(NaturalScience)Vol118No104钢筋混凝土板的雷达波无损检测刘 军,赵晓华,赵崇钐开(汕头大学土木工程系,汕头 515063)摘 要:以钢筋混凝土板为研究对象,通过雷达波无损检测试验,对雷达波成像图形进行信号分析,得出钢筋、孔洞以及密实度在雷达波成像图形中的特征并做出识别,为这一方法在钢筋混凝土无损检测中的实际应用打下基础.关键词:钢筋混凝土;地质雷达;无损检测中图分类号:TV
2、317 文献标识码:B 文章编号:100124217(2003)04200672060 引 言[1～3]雷达波无损检测方法是一种新的检测技术,在地质勘探中已被广泛应用,通常称为地质雷达(geologicalprobingöpenetratingradar,GPR)探测技术.这一方法是向被检测物体发射高频电磁波,通过电磁波的反射或透射对被检测物体内部的异质和孔洞进行成像,从而达到检测的目的.其优点主要表现在:1)高分辨率——工作频率可高达5GHz,分辨率达毫米;2)无损性——是一种非破损检测技术,对被检测物体没有任何损害
3、;3)高效率——地质雷达仪器轻便,从数据采集到处理成像一体化,因而效率高;4)抗干扰能力强——可在各种环境下工作.[4～5]由于上述优点,这一方法近年来在钢筋混凝土结构的检测中开始得到应用.实施这一方法要解决的关键问题之一是如何进行成像识别.本文将以钢筋混凝土板为研究对[2,6,7]象,通过雷达波反射探测方式进行无损检测试验,分析钢筋、孔洞以及密实度在雷达波成像中的特征,为这一方法在钢筋混凝土中的实际应用打下基础.1 试验研究111 试件准备与试验方法制作一钢筋混凝土板,其尺寸为1200mm×600mm×130mm,并在预
4、定的位置布置纵向和横向钢筋网.为模拟钢筋混凝土板中的孔洞和不密实处,在预定位置埋置塑料空瓶和泡沫.试件浇筑完毕后养护28天.试验前在板上画上测线网格,网格大小为50mm×50mm,如图1所示.测点间距定为0101m.收稿日期:2002211212作者简介:刘军(1979～),安徽宁国人,在读硕士研究生.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.68汕头大学学报(自然科学版)第18卷图1 测线布置试验仪器采用加拿大Sensor&Softwar
5、eInc.的EKKO21000地质雷达.主要参数设置为:Frequency:1200MHz;StepSize:01010m;OperationMode:CONTINUOUS;MoveDelay:115s.试验时,先将雷达天线放在测线上的第一个测点,以雷达天线的前端对准测点;然后以一个测点的距离移动天线,对每一个测点扫描直到板的另一端,以天线的末端对准最后一个测点作为结束点.试验过程中数据自动采集并存放入电脑中,然后用EKKO软件进行分析.112 结果分析11211 钢筋位置图2为实际的钢筋位置.图3、4分别为其雷达波成像.
6、图2 钢筋混凝土板配筋图(单位:mm)在钢筋混凝土中,混凝土为主介质,而钢筋是异常体.由于钢筋的介电常数比混凝土的大很多,因而在钢筋和混凝土的交界面上将产生强烈反射.同时,由于钢筋截面为圆形,因此反射电磁波到达接收天线的时间是不一致的,在雷达成像剖面图中应表现为弧线.从实测的雷达成像剖面图可以看出,在与钢筋对应的位置的确为弧线.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第4期刘 军等:钢筋混凝土板的雷达波无损检测69在纵向雷达成像剖面中,有
7、8条明显的弧线,显示混凝土板的横向布置了8根钢筋.在横向雷达成像剖面中,有6条明显的弧线,说明纵向分布6根钢筋.这与图4所示实际的钢筋位置是完全一致的.图3 钢筋位置纵向雷达成像剖面图4 钢筋位置横向雷达成像剖面11212 混凝土中的孔洞为模拟混凝土中的孔洞,我们在三处埋置了塑料空瓶,如图5所示.图6为其雷达波成像.由于孔洞内充满空气介质,而空气和混凝土的介电常数是不一样的,这就导致了电磁波在传播的过程中,会在两者的界面产生反射.在雷达波成像剖面中,图像将发生明显的畸变.这一特征为我们识别孔洞的位置提供了依据.从图6可以看
8、到,孔洞处的雷达图像出现错断,并且上部呈现弧形,与埋置的缺陷形状相似;但是由于缺陷放在钢筋上方,而钢筋的强烈放射作用导致孔洞底部平缓,而且出现不连贯的现象.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.70汕头大学学报(自然
