冲击回波法混凝土厚度测试

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1、冲击回波法检测混凝土厚度冲击回波法为适应具有弹、粘、塑性的非均质多相混凝土材料质量检测而提出的，该方法始于1983年美国国家标准与技术研究院，随后发展于1987年的康奈尔大学。国内，南京水利科学研究院于1989年最先对冲击回波法技术开展研究。冲击回波法适用于检测隧道衬砌、道路、地下连续墙和楼板等只有一个检测面的厚度及其内部结构的完整性。加拿大学者马尔霍察在1984年的国际现场混凝土无损检测会议论文集中把冲击回波法列为“最有发展前途的现场检测方法之一。一、冲击回波原理冲击回波法是一种基于应力波传播特性的无损检测法，其原理是利用机械方式冲击混凝土表面产生应力波，该应力波会在结构中传

2、播，因为波阻抗的差异，应力波会被内部缺陷和外部表面反射，来回反射的应力波会形成一种特殊模态，在激发点附近由接收换能器接收回波信号并将信号通过快速傅里叶变换转换至频域中，通过分析主频大小评定结构厚度和内部缺陷情况。图1为冲击回波法测试混凝土厚度原理示意图。图1冲击回波检测技术原理图(图片由湖南芯仪电子绘制，转载图片请注明出去)二、冲击回波法检测混凝土厚度1检测依据(1)《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)(2)《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)(3)《公路路基路面现场检测规程》（JTJ059-95)(4)《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS

3、03：88)(5)相关设计、施工文件(6)ASTMStandardC1383-98a，StandardTestMethodforMeasuringtheP-WaveSpeedandtheThicknessofConcretePlatesUsingtheImpact-EchoMethod2原理将记录的信号进行频谱分析，谱图中的主频为冲击表面、缺陷及其它外表面之间的多次反射产生瞬态共振所致，通过对主频的提取确定砼体的厚度和缺陷位置，其计算公式如下：Vph2f式中，为形状系数；V为声波在砼中的传播速度；f为频谱分析得出的主频p现场砼体厚度测试主要有两种方案：方案一首先，确定P-

4、波速度，然后，作冲击回波测试获得厚度频率，根据厚度计算公式求得结构的厚度。方案二首先，作冲击回波测试获取厚度频率并钻芯取样获取对应砼体厚度，然后对其它测点进行频率与厚度换算获取所有测点的厚度。(a)(b)图2二步法测定混凝土结构厚度示意图：(a)波速测试；(b)冲击回波测试(图片由湖南芯仪电子绘制，转载图片请注明出去)3检测中应注意的问题(1)表面处理一般路面施工都有一道“拉毛”工序，此道工序会使砼体路面不平整，同时使得表层产生微裂隙，如果不经过任何处理就用冲击回波法测厚，很难甚至不能得出结果，原因之一是传感器与待测表面耦合不良，很难接收到信号，从而使信号微弱；原因之二是微裂隙

5、的存在使测试条件更复杂，所得信号质量不好，杂波较多，有用信号不突出，所以在检测之前，要对表面进行处理，用砂轮将待测点周围磨平，至少将“拉毛”层磨掉。(2)传感器的设计用于测厚的传感器必须具有较宽的频带范围，以适应不同厚度砼体的检测。另外，传感器还必须有适宜的灵敏度，使得有用信号突出，干扰信号减低到最低限度，从而提高信号质量，使测试结果更精确。本公司采用的为高灵敏度，宽频段的加速度传感器。(3)冲击器的选择对于不同厚度的砼板，其瞬态共振频率不同：对于较厚的砼板，此频率值较低；对于较薄的砼板，厚度频率值较高。应选择一种能产生相应频率且有足够能量的冲击器，使得砼板能产生瞬态共振，接收

6、信号较强且质量较高。(4)声速的测量在冲击回波法测厚时，声速越精确，所得的测厚结果就越精确。在实际应用中，声速的测量有几种可行方法:①通过在已知厚度的区域内用冲击回波法确定混凝土的波速，然后用该波速检测结构的其它部位。②直接用冲击回波法测量P波波速来确定混凝土声速，此方法允许测量结构上任一点的波速。③用超声平测法测量混凝土的声速。三、冲击回波测试系统简介冲击回波测厚仪主要由冲击器、传感器和分析仪器组成。主要用于检测混凝土及其他结构体厚度。(检查混凝土灌注质量；测试表面开放裂缝深度；测试钢筋密集的裂缝、空隙和蜂窝缺陷；检查管道的填充质量；测量厚度；估计早期强度的发展为本公司另外一

7、款仪器)图3冲击回波法测试装置(1)产生冲击(由冲击器完成)首先在混凝土表面施加一瞬时冲击，产生应力波。冲击的力时间曲线可大致看成一个半周期正弦曲线。施加的应力脉冲宽度，即冲击持续时间t(与混凝土表面的接触时间)决定了所产生的应力脉冲的频率成分。冲击持续时间决定了冲击试验所能检测的缺陷和厚度的尺寸。冲击持续时间应选择得使发生的脉冲所包含的波长大致等于或小于被探测缺陷或界面的横向尺寸及被测后的2倍。(2)接收信号(由传感器完成)由冲击所产生的响应由接收器接收。接收器由顶端的换能元件及内部放大器