超声波在土木工程无损检测中应用

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1、超声波在土木工程无损检测中应用　　【摘要】超声波具有定向性好、穿透性强、清洁无污染、能够穿透被检测材料的内部的特点，在机械、航天等领域常用作对材料、焊缝等进行探伤和可靠性评定。本文介绍了超声检测的基本原理及其优点，详细论述了声检测在土木工程中的应用。【关键词】超声波土木工程检测中图分类号：S969.1文献标识码：A文章编号：一、前言超声波检测是超声波无损检测技术的一种，适用于工程施工过程质量的监测及工程竣工验收和结构物使用期间质量的鉴定。常用穿透法，即一侧发射超声脉冲波另一侧接收通过被测物后的超声波。准确测定声速、首波幅度和波形，通过综合分析其大小及变化，可

2、以推断混凝土的性能、内部结构及其组成情况，为解决工程问题提供可靠的依据。二、超声检测的基本原理及其优点7超声检测技术是利用频率很高的超声波(一般为10～250kHz)作为信息的载体，对混凝土构件进行探测，测量超声脉冲纵波在结构混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号频率等声学参数，并根据这些参数的相对变化，判定混凝土中的缺陷情况。超声波用于混凝土结构检测的优点是检测可靠，测定迅速，操作简便，便于在现场使用，对系统不改变运行状态，另外研制成的仪器设备比较便宜，可用性好，寿命长，携带方便，所以应用非常广泛，将分别作一些简单的介绍。三、超声检测在土木工程中的应用1、

3、检测混凝土强度包括测定混凝土结构物现在强度及用于强度发展。变化有关的检测众所周知，超声法检测混凝土的强度基于混凝土强度R与超声波在混凝土中的传播速度V之间有较好的相关性。一般说来，混凝土强度越高，超声波传播速度越快。若预先建立强度R与声速V之间的函数关系式R—R(V)，即所谓的测强曲线，则可根据在实体结构物上测得声速反推混凝土的强度、原材料、配合比和混凝土的养护条件和龄期对测强曲线的影响比较敏感。目前，用超声脉冲法来推定结构混凝土强度主要有二个方法，即校准曲线法和修正系数法。（一）校准曲线法在试验室内制定一定数量的立方块，同时对试块进行测量声速和用破损方法实

4、测抗压强度，然后建立强度R与声速V的关系规律，可用GRAPH’ILX3L软件对数据进行回归，这种方法，必须在混凝土的各种强度影响因素相同时，才能具有较高的精度。（二）修正系数法7当被测混凝土的各项技术条件与建立曲线的原始条件不符时，则采用修正系数法，这种方法是在用数理方法求出该曲线的回归方程后，凡条件差异时，则乘以一定的修正系数加以修正。将超声脉冲法与回弹法综合使用超声回弹综合法，则既能反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的塑性；既能反映表层状态，又能反映内部的构造；自然能比较确切地反映混凝土的强度。我国已经制定“超声回弹综合法检测混凝土抗压强度规程”，对于新建

5、筑物的混凝土检测，超声法都可应用。日本在这方面曾经采用纵波速度+横波速度+纵波频率+横波频率十纵波脉冲幅度+横波脉冲幅度之和来综合评定强度。目前。国家规范及各地区都建立了基准测强曲线可供参考。但是应该注意到建立基准测强曲线时，混凝土试件是在不受力状态下测得波速的，而实际工程中的构件，则是处于不同的受力状态，那么推定混凝土强度时，受力状态下测得的波速是否需要修正，混凝土的应力应变关系是非线性的，弹性模量E随应力的增长而降低，而波速与E的关系则是混凝土超声测强的基础，经做试验，得出波速对应力的变化不敏感，当应力大于最大应力的百分之七十时，波速才有较明显的变化，因

6、此对处于正常承载状态的承力构件，利用波速强度基准曲线推测混凝土的强度无须修正。2、混凝土内部缺陷检测混凝土裂缝检测7对于结构混凝土开裂深度不大于500mm的裂缝，可采用平测法或斜测法进行检测。（一）单面平测法。当结构或构件只有一个表面可供检测时，可采用单面平测法进行裂缝深度的检测。检测时可在裂缝检测部位以不同的测距同时按跨缝和不跨缝布置测点，分别测量超声波从T到R的声时值。将发射换能器T和接收换能器R以裂缝为对称布置在裂缝的两侧，其距离为li，测得超声波传播的声时为tio，再将换能器以相同的测距布置在裂缝同一侧完好混凝土的表面，测得相应的声时为ti。（二）双

7、面斜测法。当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试表面(梁、板、柱等)时，可采用双面斜测法测量裂缝深度。将T，R换能器分别置于对应测点1，2，3⋯的位置，读取相应的声时值ti和波幅值A及频率值fi。当T，R换能器的连线通过裂缝时，超声波在裂缝的界面上产生很大的衰减，接收信号的波幅和频率明显降低。根据波幅和频率的突变，可以判定裂缝的深度以及是否在平面方向贯通。3、混凝土不密实区和空洞检测超声检测混凝土内部的不密实区域或空洞的原理，是根据各测点的声时(或声速)、波幅或频率值的相对变化确定异常测点的坐标位置，从而判定缺陷的范围。检测方法7（一）对测法。当

8、结构具有两对可=相平行的测试面时可采用对测法。在测区