超聲波檢測是指超聲波(頻率大于20kHz的機械波)與試件相互作用,就反射、透射和散射的波進行研究,對時間進行宏觀缺陷檢測,幾何特征測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征,并進而對其特定應用性能進行評估的技術。采用帶波形顯示功能的超聲波檢測儀,測量超聲波在混凝土中的傳播速度、信號波幅、頻率等聲學參數,然后根據這些參數與混凝土內部結構的相關關系來測定混凝土中缺陷情況的方法。
超聲法目前主要用于檢測混凝土裂縫深度、不密實區(qū)和空洞、混凝土結合面質量、表面損傷層、灌注樁混凝土缺陷及鋼管混凝土缺陷等。
非金屬超聲波檢測儀具有許多基本功能,包括超聲波的產生、超聲信號的接收、對信號的調制和處理。超聲波法檢測混凝土缺陷是根據超聲波的混凝土中傳播的速度、振幅、相位及主頻的變化來判斷混凝土內部的缺陷情況。當超聲波遇到缺陷時,其速度、振幅等常會發(fā)生一定程度上的異常變化,分析這些異常變化可推知混凝土內部的缺陷狀況。超聲法檢測混凝土常用的頻率為20 kHz ~250 kHz。
回彈法
回彈法操作簡單,并能較好的反映商品混凝土的均勻性。回彈法檢測商品混凝土強度應分批進行驗收。同一驗收批的商品混凝土應由強度等級相同、原材料、齡期、養(yǎng)護條件相同以及生產工藝和配合比相同的同種構件組成,且對抽檢數量有嚴格的規(guī)定。
超聲回彈綜合法
超聲回彈綜合法檢測商品混凝土強度是1966年羅馬尼亞建筑及建筑經濟科學研究院首次提出的,1988年我國也批準了《超聲回彈綜合法檢測商品混凝土強度技術規(guī)程》(CECS02:88)。相對于單一回彈法來說超聲回彈綜合法檢測商品混凝土強度可以減少齡期及含水率對商品混凝土強度造成的影響,彌補不足,提高測試精度。
后裝拔出法
后裝拔出法是一種半破損檢測方法,是指在已硬化的商品混凝土表面鉆孔、磨槽、嵌入錨固件并安裝拔出儀進行拔出試驗,測定極限拔出力,根據預先建立的拔出力與商品混凝土強度之間的相關關系檢測商品混凝土強度。由于對拉拔時商品混凝土中的應力狀態(tài)尚無定論,目前還只能用拉拔強度作為衡量商品混凝土質量的相對指標,當用拔出法推定商品混凝土抗壓強度時,則必須建立商品混凝土標準抗壓強度與拉拔強度之間的經驗關系。
鉆芯法
鉆芯法是利用專用鉆機,從結構商品混凝土中鉆取芯樣以檢測商品混凝土強度和觀察商品混凝土內部質量的方法,也是一種半破損檢測手段。鉆芯法檢測商品混凝土強度有直觀、可靠、精度高的特點。試驗表明,對于齡期過短或者強度沒有達到10MPa的商品混凝土,不適宜用鉆芯法,而且因為鉆芯時會對結構造成局部損傷,對鉆芯的位置及數量也有一定的限制,鉆芯后的孔洞需要修補,鉆芯機設備笨重,成本較高等問題的出現,造成鉆芯法有一定的局限。
優(yōu)點
超聲檢測能對混凝土內部空洞、不密實區(qū)的位置和范圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時間澆筑的混凝土結合的質量和混凝土勻質性作出比較準確的判定。
缺點
影響聲速的因素很多,如水泥品種、水泥用量、含砂率,粗骨料品種和最大粒徑、含水率、齡期等,當所用材料、含水率和齡期不同時,傳播速度與混凝土的強度關系將有很大不同,因此用超聲法很難準確地測定混凝土的強度。
如果存在缺陷,會出現超聲波收發(fā)通道上的介質不連續(xù),聲波路程變長,所以聲速差異是判斷缺陷的參量之一。
第二個參量是首波幅度高低,因為各介質聲阻抗顯著不同,使投射的聲波產生不規(guī)則散射,造成超聲波的較大損失,繞射到達的信號微弱,使得首波幅度下降。
接收信號中的頻率成分的變化也是超聲測缺的一個研究方向,其原因是商品混凝土組織構造的不均勻性內部缺陷,使探測脈沖在傳播過程中發(fā)生反射、折射。
接收的波形也可以用作判斷缺陷的一個參量,超聲波在缺陷的界面上的復雜反射折射使聲波傳播的相位發(fā)生差異,疊加的結果導致接收信號的波形發(fā)生不同程度的畸變。
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