第三节混凝土缺陷检测

第二节

混凝土内部缺陷检测1.超声法检测混凝土缺陷2.不密实区和空洞检测3.混凝土裂缝深度检测1超声法检测混凝土缺陷㈠原理概述1基本原理超声法检测混凝土缺陷的基本原理就是，通过超声波在混凝土中传播后发生的波形变化、利用声时(本质是声速)、频率、波幅等参数的特征，来综合分析判断其内部状况。因为超声脉冲渡传播速度的快慢，与混凝土的密实程度有直接关系，对于技术条件相同的混凝土来说，声速高则混凝上密实，相反则混凝土不密实。当有空洞、裂缝等缺陷存在时，破坏了混凝土的整体性，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，超声波遇到蜂窝、宅空洞或裂缝等缺陷时，会在缺陷界面发生反射和散射，因此传播的路程会增大，测得的声时会延长，声速会降低。其次，在缺陷界面超声渡的声能被衰减，其中频率较高的部分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或频率谱中高频成分明显减少。再次，经缺陷反射或绕过缺陷传播的超声渡信号与直达波信号之间存在相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号的波形发生畸变。根据上述原理，在实际测试中，可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合分析，判别混凝土缺陷的位置和范围，或者估算缺陷的尺寸。声时↑，波速↓2）首波波幅↓缺陷处声学参数特征：4)波的传播路径复杂，各种波叠加造成波形畸变3)接收波主频值↓1混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序混凝土缺陷（包括不密实区和空洞、结合面质量、表面损伤层）以及裂缝的检测一般程序如下：（1）制订测试方案收集资料，实地考察，制订测试方案。视测试面情况及测距大小选择平测法、对测法、斜测法或者钻孔法。（2）仪器设备超声仪及换能器应满足规范要求及现场检测需要。根据测试面情况选型式，测距选频率。（3）对测试面或钻孔的要求平面换能器要求混凝土表面平整、干净。径向换能器要求钻孔或声测管互相平行，直径略大。（4）耦合条件平面换能器：与混凝土表面达到完全平面接触，减小衰减。径向换能器：孔（管）中注满清水，换能器不偏斜。（5）测线布置尺寸较大测线疏一些，小构件测线应密一些；普测时测线疏一些，单方向对测，有怀疑的区域密一些，进一步斜测；平面检测时，记录各测点编号及位置；钻孔检测时，记录各测点高程。（6）信号采集记录声时、振幅、频率和波形这四个声学参数。异常部位保存波形。（7）分析计算在现场初步分析，缺陷部位复测或详测，室内进一步分析处理。1混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序2不密实区和空洞检测不密实区是指因振捣不够、漏浆或离析等造成的蜂窝状，或因缺少水泥形成的松散状以及遭受意外损伤产生的疏松状混凝土区域。空洞是指因为钢筋密集，混凝土无法振实，造成石子架空，或者在浇筑过程中混凝土中混入了声阻抗较低的杂物（如泥块、木块、砖头等）。2.1不密实区和空洞检测测线布置1对测法适用于具有两对平行测试面的结构。在两对平行的测试面上，画出等间距的网格，网格间距0.2～1.0m，大型结构物可适当加大，编号确定对应的测点位置。

适用于只有一对平行测试面的结构；测点间距同前。

2)斜测法2.1不密实区和空洞检测测线布置斜测法立面图3）钻孔法适用于钻孔或预埋管，孔距2-3m；测点间距0.2～0.5m；缺陷附近，测点加密。2.1不密实区和空洞检测测线布置AB1.常规对测测点间距S(0.2:1.0m)2.局部加密对测S≤100mm3.A高B低斜测S同加密对测4.A低B高斜测S同加密对测现场缺陷测试程序2.2缺陷分析方法异常测点判断概率统计法缺陷范围判断阴影重叠法缺陷程度判断层析成像法2.2

异常测点判断——概率法南京水利科学研究院罗骐先教授提出，现已编入各类超声检测规范。基本构想如下：正常混凝土质量波动是偶然误差所引起，符合正态分布；缺陷是由过失误差（漏振、漏浆、架空等）引起，不符合正态分布；找出一批检测数据的临界值，低于临界值即缺陷异常点。2.2异常测点判断——概率法对n

个测点统计平均值、标准差s。

查表或计算P(1/n)的分位值ka

测点数不少于30个将所有测值按大小次序排列，即x1≥x2≥x3≥…

≥xn-1≥xn≥xn+1…，将排在后面明显小的数据视为可疑，例如xn、xn+1…，先予舍弃，以剩下的其他数据进行统计计算，得到一临界值xL1。这时可能出现两种情况：a)若xn-1＜xL，则将xn-1也舍掉，以其余的数据重新进行统计计算、判断，以此类推，直到所舍弃的数据中最大的一个大于或等于临界值为止，则这个最大值以后的数据为异常点。b)若xn-1＞

xL，则将xn纳入统计数据中，将其余的数据舍弃，重新进行统计计算、判断，以此类推，直到所舍弃的数据中最大的一个小于临界值为止，则这个所舍弃的最大值及其以后的数据为异常点。2.2

异常测点判断——概率法2.2异常测点判断——概率法序号12345678910t(us)106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6109.6110.4110.4序号11121314151617181920t(us)111.2111.4111.6111.8112.2112.4114.3114.6115.1115.8步骤1假设t16、……t20可疑，对t1～t15统计：n=15，mt=109.9，St=1.71，λ1=1.50x0=mt+λ1St=109.9+1.71×1.50=112.5t15<x0说明t15为正常值。同样计算得到t16也为正常值2.2异常测点判断——概率法序号12345678910t(us)106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6109.6110.4110.4序号11121314151617181920t(us)111.2111.4111.6111.8112.2112.4114.3114.6115.1115.8步骤2对t1～t17统计：n=17，mt=110.3，St=2.00，λ1=1.56x0=mt+λ1St=110.3+1.56×2.00=113.4t17>x0说明t17为异常值。结论t17～t20为异常值

将所有相交的缺陷阴影区进行叠加，其交叉重叠所围成的区域，称为缺陷阴影区，即为缺陷的范围。2.3缺陷区域判断——阴影重叠法声测管周围局部缺陷实际缺陷异常测线正常测线缺陷阴影检测缺陷范围abdchfgei2.3缺陷范围判断——阴影重叠法声测管之间局部缺陷efabijklcdgh2.3缺陷范围判断——阴影重叠法

缩颈缺陷hfbgjidclkea2.3缺陷范围判断——阴影重叠法分析实例-11.5-12.5-13.5-14.5-13.25-13.00A管B管C管A管J缺陷轮廓缺陷区阴影重叠法单面平测法适用于只有一个外露表面的结构浅裂缝，如混凝土路面、飞机跑道、隧洞、大体积混凝土浅裂缝。双面斜测法适用于具备一对平行测试面的结构，例如桥梁工程的梁、柱、墩等。钻孔对测法适用于具备钻孔条件的大体积混凝土结构深裂缝。

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混凝土裂缝深度检测3.1单面平测法基于超声波从裂缝末端绕射的原理4.1单面平测法v=斜率（1）选择测试部位。（2）不跨缝的声时测量

T和R换能器置于裂缝附近同一侧，两个换能器内边缘间距依次等于50、100、150、200mm、……，分别读取声时值。（3）跨缝的声时测量分别置于以裂缝两侧，两个换能器同步向外侧移动，依次等于50、100、150、200mm、……，分别读取声时值。测试步骤：4.1单面平测法（4）记录首波反转时的测距当换能器置于裂缝两侧并逐渐增大间距，首波的振幅相位先后发生180°的反转变化。

4.1单面平测法l1/l2/l3/l1/l2/l3/1）不跨缝测量2）跨缝测量①三点平均值法跨缝测试在某测距发现首波反相时，用该测距及其两个相邻测距的声时测量值分别计算hci，取此三点的平均值hci作为该裂缝的深度。②平均值加剔除法首先求出各测距计算深度hci的平均值mhc。再将各测距与相比较，凡和，剔除其hci，取余下hci的平均值作为该裂缝深度hc

。4.1单面平测法裂缝深度确定方法4.1单面平测法单面平测法检测混凝土试块裂缝深度测距(mm)跨缝声时(us)不跨缝声时(us)计算缝深(mm)5083.714.9184.510085.725.7182.815089.337.7181.820096.148.1185.925094.960.5165.4300103.371.3168.6350113.382.5175.3400119.791.7168.6450128.9103.3169.8500138.9116.5173.2550150.5/182.4600158.1/173.9650169.3/180.5700181.3/190.8750189.3/180.9测距250mm处首波反转mhc=177.6mm4.1单面平测法三点平均为：173.3mm平均值加剔除法：172.4mm影响因素：裂缝深度不适用于>50cm深的裂缝；裂缝长度当裂缝深度大于裂缝长度的一半时，超声波在长度方向的绕射距离将小于从裂缝尖端绕射距离；钢筋影响避免测线与钢筋平行，难以避免则换能器偏离钢筋的最短距离为裂缝深度的1.5倍左右4.1单面平测法4.2双面斜测法4.2双面斜测法！限制钻孔间距小于2m4.3钻孔对测法钻孔直径应比换能器直径大5～10mm；孔深应至少比裂缝预计深度深700mm；对应的两个钻孔A、B，必须始终位于裂缝两侧，其轴线应保持