DB21-T 3215-2019水运工程混凝土结构冲击弹性波法检测技术规程

ICS93.140

R04

备案号：69679-2020

DB21DB21/T3215-2019

辽宁省地方标准

DB21/T3215—2019

水运工程混凝土结构冲击弹性波法

检测技术规程

Technicalspecificationforconcretestructuretestingofwatertransportengineering

byimpactechomethod

DB21/T3215-2019

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本规程由辽宁省交通运输厅提出并归口。

本规程主编单位：辽宁省交通运输事业发展中心。

本规程参编单位：大连理工现代工程检测有限公司、中交天津港湾工程研究院有限公司

本标准发布实施后，任何单位和个人如有问题和意见建议，均可以通过来电和来函等方式进行反

馈，我们将及时答复并认真处理，根据实际情况依法进行评估及复审。

归口管理部门通讯地址：沈阳市和平区十三纬路19号，联系电话：024—23867960。

标准起草单位通讯地址：大连市高新园区学子街99号，联系电话：0411—67856519。

本规程主要起草人员：喻永华、张佳运、任铮钺、鄂宇辉、刘军、闫福山、刘琳琳、尹波、刘洋、

张淼、孙丹、焦兴华、杨杰、万涛、冯琪、白雪娇、冯辉、侯玉杰、杨航、

朱熠、杨洋、王亮、李刚。

II

DB21/T3215-2019

水运工程混凝土结构冲击弹性波法检测技术规程

1总则

1.1为规范冲击弹性波法检测水运工程混凝土结构构件厚度、内部缺陷、裂缝深度以及混凝

土结合面质量的方法和技术要求，保证检测可靠性，制定本规程。

1.2本规程适用于采用冲击弹性波法检测水运工程混凝土结构，其他行业采用冲击弹性波法

检测混凝土结构可参照本规程执行。

1.3采用冲击弹性波检测水运工程混凝土结构时，除应执行本规程的规定外，尚应符合国家

现行有关标准的规定。

2规范性引用标准

下列文件对于本规程的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本

使用于本规程。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规程。

GB/T50083工程结构设计基本术语标准

JT/T828公路水运试验检测数据报告编制导则

JTS257水运工程质量检验标准

JTS168港口道路与堆场设计规范

JGJ/T411冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程

3术语和符号

3.1术语

3.1.1

冲击弹性波impactelasticwave

在冲击作用下，质点在弹性范围内产生的运动，并以波动形式传播。亦称为应力波。

3.1.2

主频mainfrequency

在接收回波各频率成分的振幅分布中，振幅最大处对应的频率值。

3.1.3

P波primarywave

质点的振动方向平行于波的传播方向，波传播时会产生应力（拉应力或压应力）；在本

规程中特指弹性疏密波。

3.1.4

P波波速apparentwavespeed

纵波在半无限固体介质中传播时的速度，进行构件截面形状系数修正后求取。

1

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3.1.5

阻抗acousticimpedance

纵波速度和介质密度的乘积，用于计算冲击弹性波在边界处反射的特性。

3.1.6

R波Rayleighwave

由P波和SV波合成，R波是代表性的表面波，大部分能量集中在约1个波长深度范围

内。

3.1.7

内部缺陷internaldefect

混凝土结构内部存在的空洞、不密实区等影响混凝土结构质量的缺陷。

3.2符号

下列符号适用于本文：

Vp——混凝土P波波速；

F——振幅谱图中构件厚度对应的主频峰值；

T——混凝土结构构件的厚度计算值；

hc——被测部位混凝土结构缺陷预估深度；

tc——冲击持续时间；

β——结构截面的几何形状系数；

λ——面波波长；

xˆ——裂缝后/裂缝前的振幅比（须经几何衰减修正）；

H——混凝土结构构件的实际厚度；

L——两个接收传感器间的直线距离；

t——两个接收装置所接收到信号的时间差；

——截面形状系数；

CR——混凝土面波波速。

4冲击弹性波检测仪

4.1技术要求

4.1.1冲击弹性波检测仪一般由冲击器、接收传感器、数据采集仪、分析软件、连接电缆等

组成。

4.1.2冲击弹性波检测仪一般分为以下两类：

1）单点式：单点冲击、单点接收回波信号；

2）扫描式：冲击器与接收传感器一体化设计，滚动扫描冲击、连续接收回波信号。

4.1.3冲击弹性波检测仪应符合下列要求：

1）冲击器应根据检测构件的厚度配备产生不同冲击频率的钢球型冲击器或电磁激振的

圆柱形冲击器；

2

DB21/T3215-2019

2）接收传感器为能测量表面振动的高性能宽频带接收传感器，可以采用位移传感器或

加速度传感器，工作频率带宽宜为0.8kHz-100kHz；

3）数据采集仪应具备信号放大功能，增益应可调；

4）数据采集仪配备的采集卡的通道数应不少于2通道，A/D转换不低于16位，采样频

率不低于100kHz且采样点数可调；

5）数据采集仪应具有记录测试系统所使用的采集参数的功能；

6）采集及分析软件应可实时显示每次冲击时传感器的输出信号，包括相对应的时间和

电压的读数，且具有时间域窗口选择、数字滤波、时域分析、频率幅值谱（FFT）分析功能。

4.1.4冲击弹性波检测仪不应在有机械振动和较大电噪音干扰环境下使用，工作环境温度应

为（0-40）℃。

4.2校准及保养

4.2.1冲击弹性波检测仪应具有制造厂的产品合格证，并经过检定\校准，有效期宜为1年。

4.2.2冲击弹性波检测仪有下列情况之一时，应进行检定\校准后使用：

1）新仪器启用前；

2）超过校准有效期；

3）更换模块和传感器；

4）仪器维修后；

5）对仪器数据采集准确性存在疑问时。

4.2.3冲击弹性波检测仪使用后，应对冲击装置的冲击器和接收传感器及时清洁，妥善保管。

4.2.4冲击弹性波检测仪应定期保养，仪器长时间不用时，应将电池取出或给电池定期充电。

5现场检测及结果判定

5.1一般规定

5.1.1检测前应进行下列准备工作：

1）调查、收集检测项目的相关资料；

2）制定检测方案；

3）核查仪器设备状态。

5.1.2调查、收集的资料宜包含但不限于下列内容：

1）工程概况信息；

2）被检测结构或构件的名称、设计图纸、施工记录、施工验收等资料；

3）混凝土原材料品种和规格、混凝土配合比、混凝土浇筑和养护情况、混凝土设计强

度等级等；

4）被测结构或构件其他检测资料；

5）构件、结构所处环境条件、使用期间的维修情况；

6）明确委托方检测目的和具体要求；

7）结构或构件外观质量及存在的问题。

5.1.3检测方案宜包含但不限于下列内容：

1）工程概况、结构或构件设计及施工情况；

2）检测依据、目的及委托方要求；

3）检测人员及仪器设备；

4）具体测试方法、步骤、数量、位置及进度；

5）检测批划分，测区、测线、测点布置等；

3

DB21/T3215-2019

6）安全措施；

7）其他配合的工作。

5.1.4检测部位混凝土表面应清洁，且不应有蜂窝、孔洞及疏松等外观质量缺陷。当表面不

平整时，打磨处理后检测。

5.1.5检测中出现可疑区域或测点时，应对其进行复测或加密检测，必要时采用取芯或其他

方法进行验证。

5.1.6检测时，传感器轴线应垂直于混凝土表面并与混凝土表面间处于良好的耦合状态。

5.1.7被检混凝土的强度应达到设计强度的70%以上。

5.1.8采用扫描式冲击弹性波检测系统检测时，扫描器应紧贴混凝土表面，宜匀速滚动，移

动速率不宜大于0.1m/s。

5.1.9冲击器的选取应参考下表执行：

表5.1.9选取冲击器参考表

被检构件厚度（cm）<2020～60＞60

冲击器前段曲率半径（mm）＜108～15＞15

5.1.10检测时接收的波形应为有效测试波形，波形表示完整，不得有削峰现象。

5.2混凝土结构构件厚度检测

5.2.1混凝土结构构件厚度检测的抽查数量和抽检部位应符合下列要求：

1）对于道路或堆场混凝土面层，应按面积划分测区，每10000平方米应不少于10个测

区，测区面积应不小于1㎡，且测区应具有代表性，相邻两测区间距应不小于9m；

2）测点位置应根据结构重要程度选择在具有代表性的部位；

3）每一测区测点布置宜选取等间距方式布置测点，测点布置应不少于10个。

5.2.2冲击点位置与传感器的间距宜为构件设计厚度的0.4倍；测点或测区中的测线距构件

边缘应不小于所测构件实际厚度的0.3倍。

5.2.3混凝土构件厚度应按下列方法确定：

1）按本规程附录A进行混凝土P波波速的测定；

2）每测点应测试不少于3个有效波形，有效波形的判断应参考附录B进行判断，并分

析出各有效波形的主频（f)，各有效波形主频与平均值的差应不超过2Δf（一阶二阶的频率

差），振幅谱图中构件厚度对应的主频峰值（f)为各测点有效主频峰值的平均值(Hz)；

3）结构构件厚度应按下式计算：

Vp

T（公式5.2.3）

2f

式中T——混凝土结构构件的厚度计算值（m），精确至0.001m；

Vp——混凝土P波波速（m/s）；

f——振幅谱图中构件厚度对应的主频峰值（Hz）。

5.2.4混凝土厚度结果判定应符合下列规定：

表5.2.1混凝土厚度检测结果判定标准

构件类型混凝土厚度合格判定标准

普通混凝土构件单点厚度检测值与设计值偏差不超过±5mm

检测的厚度平均值应不小于设计厚度，检测的厚度最小值不得比设计厚

道路、堆场混凝土面层厚度

度小15mm

沉箱等大型构件单点厚度检测值与设计值偏差不超过±10mm

4

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5.3混凝土结构内部缺陷检测

5.3.1测区大小应不小于预估缺陷的区域；测点宜按网格状布置，间距不宜大于30cm。

5.3.2冲击点位置与传感器的间距按本规程5.2.2条规定执行。

5.3.3混凝土结构内部缺陷检测应符合下列要求：

1）按本规程附录A进行P波波速的测定，所测得波速值作为缺陷深度计算的基本参数；

2）冲击持续时间应小于P波往返传播时间，可按下式估算：

2h（公式5.3.3）

t＜c

c

Vp

式中tc——冲击持续时间（s）；

Vp——混凝土P波波速（m/s）；

hc——被测部位混凝土结构内部缺陷预估深度（m）。

3）检测过程中，若某测点测试波形出现异常，应查明原因后复测；

4）对采集的波形进行频谱分析，当所得的振幅谱无明显峰值时，应查明原因或重新选

取冲击器测试；当只有1个峰值时应判定混凝土无缺陷；当有2个及以上的峰值时，应判定

混凝土存在缺陷。

5.3.4检测结果及整理应符合下列规定：

1）应对振幅谱中各峰值进行分析，给出缺陷振幅值所对应的频率值f；

2）混凝土结构内部缺陷深度应按下式计算：

V

hp

c2f（公式5.3.4）

式中hc——被测部位混凝土结构内部缺陷深度（m）；

f——缺陷振幅峰值所对应的频率值（Hz）；

Vp——被测混凝土P波波速（m/s）；

β——结构构件截面的几何形状系数，可取0.80~0.96。

3）应根据测试结果所确定的缺陷位置绘制缺陷平面图。

5.4裂缝深度检测

5.4.1测点布置应符合下列要求：

1）初步了解裂缝成因，测点的布置应具有代表性；

2）每条裂缝测点布置应不少于3处，宜位于裂缝中部和两端；

3）应避开混凝土表面蜂窝、结构缝位置。

5.4.2裂缝深度检测应按下列步骤进行：

1）1采用“一发双收”测试方式。接收点应跨缝等距离布置，冲击点与一接收点应置

于裂缝同侧。各点应处在同一直线上，并与裂缝走向正交。如图5.4.2所示。

5

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dddd

冲击器

传感器1传感器2

h

图5.4.2裂缝深度测定示意图

h——裂缝深度；d——冲击点与传感器的距离；——传感器与裂缝的距离

2）冲击点与接收点间距、接收点与裂缝间距应大于激发的面波波长，可取1~2倍，

值可按下式估算：

（公式5.4.2-1）

2tcCR

式中tc——冲击持续时间（s）；

CR——混凝土面波波速（m/s），估算时可取2000m/s。

3）裂缝深度按下式进行计算：

ˆ（公式）

h-lnx5.4.2-2

式中h——裂缝深度（m）；

——常数，宜通过标定得出；

xˆ——裂缝后/裂缝前的振幅比（须经几何衰减修正）。

5.4.3裂缝深度检测结果h应不大于1.3倍面波波长，否则应更换冲击器的型号重新测试。

5.5混凝土结合面质量检测

5.5.1测区、测点的布置可参照5.2条中的相关规定执行。

5.5.2冲击点位置与传感器的间距按本规程5.2.2条规定执行。

5.5.3测试混凝土结合面质量时，测试面宜平行于结合面。

5.5.4混凝土结合面质量检测应按照本规程5.3.3条规定执行。

5.5.5混凝土结合面质量检测结果的处理可参照本规程5.3.4条规定执行。

6检测报告

6.1检测原始记录宜按本规程附录C填写，检测记录应包括工程名称、结构名称、测线和

测点编号及其位置、测点布置图、检测方法、检测数据、有关图形图谱、检测及记录人员签

字、检测日期等。当检测中出现可疑现象时，应标注于简图中。

6.2报告编制方式参照《公路水运试验检测数据报告编制导则》JT/T828。

6.3检测报告宜包括下列内容：

1）工程建筑概况，工程名称及规模，结构类型及外观描述；

2）委托单位名称，任务来源和检测目的；

3）工程设计单位、施工单位及监理单位名称；

4）检测规程，检测项目和数量，检测方法；

6

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5）检验仪器设备型号、特性参数、检定情况；

6）检测布置图，必要的工程照片；

7）检测结果，包括整理后的数据和图表及需要说明的事项；

8）检测结论；

9）相关人员签字，报告完成日期。

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附录A

（资料性附录）

混凝土P波波速测试

A.1用于测试混凝土P波波速的构件，应与被测结构构件的技术参数基本一致。

A.2可直接测量构件厚度值，或可采用钻孔获取被测构件（区域）厚度H时，采用一个接收

传感器进行测试，具体步骤如下：

a）获取构件被测区域的实际厚度值；

b）用接收传感器在平整混凝土表面进行检测，观察数据采集系统中时域图和振幅谱图

的波形变动情况，当出现与厚度值H对应的一个有效波形的振幅谱且只有单主峰值时，读取

频域曲线图中主频率峰值f；

c）采用下式计算混凝土P波波速值：

Vp=2Hf（公式A.0.2）

式中Vp——混凝土P波波速（m/s），精确至1m/s；

H——混凝土结构构件的实际厚度（m），精确至0.001m；

f——频域曲线图中主频率峰值（Hz），精确至0.1Hz。

d）混凝土P波波速测试不宜少于3次，每个P波波速与平均值的差不超过平均值的5%，

取多次测试的P波波速的平均值作为待测构件的混凝土P波波速值。

A.3当构件所测区域厚度不能量测或不便获取构件所测区域厚度时，采用两个接收传感器

（图A.3）进行P波波速测试，具体步骤如下：

图A.3冲击回波法测试结构或构件混凝土P波波速

1—接收传感器；2—数据采集和分析系统；3—冲击源（器）

a）按图A.3将冲击弹性波检测仪的两个接收传感器置于结构或构件表面，在两传感器

连线的外侧激发冲击弹性波。

b）安装好仪器，检查获取的波形。如果从两个传感器获取的波形都有效，则存储以便

后期分析。当纵波无法分辨，应在同一点重复进行测试，或者在传感器和混凝土接触良好的

另一个位置重新进行测试。

c）数据采集系统屏幕上应在同一时间坐标中显示从两个传感器分别接收到的两段时域

波形。

d）确定纵波平直段的时间。在时间坐标上分别读取并记录第一个和第二个传感器接收

的波段上电压基准线数值开始变化点的时间数值t1和t2。计算纵波到达的时间差Δt=t2-t1，

该时间差即为传播时间。

e）该方法测试纵波在混凝土中传播的P波波速值可采用下式计算：

106L(公式A.3)

pt

式中Vp——混凝土P波波速(m/s)；精确至1m/s；

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L——两个接收传感器间的直线距离(m)；精确至0.001m；

t——两个接收装置所接收到信号的时间差（μs）；

——截面形状系数，对于板（混凝土板、墙等），可取0.96，对其他截面几何形

式可通过现场试验确定；

f）每次测试选取一个测点，每个测点应通过改变采样时间间隔重复进行两次测试，当

该测点上两次测得的传播时间相近，则可进行其他测点的测试。若两次传播时间不同，应进

行第三次测试，直至测得的传播时间数值相近为止，相近的时间值作为传播时间的真实值。

若三次测试中任何两个数据都不吻合，应检查传感器与混凝土表面连接是否良好后再继续进

行测试。

g）混凝土P波波速测试不宜少于3个测点，每个P波波速与平均值的差不超过平均值

的5%，取多次测试的平均值作为待测构件的混凝土P波波速值。

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附录B

（资料性附录）

有效测试波形的判断

B.1判断波形是否有效，有利于提高检测的可靠性和准确性。

检查对应的的表面波波形部分是否有正确的形状，以及对应构件的边界多次反射的表面

波周期震荡。有效波形的振幅谱会有一个对应结构厚度共振频率的峰值（如图B.1-1所示）；

或者有两个及以上的峰值，低频峰值对应结构厚度频率，高频峰值对应缺陷深度频率。无效

的波形不显示周期性振荡，振幅谱也没有显著的主峰（如图B.1-2所示），需重复测试，直

到获得有效的波形和振幅谱图。

a波形图b振幅谱

图B.1-1有效的冲击-回波测试示意图

a波形不显示周期性振荡b振幅谱没有单一的主峰

图B.1-2无效的冲击-回波测试示意图

已获得有效的波形和振幅谱时，应对数据波形进行存储。为证实结果的准确性，可以重

复进行测试。如果结果是可重复的和有效的，再进行下一测点的测试。如果波形和振幅谱图

是无效的，应检查测试表面的灰尘和碎片以及传感器与测试面质检是否处于良好的耦合状态。

单次检测的结果可靠性不高，冲击源和接收传感器的位置变化，测试表面粉尘、传感器的耦

合情况都会造成测试结果的影响，因此，每一测点可以采用重复测试2次进行验证，提高测

试结果的准确性。

对异常数据的判定、缺陷可疑点的判定及概率保证方法可参考《超声法检测混凝土缺陷

技术规程》CECS21。

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附录C

（资料性附录）

冲击弹性波法检测混凝土厚度和内部缺陷记录表

表C.1混凝土P波波速测试原始记录

委托编号工程名称

测试日期检测依据

施工日期设计强度等级

构件名称检测环境/构件表面状态

型号：编号：

仪器设备参信号量程：mv；采样频率=kHz；采样点数=点；触发延时：Byte；

数触发电平：；触发方式：；滤波方式：

次数第1次(点)第2次(点)第3次(点)…

H

□方法一

f

휈푝

构件的混凝土P波波速值（m/s）:

第1次(点)第2次(点)第3次(点)…

次数

121212

퐿

□方法二

t2;t1;Δ푡

k

휈푝

构件的混凝土P波波速值（m/s）:

测试位置

示意图

测试：记录：第页共页

11

DB21/T3215-2019

表C.2厚度及缺陷检测原始记录

委托编号工程名称

测试日期检测依据

施工日期设计强度等级

检测环境/构件表

构件名称

面状态

型号：编号：

仪器设备参信号量程：mv；采样频率=kHz；采样点数=点；触发延时：Byte；

数触发电平：；触发方式：；滤波方式：

构件混凝土P

波波速（m/s）

测区/测点/测计算/冲击回波测得直接测得的实际结果图（振幅谱图缺陷分析、描述（分布

线编号厚度值T（m）厚度值H（m）等）编号位置等情况）

检测部位（测

区、测点/测

线）分布示意

图

测试：记录：第页共页

12

DB21/T3215-2019

附录D

（规范性附录）

用词说明

1为便于在执行本规程时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

1）表示很严格，非这样做不可的：

正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。

2）表示严格，在正常情况均应这样做的：

正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。

3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：

正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。

4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执

行”。

________________________________

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ICS

水运工程混凝土结构冲击弹性波法

检测技术规程

Technicalspecificationforconcretestructuretestingofwatertransport

engineeringbyimpactechomethod

条文说明

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目次

1总则.............................................................................16

3术语和符号.......................................................................16

3.1术语........................................................................16

3.2符号........................................................................16

4冲击弹性波检测仪.................................................................16

4.1技术要求....................................................................16

4.2校准及保养..................................................................17

5现场检测及结果判定...............................................................17

5.1一般规定....................................................................17

5.2混凝土结构构件厚度检测......................................................18

5.3混凝土结构内部缺陷检测......................................................19

5.4裂缝深度检测................................................................22

5.5混凝土结合面质量检测........................................................22

附录A混凝土P波波速测试...........................................................23

15

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1总则

1.1本条阐述了本规程的编制目的，冲击弹性波法检测混凝土结构构件厚度、内部缺陷及结合面质

量是根据在混凝土表面利用一个短时的机械冲击激发低频冲击弹性波，冲击弹性波传播到结构内部，

被缺陷表面或构件底面反射回来，通过对反射波的分析进行判断和检测。冲击弹性波主要依靠结构

的剪切刚性，因此受空气、水等影响小，适合于水运工程混凝土结构的相关检测。

1.2本条规定了本规程的适用范围。

1.3本条阐述了本规程与其他相关标准的关系。应遵守协调一致、互相补充的原则使用本规程和其

他相关标准。

3术语和符号

3.1术语

本节所列出的术语一般为其在本规程中出现时，从冲击弹性波检测混凝土缺陷技术方法的角度

赋予其含义的，其含义需要加以界定、说明或解释的重要词汇。考虑其通用性和习惯性，也参照采

用了我国有关规程和有关国外规程的规定。

尽管界定和解释术语时考虑了术语的习惯和通用性，但理论上这些术语仅在本规程中有效，列

出的目的主要是防止出现错误理解。当本规程列出的术语在本规程以外使用时，应注意其可能含有

与本规程不同的含义。

3.2符号

本节符号主要依据国家规程《工程结构设计基本术语标准》（GB/T50083-2014）对通用符号的

编写规定。对于GB/T50083-2014未做规定的，考虑了目前相关工程界技术人员的习惯和通用用法。

4冲击弹性波检测仪

4.1技术要求

4.1.1电缆应具有屏蔽层，以减小电噪声对传感器输出信号的干扰；连接接头质量宜拆装容易，能

保证电缆紧密连接采集仪及接收传感器。

4.1.2单点式冲击弹性波检测仪为单点冲击、单点接收回波信号。扫描式冲击弹性波检测仪为冲击

器与接收传感器一体化设计，滚动扫描冲击、连续接收回波信号。

单点式冲击弹性波检测仪适用于精确测试和特殊位置的测试，对测试面平整度要求较低，使用

灵活。扫描式冲击弹性波检测仪具有滚动式扫描测试探头，扫描探头安装有可调冲击频率的螺线管

电磁自动敲击振动器和轮式接收传感器，可沿直线以固定间隔进行快速测试，适用于对大面积结构

构件进行检测，测试效率高。

4.1.3为减少人为因素对测试结果的影响，冲击方式可以根据接收装置配置不同尺寸的弹击锤，宜

为3mm～25mm直径的钢质小球。当接收信号较弱时，应更换为较大直径的钢质小球。

1）单点式冲击弹性波检测仪的冲击器多为一系列不同直径的钢质锤头，检测机构可根据检测部

位厚薄选用合适的冲击器，且在检测前应进行验证。扫描式冲击弹性波检测仪的扫描探头配有电驱

动的螺线管冲击器，触发后弹击混凝土构件表面，其冲击能量和冲击持续时间可调。冲击弹性波检

测仪的冲击器的正确选择对于检测的效率很重要，试验时应根据构件的厚度及具体的回波信号来选

择冲击器以确保能够传送足够的能量到被测结构，进而容易得到单一主峰的频率幅值谱。

冲击器应根据检测构件厚度的不同，激发不同频率的脉冲。冲击器的冲击方向以及冲击能量对

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测试信号的品质有很大的景响，设计良好的冲击装置能提高测试效果及减少人为误差。

2）接收传感器为接收表面法向位移、加速度等振动信号的宽频带传感器，必须有合适的灵敏度，

能够探测到冲击产生的纵波沿表面传播引起的微小变形。同时，还应有合适的频响范围，以减少振

动信号的测试失真。扫描式冲击回波系统的接收传感器是按一定间距均布在滚动轮上，以实现连续

冲击接收的功能。

3）传感器输出的信号需经过放大后做后续的处理分析。相关参数（如频率范围、增益等），需

要与传感器、数据采集卡以及测试信号的特性相匹配。

4）数据采集系统用于采集、记录、处理传感器的输出信号，是配有2通道或者多通道数据采集

卡的便携式电脑，或者是便携式双通道或者多通道波形分析仪。该系统中，一个通道可作为触发通

道，接受触发信号，另外的通道可作为接收通道。数据采集仪的电压范围和电压分辨率应该与传感

器的灵敏度相匹配，以确保能准确测量纵波的到达时间以及幅值。

6）采集分析软件实时显示传感器输出时间域波形，通过FFT快速傅立叶转换把波形从时域转

换为频域，在频率幅值谱里，通过选择厚度对应的主频值，计算得出厚度值。

4.2校准及保养

4.2.1对冲击弹性波检测仪进行校准或自校是为保证其在正常状态下进行检测，仪器的标准状态是

统一仪器性能的基础，只有使冲击回波系统处于标准状态，才能保证检测结果的可靠性。

4.2.3冲击弹性波检测仪使用后，应及时用潮湿的干净布清洁冲击器及接收传感器，自然风干后妥

善保管。

4.2.4由于冲击弹性波检测仪采用了干电池或者锂电池供电，长时间不用时要把干电池取出，避免

电池液体对仪器的腐蚀。定期给锂电池充电，以保证电池的耐用性，防止过度放电造成的电池容量

衰减。

5现场检测及结果判定

5.1一般规定

5.1.1检测前的准备工作是为了更好完成检测及后期的数据分析与判定。

5.1.2本条规定检测人员在开展检测工作之前应掌握的有关基本情况，以便下一步开展现场调查，

方案制定等工作。目前检测方法很多，但每一种方法都有其适用性和局限性，因此，应根据检测目

的、结构类型、结构状态、环境条件等选用适宜的检测方法。

调查和收集相关资料在前期的准备工作中是非常重要的，是为了综合分析产生的质量问题的原

因，及为编制检测方案提供依据，有助于检测过程的实施，同时有利于综合分析测试结果。

5.1.3检测方案应根据检测的目的、前期的调查资料等来制定。

5.1.4反映混凝土质量的测试参数及冲击回波响应特征容易受混凝土表面状态的影响，为了保证测

试结果的准确性，检测数据的真实性，必须避免表面状况对检测的影响，所以应磨平后清除残留的

粉末或碎屑，保证混凝土的清洁与平整性。

5.1.5根据冲击弹性波法的基本原理，该方法有着由各影响因素的存在而产生的局限性，及人员经

验的主观性，故当结果产生异议的时候，建议采用钻芯这种较为直接的取样方法进行验证。应在检

测出有缺陷的地方，重复测试且加密测试，再进行具体判定。其他方法包括但不限于有:局部破损、

超声法、雷达法等。

5.1.6为保证传感器与混凝土测点表面紧贴，根据传感器与混凝土表面紧贴情况可采用耦合剂粘结。

使用耦合剂可以使传感器与混凝土紧密结合在一起，传感器能准确记录混凝土质点的振动。因此在

实际测试时，传感器与混凝土之间的耦合剂应尽量薄。耦合剂同时有一定的滤波作用，选择耦合剂

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时不宜选用有很强滤波作用的材料作为耦合剂。传感器和混凝土之间是否使用耦合剂主要根据传感

器的类型和工作原理确定。

5.1.8扫描仪的冲击器和接收器应与测试面接触良好，而且使其一直滚动。如果一个或者多个轮脱

离表面，或者压力过小，测得的信号都可能因过小而失真。

5.1.10若判定为无效波段，应及时检查混凝土表面、仪器等影响因素是否满足本规程的相关要求后，

再次进行测试，直到获取有效波段及振幅谱图。

5.2混凝土结构构件厚度检测

5.2.1冲击弹性波法检测混凝土结构构件厚度的一大优势是无需钻芯破坏，也无需对侧面，同时对

环境湿度以及是否淡水、海水环境不敏感。

该条款中抽检数量参考《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008），对于堆场混凝土面层厚度

检测，构件划分方法参考《港口道路与堆场设计规范》（JTS168-2017）

5.2.2冲击点位置与传感器的间距要求参考（JGJ/T411-2017）及（ASTMC1383-04-2010）。

根据冲击回波法的原理见下图所示，本质上是通过竖向回波特性计算被测物体的厚度。但是事

实上由于冲击弹性波是一种体波，波前（图中深色部分）是以球面的形式向外扩散。仅当被测物体

近似为平面无限大弹性体时，冲击后采集的回波可以近似认为符合下图的假设，但当冲击点靠近弹

性体的边界时，边界的回波竖向分量会影响构件板底的回波特性，造成测试的误判。

构件本身存在一定的边界，构件与构件连接处附近都会产生边界影响，为了消除边界的影响，

需要在测试的时候回避这类边界影响区域，距离边界相应的距离。

图1原理示意图（理论）试件机械波传递典型图

经过测试，在边界影响区域外（测点或测区中的测线距构件边缘不小于所测构件实际厚度的0.3

倍），可以获得比较稳定的厚度测试结果的效果，测试结果典型图例见图1，而在边界影响区域内，

所测板构件的测试结果普遍偏大，测试结果典型图例见图2和3，测试结果存在误判可能。

图2边界影响区域外的测试结果

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图3边界影响区域内的测试结果

5.2.3本条规定了混凝土结构构件厚度检测的基本步骤：

1）冲击回波法测试结构构件内部缺陷是给予阻抗变化测试的；

2）厚度检测时，参考本规程（5.2.3）确定与厚度值T对应的频域曲线主频f（Hz）。在未知构

件实际厚度的情况下，按本规程（5.2.3）条款确定振幅谱图中构件厚度对应的主频f（Hz）。

5.2.4本条规定中普通混凝土构件和尺寸较大的混凝土构件的厚度检测结果的判定依据JTS《水运

工程质量检验标准》（JTS257-2008）中2.1.6的相关要求；对堆场混凝土面层厚度检测结果的判定

依据《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）中附录D的相关要求。

5.3混凝土结构内部缺陷检测

5.3.1测区大小应不小于预估缺陷的区域，并有可以进行对比的同条件正常混凝土区域。

5.3.2冲击点位置与传感器的间距按本规程5.2.2条规定执行，检测时测点与测区中的测线距构件

边缘应不小于0.3H，这是由于构件边角的边界效应产生的反射波会对构件的缺陷造成误判。

5.3.3本条规定了混凝土结构内部缺陷检测的基本步骤：

1）混凝土结构内部缺陷检测应进行P波波速标定，冲击弹性波法测试结构构件内部缺陷是基

于阻抗变化测试的；

2）影响冲击回波法可探测缺陷限值的主要因素有：缺陷的类型和方位，被测缺陷的深度，冲击

的接触时间（有效冲击弹性波的频率）等。

研究发现一般缺陷截面尺寸大于等于1/4结构厚度时，可以发现缺陷的存在。如果平面空隙的

横向尺寸超过其埋深的1/3，缺陷的深度就能检测出来，其振幅谱图将会出现两个峰值：一个是向

低频漂移了的构件厚度对应的频率波峰，另一个是缺陷深度频率波峰。如果横向尺寸超过埋深的1.5

倍，则缺陷就当于一个无限界面，所测到的响应是板的厚度频率，与缺陷埋深频率一样，故可以检

出缺陷，但无法检出底板反射对应的频率。

冲击接触时间是指用来产生应力波的冲击器与测试表面接触的时间。在实际测试过程中，冲击

接触时间取决于冲击器的类型和冲击点混凝土的条件。光滑、坚硬的表面冲击接触时间短于粗糙表

面的冲击持续时间。柔软的表面。应保证冲击接触时间在建议的范围内。根据对应的表面波到达的

部分波形，获得一个冲击接触时间的近似测试。一个波形中部分表面波和近似的冲击接触时间的实

例如图4所示。

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图4一个波形中的部分表面波的展开图

（显示出表面波信号的宽度作为一个近似的冲击接触时间）

3）平行于激振面的空洞和连续性缺陷较容易被检出。对于蜂窝等不连续缺陷，检测精度会有所

降低。

5）单次检测的结果可靠性不高，冲击源和接收传感器的位置变化，测试表面粉尘、传感器的耦

合情况都会造成测试结果的影响，因此，每一测点重复测试2次进行验证，提高测试结果的准确性。

5.3.4如图5所示，接收器接到反射波后，通过快速傅立叶转换将时域数据转化为频域数据，然后

确定回波的频率峰值f，深度计算结构的厚度或缺陷（其中是