《混凝土裂缝注浆填充修补质量检测技术规程》送审稿

前言

根据福建省住房和城乡建设厅《关于印发福建省住房和城乡建

设系统2016年第二批科学技术项目计划的通知》（闽建科[2016]2

号）的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结近年来混凝土

裂缝修补质量检测的实践经验，参考了有关国家现行相关标准，并

在广泛征求意见的基础上，制定了本规程。

本规程共设置有7个章节和2个附录，主要内容是：1.总则；2.

术语和符号；3.基本规定；4.检测设备；5.裂缝修复质量超声波法检

测；6.裂缝修复质量冲击回波法检测；7.裂缝修复质量检测评定报告；

附录A.测量空气声速进行声时计量校检；附录B.冲击回波检测设备

校准方法。本规程由福建省住房和城乡建设厅负责管理，由主编单

位负责具体技术内容解释，执行过程中如有意见或建议，请寄送至

福建省住房和城乡建设厅建筑节能与科技处（地址：福州市北大路

242号，邮编：350001）或福建博海工程技术有限公司（地址：福州

市晋安区新店镇赤星路8号2#楼，邮编：350012），以供今后修订

时参考。

本规程主编单位：福建博海工程技术有限公司

福建省闽南建筑工程有限公司

本规程参编单位：福建天映建设有限公司

惠安县建设工程质量监督站

福州市建设工程质量监督站

福建博海建工集团有限公司

福建景程建设有限公司

福建省西海岸建设工程有限公司

1

主要起草人员：苏忠高、杜朝阳、陈苓、杨敏、游剑龙、陈聪

平、邱志祥、周建河、叶树华、林彬、张关羽、刘景熙、许金腾、

林发明、夏念君、王晨辉、陈贤达、彭长华、卓元兴、林国洪、黄

杰龙、何一龙

主要审查人员：

2

目次

1总则............................................................................................1

2术语和符号....................................................................................2

2.1术语.................................................................................2

2.2符号.................................................................................4

3一般规定........................................................................................5

4检测设备........................................................................................7

4.1技术要求.............................................................................7

4.2仪器的校准.........................................................................8

4.3仪器的保养.........................................................................9

5超声波法检测..............................................................................10

5.1检测要点...........................................................................10

5.2数据处理及结果判定.......................................................11

6冲击回波法检测..........................................................................13

6.1检测要点...........................................................................13

6.2数据处理及结果判定.......................................................13

7裂缝修复质量检测评定报告......................................................15

附录A.测量空气中声速进行声时计量校检................................16

附录B.冲击回波检测设备校准方法.............................................18

规程用词说明..................................................................................19

条文说明....................................................................................20

1

1总则

1.0.1为规范混凝土裂缝注浆填充修补质量的检测工作，正确评定

混凝土裂缝注浆填充修补质量，制定本规程。

1.0.2本规程适用于混凝土裂缝注浆填充修补后的检测和质量评

定。

1.0.3按本规程进行混凝土裂缝注浆填充修补质量检测工作时，除

应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1

2术语和符号

2.1术语

2.1.1混凝土裂缝concretecrack

由于内外因素作用，破坏了混凝土的连续性和完整性的现象。

2.1.2超声波法ultrasonicmethod

本规程所指的超声波法，系采用带波形显示的低频超声波检测

仪和频率为20kHZ~250kHZ的声波换能器，测量混凝土的声速波幅

和主频等声学参数并根据这些参数及其相对变化分析判断混凝土缺

陷的方法。

2.1.3冲击回波法impactechomethod

通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号，通

过分析冲击弹性波及其回波的波速、波形和主频频率等参数的变化，

判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法。

2.1.4声速velocityofsound

超声脉冲波在混凝土中单位时间内传播的距离。

2.1.5波幅amplitude

超声脉冲波通过混凝土后，由接收换能器接收，并由超声仪显

示的首波信号幅度。

2.1.6主频mainfrequency

在被接收的超声脉冲波各频率成分的幅度分布中，幅度最大的

频率值。

2.1.7衰减attenuation

超声脉冲波在混凝土中传播时,随着传播距离的增大，由于散

2

射、吸收和声速扩散等因素引起的声压减弱。

2.1.8换能器transducers

具有电能、声能相互转换功能的器件。

2.1.9测区detectingarea

在一个结构或构件上，按检测方法的要求，布置的一个或者若

干个检测区域，一个构件（单根梁、柱、墙体或墩墙的一个区域）

可作为一个测区。

2.1.10测线detectingline

由被测构件表面按一定方向布置的测点组成的线。

2.1.11测点detectingpoint

测区内或测线上的检测点。

2.1.12声阻抗acousticimpedance

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。

2.1.13傅立叶变换fouriertransform

一种将数字波从时域转换为频域的数值计算方法。

2.1.14振幅谱amplitudespectrum

通过傅立叶变换数值法，从波形中得出的振幅与对应的频率关

系图（振幅—频率曲线）。

3

2.2符号

l——平测时发射和接收换能器内边缘之间的距离；

H——混凝土构件厚度；

vk——温度为Tk时的空气中的声速计算值；

Tk——测试时空气的温度；

vp——混凝土表观波速；

f——振幅谱图中构件厚度对应的主频峰值；

FT——傅立叶变换；

TW——混凝土完好区域首波声时；

Tb——混凝土裂缝修补区域首波声时；

AW——混凝土完好区域波幅；

Ab——混凝土裂缝注浆填充修补区域波幅；

fb——混凝土裂缝注浆填充修补区域有效主频率峰值；

fw——混凝土完好区域有效主频率峰值；

fg——高频峰值；

vs——测量空气中声速的实测值。

4

3一般规定

3.0.1检测前的准备工作应符合下列要求：

1应进行调查、收集检测项目的相关资料；

2应制定检测方案；

3检测前应对仪器设备进行状态核查及校正。

3.0.2调查、收集的资料应包括下列内容：

1工程概况信息，主要包括工程名称及设计、施工、监理、建

设和委托单位名称等；明确委托方检测目的和具体要求；

2被检测结构或构件的名称、被检测结构或构件修补工程资料、

设计图纸、设计变更、施工记录、施工验收等资料；

3混凝土相关资料，主要包括原材料品种和规格、混凝土浇筑

和养护情况、混凝土设计强度等级等资料；

4结构或构件外观质量及存在问题；

5构件、结构所属环境条件、使用期间的修补情况。

3.0.3初步调查应以确认委托方的检测要求和制定有针对性的检测

方案为目的。初步调查采取踏勘现场、搜集和分析资料以及询问有

关人员等方法。

3.0.4混凝土结构裂缝注浆填充修补质量现场检测方案应包括下列

主要内容：

1工程或结构概况，包括结构类型、设计、施工及监理单位，

建造年代或检测情况等；

2委托方的检测目的或检测要求；

3检测的依据，包括检测所依据的标准及有关的技术资料等；

5

4检测范围、检测项目和选用的检测方法及判定标准；

5检测的方式、检验批的划分、抽样方法和检测数量；

6检测人员和仪器设备情况；

7需要委托方配合的工作；

8检测时应遵守有关安全规定，应配备必要的安全防护人员及

安全防护设备。

3.0.5检测修补部位混凝土表面应干燥、清洁、平整，且不应有蜂

窝、孔洞等外观质量缺陷，必要时应磨平。

3.0.6采用超声波仪检测时，在满足首波幅度测量精度的条件下，

应选用较高频率的换能器。换能器应通过耦合剂与混凝土测试表面

保持紧密贴合，耦合层不应夹杂泥沙和空气。

3.0.7采用冲击回波测试时，冲击点位置与传感器的间距宜小于所

测构件设计厚度的0.4倍；测点或测区中的测线距构件边缘宜不小

于所测构件实际厚度的0.3倍。

3.0.8检测仪器应具有防尘、防潮、防震性能，并应满足现场湿度

和温度环境的要求。

3.0.9本规程中所采用的超声波检测仪和冲击回波仪应有制造厂商

的产品合格证，应经法定计量检定机构检定或校准，并应在仪器的

明显位置上贴上检定或校准的标识。

3.0.10抽样方式与抽样方法可按《混凝土结构现场检测技术标准》

GB/T50784进行。

6

4检测设备

4.1技术要求

4.1.1超声波检测仪应满足下列要求：

1具有波形清晰、显示稳定的示波装置；

2声时最小分度为0.1μs；

3具有最小分度为1dB的信号幅度调整系统；

4接收放大器频响范围为10kHz~500kHz，总增益不小于80dB，

接收灵敏度（在信噪比为3:1时）不大于50μV；

5电源电压波动范围在标称值10%的情况下能正常工作；

6连续正常工作时间不少于4h。

4.1.2冲击回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冲击回波检测仪应根据不同的测试对象选择适当的冲击方

式。

3接收传感器应为能测量表面振动的高性能宽频带接收位移传

感器或加速度传感器，工作频率带宽宜为800Hz-100kHz。

4数据采集仪应具备信号放大功能，采集通道增益应可调；

5数据采集仪宜配有双通道或更多通道数据采集卡，采集卡电

压范围和电压分辨率应该与传感器、放大器的输出相匹配。

6采集仪参数应符合表4.1.2要求：

7

表4.1.2采集仪技术参数要求

频率带宽100Hz~500kHz

采样频率≥500kHz

A/D采样间隔≤2μs

A/D采样位数≥16

采样频率精度≥0.01%

采集仪连续工作时间≥4h

7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、频率幅值谱分析功能，宜具有三维图形等分析

功能。

8连接电缆和接头应紧密，电缆应具有屏蔽层。

4.1.3冲击回波检测仪不宜在有外来机械振动和高振幅电噪音干扰

环境下使用，环境温度宜为0℃~40℃。

4.2仪器的校准

4.2.1超声波检测仪声时计量检验应按“时—距”法测量空气中声

速的实测值见附录，并与按公式计算的空气中声速标准

vs(A)(4.2.1)

值vk相比较，二者的相对误差不应超过0.5%。

vk331.410.00367Tk(4.2.1)

式中：331.4——0℃时空气的声速(m/s)；

vk——温度为TK时的空气的声速计算值(m/s)；

Tk——测试时空气的温度(℃)。

4.2.2模拟式超声波检测仪波幅计量检验，可将屏幕显示的首波幅

8

度调至一定高度，然后把仪器衰减系统的衰减量增加或减少6dB，

此时屏幕波幅高度应降低一半或升高一倍。

4.2.3超声波检测仪和冲击回波检测仪校准有效期宜为1年。

4.2.4冲击回波检测仪有下列情况之一时，应进行校准后方可使用：

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对测试值有怀疑时。

4.2.5冲击回波检测仪应按照附录B进行校准。

4.3仪器的保养

4.3.1超声波仪和冲击回波仪使用后，应对发射装置的换能器和接

收换能器及时清洁，妥善保管。

4.3.2超声波仪和冲击回波仪应定期保养，当仪器长时间不用时，

应定期给设备充电。

9

5超声波法检测

5.1检测要点

5.1.1检测前，首先应根据检测对象调试数据采集系统，正确设置

采集系统参数。

5.1.2在采集数据之前，应先将试件测试表面打磨平整，并涂抹耦

合剂，使换能器与混凝土表面之间耦合良好，保证测试结果的准确

性。

5.1.3当混凝土裂缝修复区域只有一个可测表面，可采用单面检测

法检测，单面检测法检测布置如图5.1.3-1所示。当混凝土裂缝修复

区域具有两个相互平行的测试表面时，可采用双面穿透斜测法检测，

双面穿透斜测法布置图如图5.1.3-2所示。

l

图5.1.3-1单面平测法布置图图5.1.3-2双面穿透斜测法布置图

5.1.4测试时应在混凝土裂缝修复区域和混凝土完好区，以两个换

能器内边缘间距分别等于100mm、150mm、200mm等多个测距测

试，检测人员判定曲线稳定后，存储曲线。布置测点时应避开钢筋

的影响进行检测，并应标明编号和位置。

5.1.5每个测区应至少测试3对测点，待每次数据稳定以后存储，

并求取平均值作为该测区的代表值。

10

5.2数据处理及结果判定

5.2.1混凝土完好区域首波声时Tw及波幅Aw和混凝土修补区域首

波声时Tb及波幅Ab的平均值和标准差可按公式(5.2.1-1)、(5.2.1-2)

进行计算：

n

xi

mi1(5.2.1-1)

xn

n

22

(xi)nmx

Si1(5.2.1-2)

xn1

式中：

实测某一参数的平均值；

mx——

实测第点某一参数的测量值；

xi——i

n——参与统计的测点数；

标准差；

Sx——

5.2.2当混凝土修补区域首波声时Tb及波幅Ab值在完好区域首波

声时Tw及波幅Aw值的三倍标准差内，即符合公式(5.2.1-1)、(5.2.2-2)

时判定为修补完好，否则为修补不完全可疑点。

首波声时：

TwTbi3Stw(5.2.2-1)

波幅:

AwAbi3Saw(5.2.2-2)

式中：

11

完好区域首波声时的平均值；

Tw——

修补区域第点首波声时的测量值；

Tbi——i

完好区域首波声时的标准差；

Stw——

完好区域首波声时的平均值；

Aw——

修补区域第点首波波幅的测量值；

Abi——i

完好区域首波波幅的标准差；

Saw——

5.2.3若判别困难以及判定为修补不完全可疑点的区域，应采用成

孔或钻芯进行核实。

12

6冲击回波法检测

6.1检测要点

6.1.1应根据检测对象调试数据采集系统，正确设置采集系统参数。

6.1.2在检测混凝土结构或构件的完好区和修补区域均布设测点，

并应标明编号和位置。

6.1.3规定检测中大于2倍的主频率峰值f为高频峰值fg。

6.1.4在检测混凝土结构或构件完好区和修补区域时，各布设应至

少有1对测点，每对测点至少测30次，保存有效波段的振幅谱图对

应的频域曲线主频率峰值f和高频峰值fg。

6.1.5传感器与混凝土测试面间应采取耦合措施。

6.1.6接收传感器应置于测点上，当冲击装置冲击混凝土表面时，

冲击点位置与传感器的间距、测点或测区中的测线距构件边缘间距

符合本规程3.0.7条的要求。

6.1.7传感器和冲击器应位于修补区域两侧。

6.2数据处理及结果判定

6.2.1分析有效波段的振幅谱图，找出混凝土完好区30次检测中，

出现最多的振幅谱图对应的频域曲线主频率峰值fw，以及混凝土裂

缝修补区域30次检测中，出现最多的振幅谱图对应的频域曲线主频

率修补峰值fb和高频峰值fg。

6.2.2混凝土裂缝修补区域主频率峰值fb与混凝土完好区域主频率

峰值fw的相对误差δ，可按下式计算：

ff

bW100%(6.2.2)

fW

13

式中：fw——混凝土完好区域主频率峰值；

fb——混凝土裂缝修补区域主频率峰值；

6.2.3当测得的混凝土裂缝修补区域主频率峰值fb与混凝土完好区

域主频率峰值fw的相对误差δ不超过±5%，混凝土裂缝修补区域30

次检测中，测得最多的主频峰值出现的次数超过24次，且无高频峰

值或者高频峰值出现的次数少于6次，可判定混凝土裂缝修补合格。

6.2.4当测得的混凝土裂缝修补区域主频率峰值fb与混凝土完好区

域主频率峰值fw的相对误差δ超过±5%，混凝土裂缝修补区域30

次检测中，无法确定唯一的主频峰值，且有高频峰值或者没有唯一

的高频峰值，可判定混凝土裂缝修补不合格，需重新修补。混凝土

裂缝修补等级判定表如表6.2.4所示。

表6.2.4混凝土裂缝修补等级判定表

主频峰值相修复

工况主频出现的次数高频峰值情况

对误差等级

无高频峰值或者高频峰

1不超过5%超过24次合格

值出现的次数少于6次

无法确定唯一的有高频峰值或者没有唯

2超过5%不合格

主频峰值一的高频峰值

6.2.5若实测波形信号复杂，波动衰减极其缓慢，无法对其进行准

确分析与评价，宜结合其他检测方法进行综合测试，对于判别困难

以及修复等级为不合格的区域，应采用成孔或钻芯进行核实。

14

7检测报告

7.0.1检测报告应结论明确、用词规范、文字简练，对于容易混淆

的术语和概念应以文字解释或图例、图像说明。

7.0.2检测报告宜包括下列主要内容：

1委托单位名称；

2工程概况包括工程名称、结构类型、规模、施工日期及修补

情况说明等，检测原因、检测目的，以往检测情况概述；

3设计单位、施工单位及监理单位名称；

5检测项目、检测方法及依据的标准；

6仪器设备名称、型号、校准有效期；

7抽样方法、检测数量与检测的位置；

8检测日期，报告完成日期；

9记录数据采集系统使用的参数；

10检测项目的主要分类检测数据和汇总结果；检测结果、检测

结论、检测过程照片；

11项目负责人、审核和批准人员的签名；

12检测机构的有效印章。

15

附录A测量空气中声速进行声时计量校检

A.0.1测量时应符合下列要求：取常用的厚度振动式换能器一对

接于超声仪器上将两个换能器的辐射面相互对准，以间距为50mm、

100mm、150mm、200mm……依次放置在空气中，在保持首波幅度

一致的条件下，读取各间距所对应的声时值t1、t2、t3……tn。同时

测量空气的温度Tk(读至0.5℃)。

两换能器间距的测量误差应不大于±0.5%。

换能器宜悬空相对放置(如图A.0.1所示)。若置于地板或桌面

时，应在换能器下面垫以海绵或泡沫塑料并保持两个换能器的轴线

重合及辐射面相互平行；

2

1

4

3

1-定滑轮2-螺栓3-刻度尺4-支架

图A.0.1换能器悬挂装置示意图

3测点数应不少于10个。

A.0.2空气声速测量值计算：以测距l为纵坐标，以声时读数为横

坐标，绘制“时—矩”坐标图(如图A.0.2所示)，或用回归分析方法

16

求出l与t之间的回归直线方程：

l=a+bt(A.0.2)

式中a、b—为待求的回归系数。

坐标图中直线AB的斜率“l/t”或回归直线方程的回归系数

“b”即为空气声速的实测值vs(精△度△0.1m/s)。

l(mm)A

l4

l3

l2

l1

B

t1t2t3t4t(s)

图A.0.2测空气声速的“时-距”图

A.0.3空气中声速标准值vk应按下试计算：

vk331.410.00367Tk(A.0.3)

式中：331.4——0℃时空气的声速(m/s)；

vk——温度为TK度的空气的声速计算值(m/s)；

Tk——测试时空气的温度(℃)。

A.0.4空气中声速实测值vs与空气中声速标准值vk之间的相对误

差应按下式计算：

s

er(vkv)/vk100%(A.0.4)

通过(A.0.4)式计算的相对误差er应不大于±0.5%，否则仪器计

时系统不正常

17

附录B冲击回波检测设备校准方法

B.0.1校准应按下列要求制备校准试件：

1混凝土强度不应小于20MPa；

2试件厚度应不小于15cm，长、宽尺寸均应不小于厚度的6倍；

3应振捣密实，不得有内部缺陷。

B.0.2校准时，每次测点位置应一致。

B.0.3采用冲击回波检测仪测试校准试件的厚度

1在构件测试区域平面内选取三个部位，每个部位应测试3个

以上测点，在波形有效的情况下，分析出各有效主频峰值，各有效

主频峰值与平均值的差应不超过平均值的5%，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).

2结构构件厚度应按下列公式计算：

Tvp/2f(B.0.3)

式中：T——混凝土结构构件的厚度计算值（m），精确至

0.001m；

vp——混凝土表观波速（m/s），精确至1m/s；

f——振幅谱图中构件厚度对应的主频峰值（Hz），精确

至0.1Hz

B.0.4采用测试平均值作为校准试件厚度测试值为T，与校准试件

厚度H值比对，尚应满足下式要求：

TH

100%5%(B.0.4)

H

若校准试验不能满足B.0.4条规定，则冲击回波仪不能用作实

体工程检测，应进行维修。

18

规程用词说明

1为便于在执行本规程条文时区别对待，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，在正常情况下均应这样做的：

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：

正面词采用“可”；

反面词采用“不可”。

2本规程中指明应按其它有关标准、规范执行时，写法为“应

符合……的规定”或“应按……执行”。

19

福建省工程建设地方标准

混凝土裂缝注浆填充修补质量检测技术规程

TechnicalSpecificationInspectionfortheQualityof

ConcreteCrackDefects

工程建设地方标准编号：DBJ/T××-×××-2017

住房和城乡建设部备案号：J×××××-2017

条文说明

20

目次

1总则..........................................................................................22

2术语和符号..................................................................................25

2.1术语...............................................................................25

2.2符号...............................................................................25

3一般规定......................................................................................26

4检测设备......................................................................................29

4.1技术要求...........................................................................29

4.2仪器的校准.......................................................................30

4.3仪器的保养.......................................................................30

5超声波法检测..............................................................................32

5.1超声波法检测要点...........................................................32

5.2数据处理及结果判定.......................................................33

6裂缝修复质量冲击回波法检测.................................................35

6.1冲击回波法检测要点.......................................................35

6.2数据处理及结果判定.......................................................37

21

1总则

1.0.2本规程所指的超声波法是指采用带波形显示功能的超声波检

测仪测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度（简称声速）、首波声

时、首波幅度（简称波幅）和接收信号主频率（简称主频）等声学

参数，并根据这些参数及其相对变化，判定混凝土中的裂缝情况。

本规程所指的冲击回波法，是基于应力波的一种检测结构厚度、

裂缝的无损检测方法。通过瞬时力学冲击产生瞬时应力波，应力波

在结构中传播，当遇到裂缝或界面时被反射，这种冲击面与裂缝及

界面间的多重反射，将引起瞬时共振状态，这就能够被识别并能确

定结构是否完好无损或确定裂缝的位置。

冲击回波法检测混凝土构件的厚度、不密实度及空洞是根据在

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，被裂缝表面或构件底面反射回来。因此，冲

击弹性波在构件表面、内部裂缝表面或底面边界之间来回反射产生

瞬态共振，其共振频率能在振幅谱（通过快速傅立叶变换，从波形

中得出的频率与对应振幅的关系图1.0.2-2）中辨别出，用于确定内

部裂缝的深度和构件的厚度。

22

数据采集分析系统

L

冲击点传感器

缺陷区

H

P波P波

图1.0.2-1冲击回波测试系统检测混凝土构件示意图

冲击传感器

数据采集分析系统和分

析处理系统

频谱图

波形图振幅

位移

FFT

时间频率

图1.0.2-2冲击回波法检测混凝土内部裂缝原理示意图

本规程适用于检测界面声阻抗有明显差别的构件，混凝土构件

至少具备一个形状规则的可测面。本规程不适用于陶粒混凝土、加

气混凝土等轻质混凝土；机械振动和高振幅电噪音会对传入数据采

集系统造成检测结果的误判，故本规程不适用于机械振动和高振幅

电噪音情况下的检测。

随着混凝土强度等级的提高，表观波速在混凝土中的传播值会

升高，相应的冲击弹性波传播、反射的速度会相应增大，频率也相

应增大，因此测得的混凝土厚度基本一致，且大量文献及本规程编

23

制组试验证明混凝土的强度对检测结果影响不大，只要混凝土构件

与其它介质界面声阻抗有足够明显的差别，能够产生可测得的反射

波，因此，本规程未规定被检构件混凝土的抗压强度。

一般情况下，不会从小直径（小于25mm）钢筋处反射回来的

应力波在振幅谱中产生明显峰值，但是大直径（不小于25mm）的

钢筋和较短的接触时间，会出现从钢筋处反射回来的冲击弹性波将

在振幅谱中产生峰值，条件允许下宜避开钢筋进行检测。同时，试

验证明当冲击接触时间适当增大时，振幅谱中钢筋的影响将减小甚

至难以辨别，所以可考虑采取加大冲击接触时间的方法来避开普通

钢筋的影响。

1.0.3本规程涉及的其他有关方面问题，现场用电、高空作业等，

均应遵守国家现行有关强制性标准的规定；同时本规程所涉及到的

国家其他相关标准可协调、配套使用。

24

2术语、符号

本规程采用的术语及其定义，根据下列原则确定：

1本规程的术语是从冲击法检测混凝土裂缝技术方法的角度赋

予其涵义的，但含义不一定是术语的定义。

2本规程引用了部分现行工程建设国家标准已做规定的术语定

义。

3本规程给出了相应的推荐性英文术语，该英文术语不一定是

国际上通用的标准术语，仅供参考。

25

3一般规定

3.0.1对修复后的混凝土结构要有一个整体的了解，知道其使用的

材料和修补前损坏情况，这便于现场检验修复后混凝土质量的好坏。

3.0.2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。

3.0.5反映混凝土裂缝注浆填充修补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，混凝土耦合

处表面应磨平并保持清洁干燥”

3.0.6耦合层夹杂泥砂或空气时会造成采集的数据偏差较大，因此

规定检测现场耦合层不得夹杂泥砂或空气。

3.0.7该条款中冲击点位置与传感器的间距要求参考

ASTM1383-04（2010）。

根据冲击回波法的原理见图3.0.7-1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。

26

边界回波

图3.0.7-1原理示意图(理论)试件机械波传递典型图

规程编制组经过测试，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，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3.0.7-2、3.0.7-3，测试

结果存在误判可能。

图3.0.7-2边界影响区域外的测试结果

图3.0.7-3边界影响区域内的测试结果

3.0.10超声波检测仪和冲击回波仪应有制造单位出具的产品合格

27

证或者自校证书。单点式冲击回波仪的加速度接收传感器一般可由

法定计量单位校准，但扫描式冲击回波系统因其轮式接收传感器的

布置特点目前无法由法定计量单位进行校准，故检测机构可制作一

定强度等级的密实钢筋混凝土板块且预埋裂缝作为校准扫描式冲击

回波系统的标准块，以该标准块进行每年的仪器校准和平常现场检

测前后作为验证仪器是否运行稳定的依据。

28

4检测设备

4.1技术要求

4.1.2以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，应更换较大直径的钢质小球。电缆应具有屏蔽

层以减小电噪音。冲击回波仪由冲击器、接收传感器、数据采集仪、

分析软件、连接电缆和接头组成。

1单点式冲击回波仪的冲击器多为一系列不同直径的钢质球型

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。扫描式冲击回波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。冲击回波仪的冲击器的正确选择对于检测的效果很重要，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。

2冲击器的冲击方向以及冲击能量对测试信号的品质有很大的

影响，设计良好的冲击装置能提高测试效果及减少人为误差。

3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。

4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

29

信号的特性相匹配。

5数据采集系统用于采集、记录、处理传感器的输出信号，是

配有双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。

7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。

8连接接头质量拆装容易，能保证电缆紧密连接采集仪及冲击

接收器，电缆具有屏蔽层以减小电噪音对传感器输出信号的干扰。

4.2仪器的校准

4.2.1对超声波检测仪进行检定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，是超声波检测仪的关

键所在，只有使超声波检测系统处于标准状态，才能保证检测结果

的可靠性，一般情况下仪器检定周期为1年。

4.2.2冲击回波仪的校准或者自校是对混凝土波速的检验校准。可

用具备一定强度的密实混凝土板作为标准件来标定波速，检验混凝

土的计算厚度与实际厚度是否相符来验证仪器的可靠性和稳定度。

4.3仪器的保养

4.3.1使用超声波仪和冲击回波仪时，需要在换能器上涂抹耦合剂，

用完以后，应及时清洗换能器，自然风干后妥善保管，方便下次检

测使用。

30

5超声波法检测

5.1检测要点

5.1.1采集系统参数如：工程名称、构件名、接收通道、测点间距、

发射电压、采用周期通道增益、采样延时、零声时修正、最大序列

号、测距增量等。

5.1.3对于体积较大如桥梁、房屋等结构的修补，建议采用单面平

测法，对于尺寸较小的柱子、梁的修复，宜采用双面穿透斜测法检

测。由于金属材质对超声波有一定的干扰作用，在对混凝土缺修复

区域和混凝土完好区修复时，应尽量避开钢筋。曲线稳定以首波声

时没有飘逸为准，同时试验人员在采集曲线是时要保证仪器屏幕中

的曲线有2/3在屏幕范围内，这样采集的曲线才是有效的，不能过

大也不能过小，具体有效波形图如图5.1.3所示。

T=60.6A=78.27

图5.1.3超声波有效波形图

5.1.5本规程编制组在试验过程中发现，由于混凝土裂缝修补质量

有好有坏，每个测点和测区在每次测试时都会因为操作人员的原因，

测得的数值都有所差别，经过大量的实践及本规程编制组讨论，认

为至少测试3次，求取的平均值能够满足现场检测的需求。

31

5.2数据处理及结果判定

5.2.1当混凝土完好时，超声波在混凝土中是沿着混凝土的表面进

行传播的，当混凝土出现裂缝，超声波在混凝土中传播时沿着裂缝

的端部绕行，这样会使其传播距离增长，相对应的声时随着增大。

当裂缝修补密实以后，超声波传播路径与完好的混凝土超声传播路

径相同，不再绕行裂缝的端部，传播路径情况如图5.2.1所示，此时

测试修补以后的混凝土的声时应和完好混凝土声时基本一致。当裂

缝仅仅只被修补表面，没有对内部修补时，按照超声波传播最小路

径原理可知，此时测得的混凝土修补后的声时与完好混凝土声时也

基本一致。那么此时仅仅按照首波声时判定混凝土修补情况就会出

现误判。超声波波幅是反映物体内部传播能量的一个指标，当混凝

土内部出现裂缝，在裂缝处能量传播会出现衰减，反映在波幅上会

数值变小。当裂缝修补密实以后，由于介质的存在，波幅衰减较少，

综上所述混凝土裂缝修补后首波声时及波幅与完好混凝土首波声时

及波幅差异越小，修补质量越好。因此本规程编制组用混凝土修补

区域首波声时Tb值与完好区域首波声时Tw值进行比较，及混凝土混

凝土修补区域波幅Ab的值和完好区域波幅Aw的值进行比较来判定

超声波法检测混凝土裂缝修补等级。

换能器换能器换能器

裂缝

完好混凝土裂缝修补密实

超声传播路线

图5.2.1超声波在混凝土中的传播路径

32

5.2.2本规程编制组，浇筑了4根混凝土梁，每个混凝土梁上采用

2mm钢板预制了6个深度为15cm的裂缝，然后采用封口胶及灌缝

胶对其中两根梁裂缝模拟修补完好，另外两根梁裂缝深度按10%、

20%、30%、40%、60%、80%进行修补工作，模拟修补不完全。检

测预留完好混凝土区域和裂缝修补区域，提取首波声时及波幅，发

现所有修补完整的混凝土梁，修补区域首波声时Tb值与完好区域首

波声时Tw值的绝对值差都落在完好区域首波声时Tw值的三倍标准

差内，所有修补区域波幅Ab值与完好区域波幅Aw值的绝对值差也

都同样落在完好区域首波声时Tw值的三倍标准差内，反之修补不完

全的梁首波声时或波幅有一项没有落在完好区域的三倍标准差内，

钻芯验证为修补不完全。

同时本规程编制组又浇筑了C30、C40、C50及C60每组数量

50个一共200个的混凝土标准试块。浇筑完成后，先分别采集完好

状况下的首波声时以及波幅。然后利用抗剪试验的原理，控制试验

机的力值，使混凝土试块在中部产生裂缝。利用封口胶及灌缝胶对

其进行修补工作。然后再检测修补以后的混凝土试块的首波声时及

波幅。依据三倍标准差的处理方法选取部分完好值与异常值，进行

钻芯验证。实验结果表明，当混凝土裂缝只表面进行了修补，内部

并没有修补或者修补不完全，此时检测出的混凝土裂缝修补区首波

声时值落在完好区域首波声时值的三倍标准差内，但混凝土裂缝修

补区域波幅和混凝土完好区域波幅却相差较大。当混凝土裂缝修补

越好时，检测出的混凝土裂缝修补区首波声时与混凝土完好区域首

波声越为接近，同时混凝土裂缝修补区域波幅和混凝土完好区域波

幅也越接近，都落在完好区域的三倍标准差内。

33

6冲击回波法检测

6.1检测要点

6.1.1采集系统参数如：采样频率、采样点数、电压范围、触发电

平、延滞时间、滤波方式等。采样频率与采样点数：采样频率的设

置必须保证在合适的分辨率基础上，能对最大频率的冲击回波响应

信号进行记录。

6.1.4由于冲击回波仪每次冲击得到的主频峰值都有所差别，通过

单次的检测很难得到该检测的主频峰值，因此需多次检测，提取出

现次数最多的主频峰值。本规程编制组通过多次检测试验，得到每

队测点至少检测30次，就能满足检测的要求。

检测接收到的波形以及对应的振幅谱图。在对波形的有效性进

行评价的过程中，检查对应的表面波波形部分是否有正确的形状，

以及对应结构的边界多次反射的表面波周期振荡。有效波形的幅值

有单一的主峰值频率值。混凝土结构测试的有效时间域波形及其对

应的振幅谱图实例如图6.1.4-1所示，采样间隔为4μs，完整的波形(未

显示)中包含的点数为2048。

图6.1.4-1有效时间域波形及其对应的振幅谱图

如果已获得有效的波形和幅值谱，对其进行存储。为证实结果

34

的准确性，重复进行测试。如果结果是可重复的和有效的，再进行

下一点测试。如果波形和振幅谱图是无效的，检查测试表面的灰尘

和碎片以及传感器与测试面之间是否正确耦合。同时也要检查冲击

点是否平整，无灰尘，以及冲击器的尺寸是否合适。重复测试，直

到获得有效的波形和幅值谱。无效的冲击回波测试结果实例如图

6.1.4-2所示。波形中缺少周期性振荡，振幅谱图不包含有单一主频

率峰值。

图6.1.4-2无效的冲击回波测试结果

由于冲击回波法是通过介质振动传播的，裂缝修补后，混凝土

结构变为了混凝土与修补材料组成的复合结构。产生的频率除了原

有的混凝土振动产生的主频峰值f，还有修补材料振动产生的高频

峰值fg。随着裂缝注浆填充修补深度的增加，修补材料产生的介质

振动会逐渐减小，因此这个高频峰值是判定修补质量好坏的关键，

采集时也需要保存。

6.1.5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耦合。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当尽量薄。耦合剂同

35

时有一定的滤波作用，选择耦合剂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。

6.2数据处理及结果判定

6.2.3按照理论分析，混凝土裂缝修补完好的主频峰值应该和混凝

土完好区域的主频峰值接近，并且混凝土裂缝修补区域仅出现一个

对应的频率峰值f。

为了得到以上结论，本规程编制组，浇筑了2根混凝土梁，每

个混凝土梁上采用2mm钢板预制了6个深度为15cm的裂缝，然后

采用封口胶及灌缝胶对混凝土梁裂缝进行修补工作。由于该裂缝是

钢板预制处理的，裂缝为直缝，灌缝胶能全部挤入到裂缝中。检测

预留完好混凝土区域和裂缝修补区域，提取频率峰值，发现所有修

补后的裂缝主频峰值和完好区域的主频峰值几乎一致。但实际工程

中，裂缝是成不规则的倒三角形，越到下面，裂缝越细。上述结论

还不足以说明问题。本规程编制组又浇筑了4组混凝土强度分别为

C30、C40、C50及C60每组数量50个一共200个的混凝土标准试

块。浇筑完成后，先分别采集完好状况下的主频峰值。然后利用抗

剪试验的原理，控制试验机的力值，使混凝土试块在中部产生裂缝。

利用封口胶及灌缝胶对其进行修补工作。然后再检测修补以后的混

凝土试块的主频峰值。由于裂缝修补质量有好有坏，并不是每个试

块都修补完全。因此本规程编制组，仅选取了修补以后主频峰值与

完好试块主频峰值接近的混凝土试块，进行钻芯验证。钻芯结果表

明，该类试块裂缝修补深度和原有裂缝深度几乎一致。

36

实验结果表明：当混凝土裂缝修补越好，混凝土裂缝修补区域

主频率峰值fb与混凝土完好区域主频率峰值fw就越接近，并且裂缝

修补越好，高频峰值出现的也越少，部分实验检测中还没有出现高

频峰值，因此本规程编制组在该实验现象的基础上，通过后期数据

的回归分析，得到了本规程规定的混凝土裂缝修补区域主频率峰值

fb与混凝土完好区域主频率峰值fw的相对误差范围，以及高频峰值

和主频峰值出现的次数，作为判定混凝土裂缝修补合格的依据。

6.2.4本规程编制组，另外浇筑了2根混凝土梁，每个混凝土梁上

采用2mm钢板预制了6个深度为15cm的裂缝，用封口胶及灌封胶

对混凝土梁裂缝深度按10%、20%、30%、40%、60%、80%进行的

修补工作。同样检测预留完好混凝土区域和裂缝修补区域，提取频

率峰值。

实验结果表明：当混凝土裂缝修补不密实时，混凝土裂缝修补

区域与混凝土完好区域找出振幅谱图中对应的频域曲线主频率峰值

f相差较大，混凝土裂缝修补区域对应的振幅谱中频率峰呈不对称

双峰，或者混凝土裂缝修补区域振幅谱中频率峰呈多峰形态，且主

频峰值出现都不一致。在此基础上，本规程编制组通过大量的实验，

得到了本规程规定的混凝土裂缝修补区域主频率峰值fb与混凝土完

好区域主频率峰值fw的相对误差范围，以及高频峰值和主频峰值满

足的条件，作为判定混凝土裂缝修补不合格的依据。

在实验过程中，本规程编制组还得到了混凝土裂缝修补等级对

应的频谱分布图，如图6.2.4所示。该频谱分布图可以作为现场检测

人员大致判定修补质量的好坏，但后期仍然需要对主频峰值进行计

算，按照规范正文表6.2.4进行判定。

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表6.2.4混凝土修补质量等级判断对应的频谱分布图

测试结果构件示意图振幅谱示意图等级

冲击源接受传感器

信号幅值

fwHz

完好区域/

频率

冲击源接受传感器

信号幅值

fbHz

修补完好合格

频率

冲击源接受