无损检测技术 课件全套 张静 模块0-5 工程无损检测基本原理- 远程监测技术

无损检测基本原理目录CONTENTS01无损检测的基本概念冲击弹性波的理论基础0201无损检测的基本概念无损检测

以不破坏被检测对象为前提。通过利用各类物理场（弹性波、电磁波、放射性射线等）来对被测结构内部的缺陷、性质、状态进行检测的技术。无损检测技术的发展历程第一阶段：无损探伤阶段（NDInspection），探

测试件是否存在缺陷；第二阶段：无损检测阶段（NDTest），探测试件是否存在缺陷及其结构、性质、位置等；第三阶段：无损评价阶段（NDEvaluate），不仅要掌握缺陷的有无、属性、位置、大小等信息，还要评估分析其对被检构件的影响程度。无损检测应用领域土木工程无损检测、金属探伤、医学影像、地质勘探、考古、机械探伤无损检测技术分类冲击弹性波与超声波的区别冲击弹性波的应用02冲击弹性波的理论基础2.1冲击弹性波理论2.1.1振动和波的概念振动：表示局部粒子的运动，其粒子在平衡位置做往复运动。振动概念波頭粒子波动：是全体粒子的运动的合成。弹性波的概念2.1冲击弹性波理论2.1.2波的分类分类标准：介质质点的振动方向与波动的传播方向的关系■P波（纵波/压缩波/疏密波）质点的振动方向与波的传播方向平行波速最快2.1冲击弹性波理论2.1.2波的分类■S波（横波/剪切波）质点的振动方向与波的传播方向垂直

波峰—波形凸起部分波谷—波形凹下部分2.1冲击弹性波理论2.1.2波的分类表面波■瑞利波（表面波）沿半无限弹性介质自由表面传播：绕平衡位置作椭圆轨迹的振动，并作用于相邻的质点而在介质表面传播，称为表面波。

表面波一般指瑞利波（雷利波），用符号“R”表示■瑞利波（表面波）2.1冲击弹性波理论2.1.2波的分类瑞利波根据其激振方式，可以分为稳态瑞利波和瞬态瑞利波。稳态瑞利波瞬态瑞利波2.1■Lame波（板波）在板厚度较薄的板状体，由上下两面反射的波合成。2.1.2波的分类当下层材料坚硬，上层结构松软时，由SH波合成产生。■Love（洛夫）波a对称型b非对称型2.1冲击弹性波理论2.1冲击弹性波理论2.12.1.2波的要素2.1冲击弹性波理论波的传播速度V:波动单位在媒介中传播的速度，也就是单位时间内波形传播的距离。V=L/（t-t0)波长λ：波长在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻介质点间的距离，即在一个周期内波动传播的距离：λ=VT周期T:波前进一个波长的距离所需要的时间。相位ɵ:描述波变化的度量，通常以度（角度作为单位，特定的时刻在它循环中的位置，是否在波峰波谷或他们之间的某点的标度。2.12.1弹性波的基本概念冲击弹性波：

根据激发的弹性波在弹性介质（土木工程检测中通常为砼）中的传播规律来研究被测物理结构与性质的一种无损检测方法。弹性介质：

外力作用下，固体的体积和形状会发生相应的变化（形变），外力去掉后，固体又恢复成原来的状态，这种特性称之为弹性，具有该特性的固体称之为弹性介质。2.1冲击弹性波产生

利用机械式或者压电式在测试对象内部或表面产生一个微小扰动，再利用接收装置接收该微小扰动，从而检测对象内部状态的方法。冲击弹性波的产生发振频率激振锤越小、产生的频率越高打击对象越硬、激振锤与被测体间的接触时间越短，产生的频率也越高冲击过程冲击过程的频率特性小的硬质锤可产生高频的弹性波。大的硬质锤可产生低频的弹性波，即与锤和打击对象的接触时间有明显的关系。

对于落下高度的影响程度为，在通常的打击高度0.2～1m的范围内，其对接触时间的影响仅有15%。

冲击信号的频率特性图冲击弹性波的特性弹性波的衰减特性弹性波的反射特性弹性波的绕射特性冲击弹性波的特性弹性波在介质中传播时，介质波阻抗发生改变，会在该界面上发生反射和透射。变化的波阻抗面发生的反射和通过冲击弹性波的特性弹性波的传播及衰减■几何衰减

体波（P波、S波）圆球状扩散传播，能量密度与传播距离的平方成反比。

R波（瑞利波）沿圆柱状扩散传播，表面积与传播距离成正比，衰减比体波慢。■透过衰减

在遇到不同材料时，有反射或重复反射产生，使得传播能量减少。■

黏滞性衰减

弹性波的频率越高，其黏性衰减越大，与频率呈指数关系。冲击弹性波的特性

弹性波在传播过程中遇到障碍物边缘或孔洞时所发生的弯折现象称为波的绕射。障碍物或孔洞越小，波长越长，则绕射现象越显著。研究弹性波的传播时需要考虑波的绕射。冲击弹性波的设备组成

主要由传感器、信号调理模块、A/D转换模块构成。冲击弹性波的设备组成■传感器的分类按物理量分类：加速度、位移、温（湿）度、压力、流量、液位、转矩、力等传感器按工作原理分类：振动、湿（磁、气）敏、电（光）学式、电荷、半导体、谐振式等传感器冲击弹性波的设备组成■A/D转换的概念

把模拟信号转换成数字信号把连续信号转换成离散信号（采样）A/D转换过程无损检测的核心问题？从数据中提取能够反应结构参数及状态的信息冲击弹性波信号的分析方法频谱分析：波的频谱分析，即将合成波分解为具有单独频率和初始相位的单纯波。（FFT\MEM）冲击弹性波的分析方法■FFT（高速傅里叶变换）将波分解为正弦波或余弦波，分解出的各种波的频率、振幅和相位即为波的频谱。■MEM（最大熵法）在不增加熵的条件下推定信号的自相关系数，继而推算频谱。熵，表示无序的程度。频谱分辨率非常高。适用于非正弦/余弦类信号，后者更适用于正弦信号。分辨率与序列长度N2成反比，序列长度越长，分辨率越高。后者分辨率与观测试间（序列长度N）成反比。解决了旁瓣泄露问题。MEM与FFT相比的特征冲击弹性波的分析方法■相关系数■互相关函数线性相关非线性相关■自相关函数相关分析：是代表客观事物或过程中某两种特征量之间联系的紧密性。谢谢观看！无损检测技术冲击弹性波法检测混凝土强度CONTENTS检测原理及方法检测流程一二目录二三二四检测步骤现场检测一、检测原理及方法

检测原理：采用冲击弹性波作为检测媒介，通过检测弹性波的波速，据此计算材料的动弹性模量，进而根据动弹性模量与抗压强度的相关关系推算混凝土的抗压强度。结构混凝土弹性波波速（动弹性模量）的测定；确定动弹性模量与抗压强度的关系。0102

标定---弹性模量与强度关系建立Loremipsumdolorsitamet每个试块的强度每个试块的混凝土的动弹性模量150mm×150mm×150mm不少于3组动弹性模量与抗压强度的对应关系

利用重复反射法测试每个试块的混凝土P波波速，通过测得的弹性波波速计算出动弹性模量，与3组标准试块抗压强度建立拟合关系，测试系统及分析系统软件能够实现自动拟合。面波法强度测试原理（R波法）

在混凝土厚度较大时，将两个传感器按0.5m间距成直线布置，在利用激振装置在距离第一个传感器0.5m距离的位置激振，产生表面波，利用两传感器分别接收面波的时间差来测得面波波速，从而计算出混凝土的动弹性模量，进而能够推算混凝土的强度指标。面波法影响深度范围为1.5倍激振波长范围，可以综合反映测试位置整个测试深度范围内的混凝土强度。二、检测流程检测流程三、检测步骤《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》(TB10223-2004)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2018)《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10417-2018)加速度传感器：用于接收振动信号并转换为电荷信号仪器主机：用于对信号进行采集、保存、分析等功能电荷电缆：用于连接传感器与主机击振设备：激振受检构件，产

生振动信号1.检测设备加速度传感器：用于接收振动信号并转换为电荷信号实体测试：仪器连接试块标定：仪器连接2.设备连接3.标定选用D10锤进行激振，采用S21C带支座传感器进行标定。激振点与传感器间距为0.05m，一组10个数据建立动弹模与强度质之间的关系标定试件选择试件波速测试抗压强度试验创建CAL标定文件选择同条件试件进行标定，三组、编号记录每一块试件的测试力值并计算出强度值四、现场检测现场检测现场检测流程示意图如下：现场采集12456激振标定数据采集及保存参数设置连接仪器3传感器固定谢谢聆听！无损检测技术超声回弹法检测混凝土强度CONTENTS知识基础任务分析一二目录二三检测流程

任务引入

某市北四环绕城高速公路某标段桥梁墩柱，设计混凝土强度为C40,为保证墩柱混凝土质量，使用不同外加减水剂、不同施工工艺和时间，首件制作前打了四个试验墩，养护结束后，检测混凝土强度，评价质量。请根据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS02:2005分析超声回弹法检测混凝土强度。教学目标思政目标通过展示桥梁因混凝土强度不足引起的质量事故视频，培养学生敬畏生命的观念，培育科学严谨、精益求精的“工匠精神”01熟悉混凝土强度检测的目的及适用范围掌握超声回弹法检测流程和检测方法；掌握超声回弹法检测仪连接注意事项.021.会查阅检测规程运用公路工程质量检验评定标准2.能正确连接检测设备，3.会设置参数，布置测点、数据采集；4.会分析数据，能出具检测报告03具有严格遵守安全操作规程的态度，具备认真的学习态度及解决实际问题的能力；能够以严谨、认真负责的工作态度完成混凝土强度检测任务04技能目标知识目标素质目标一、知识基础

超声回弹综合法是建立在超声波传播速度和回弹值与混凝土抗压强度之间相关关系的基础上，以声速和回弹值综合反映混凝土抗压强度的一种非破损方法，其适用于条件与回弹法基本相同。当对结构的混凝土强度有怀疑时，可按《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS02:2005进行检测，以推定混凝土强度，并作为处理混凝土质量问题的一个主要依据。在具有钻芯试件作校核的条件下，可按本规程对结构或构件长龄期的混凝土强度进行检测推定。

用修正后的测区混凝土回弹值和用超声检测仪器测得的超声声速值相结合，推定测区混凝土强度的一种无破损检测混凝土强度的方法。

检测原理

检测特点

超声~回弹综合法检测混凝土强度，是目前我国使用较广的一种结构混凝土强度非破损检测方法。它相比于单一的超声法或回弹法,具有受混凝土龄期和含水率影响小、测试精度高、使用范围厂、能够较全面地反映结构混凝土的实际质量等优点，也是对常规检验补充的一种办法。当对测定的结构混凝土强度有质疑时，可用此方法进行核验，推定混凝土的强度，作为处理质量问题的依据。

检测手段

该方法采用回弹仪和混凝土超声检测仪，在混凝土同一测区，测量反映混凝土表面硬度的回弹值，同时利用超声检测仪测定混凝土内部的声速值，利用测强公式综合推定该测区混凝土抗压强度，进而推定构件或结构混凝土抗压强度，这种方法能有效减少混凝土龄期和含水率的影响，综合回弹和超声两者的优点，能比较全面地反映结构混凝土的实际质量。

结构或构件混凝土抗压强度推定值fcu,e，应按下列规定确定：（1）当结构或构件的测区抗压强度换算值中出现小于10.0MPa的值时,该构件的混凝土抗压强度推定值fcu,e取小于10MPa。（2）当结构或构件中测区数少于10个时fcu,e=fccu,min

式中fccu,min—结构或构件最小的测区混凝土抗压强度换算值(MPa)，精确至0.1MPa。（3）当结构或构件中测区数不少于10个或按批量检测时fcu,e=mfccu—1.645Sfccu

强度推定二、任务分析（一）检测目的：

测定混凝土强度（二）适用范围：

①混凝土用水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175--2007)的要求。1混凝土用砂、石集料应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52--2006)的要求。2可掺或不掺矿物掺和料、外加剂、粉煤灰、泵送剂。3人工或一般机械搅拌的混凝土或泵送混凝土。4自然养护5龄期7~2000d。混凝土强度10~70MPa。6（三）仪器设备：

数显回弹仪超声检测仪（四）测区布置与测点选择

测试面应清洁、平整、干燥,不应有接缝、施工缝、饰面层、浮浆和油垢,并应避开蜂窝麻面部位。必要时,可用砂轮片清除杂物和打磨平整,并擦净残留粉尘。测区尺寸宜为200mmx200mm;采用平测时宜为400mmx400mm。测区应避开钢筋密集区和预埋件。在条件允许时,测区宜优先布置在构件混凝土浇筑方向的侧面。测区可在构件的两个对应面、相邻面或同一面上布置。测区宜均匀布置,相邻两测区的间距不宜大于2m。（1）构件的测区布置宜满足下列规定1.测区布置、测点选择。添加标题当结构或构件被测部位只有两个相邻表面可供检测时，可采用角测方法测量混凝土中声速。每个测区布置3个测点。超声测点应布置在回弹测试的同一测区内，每一测区布置3个测点。平测布置超声平测点时，宜使发射和接收换能器的连线与附近钢筋轴线成40-50o，超声测距L宜采用350-450mm。2.测点选择超声测试宜优先采用对测或角测，当被测构件不具备对测或角测条件时，可采用单面平测。测区布置与测点选择2.对结构或构件上的测区编号,并记录测区位置和外观质量情况。3.对结构或构件的每一测区,应先进行回弹测试,后进行超声测试。三、检测流程1.回弹仪率定或超声波仪器零声时标定（1）检测之前，应按照规范对回弹仪进行率定，在洛氏硬度HRC为60±2的钢砧上，回弹仪的率定值应为80±2，否则应按规范保养并重新率定。1.回弹仪率定或超声波仪器零声时标定（2）对非金属超声波检测仪零声时进行标定。根据以往的测试，该设备的零声时一般为2.8微秒或3.2微秒，以最后的标定为准。2.混凝土强度测试超声回弹法测试混凝土强度，主要分为3步，1）结构测区描画；2）回弹值测试；3）超声声速测试。2.混凝土强度测试超声回弹法测试混凝土强度，主要分为3步，1）结构测区描画；2）回弹值测试；3）超声声速测试。5检测报告

检测报告应包括下列内容:工程名称，工程地址，设计、施工、监理、建设和委托方信息；1工程概况2构件名称、数量及设计要求的混凝土强度等级；3施工时模板、浇筑工艺、养护情况及成型日期等；4抽样方案；5抽样数量及抽样方法；65检测报告

检测报告应包括下列内容:检测设备；7检测依据；8现场检测环境条件(温度等95检测报告

检测报告应包括下列内容:检测人员及检测日期；10构件及测区平面布置示意图；

11检测结果，包括平均值、标准差混凝土抗压强度推定值125检测报告

检测报告应包括下列内容:谢谢聆听！无损检测技术混凝土厚度检测CONTENTS混凝土厚度的基本概念检测混凝土厚度的意义一二目录二三二混凝土厚度检测的方法及原理二四冲击回波法检测混凝土厚度一、混凝土厚度的概念一、混凝土厚度的基本概念

混凝土结构在社会基础设施建设中占举足轻重的地位，但是在工程建设使用过程中会不可避免会出现结构尺寸不符合设计的要求而出现质量缺陷、劣化等问题，使施工质量得不到保证，进而引起巨大的财产安全损失。现浇混凝土结构及预制构件的尺寸，应以设计图纸规定的尺寸为基准确定尺寸的偏差并符合规范要求。桥梁质量事故：“豆腐渣工程”？！二、检测混凝土厚度的意义

对于混凝土结构而言，保证其结构尺寸与设计一致也是非常重要的，而尺寸中的厚度指标在结构中是最不易进行测定的，例如在桥梁的顶、底、腹板、隧道衬砌、挡墙等结构部位，经常会出现因厚度不符合设计要求的问题而产生质量问题，但通过常规的尺量手段又无法达到测量目标，会对混凝土质量产生极大的影响。随着混凝土材料应用的发展和工程施工的现实需求，工程中对混凝土结构厚度控制的要求越来越高。混凝土结构厚度是否满足设计要求直接影响结构的使用安全和外部感官，所以需要通过对应的检测来评判混凝土结构厚度是否符合设计标准要求。二、检测混凝土厚度的意义

三、混凝土厚度检测的方法及原理三、混凝土厚度检测的方法及原理

基本的测试方法单一测试面：1）探地雷达法；2）冲击弹性波法；双测试面：1）电磁感应（衰减）法（楼板测厚仪）；基本的测试方法三、混凝土厚度检测的方法及原理

电磁感应（衰减）法■测试原理■测试对象■主要影响因素■代表设备利用电磁感应程度与距离的相关性，来测量楼板厚度。具有两个平行作业面；厚度不太厚、钢筋不太密集的板形构件。钢筋（垂直、平行）楼板厚度仪电磁感应（衰减）法三、混凝土厚度检测的方法及原理

探地雷达法三、混凝土厚度检测的方法及原理

冲击回波法四、冲击回波法检测混凝土厚度（一）测试原理

对于结构基础、桥梁小箱梁的顶、底、腹板以及隧道和地下结构的衬砌等，仅有一个测试作业面。此时，采用冲击弹性波利用反射的原理进行检测。冲击弹性波是指通过人工锤击、电磁击振等物理方式，诱发弹性结构表面产生弹性变形所产生的弹性波。测试的基本理论即在结构表面激发冲击弹性波，通过测试其在结构底部反射的时间和材料的冲击弹性波波速，即可测试结构的厚度。（二）仪器设备电荷电缆击振锤信号接收装置主机信号线加速度传感器（三）测点布置

在进行数据采集之前，需对被测构件表面进行处理(如清除表面浮浆等)，然后进行测线布置及测点描画。波速标定测点布置测试构件测点布置梅花点激振（四）设备连接连接信号线缆链接传感器连接主机连接平板电脑注意项:主机信号线与仪器主机连接时注意接口处红点应与信号线端红点位量对应。敲击：方向与测线垂直试采集3个数据，标定电压小于0.05v就可以测试逐点采集在桌面新建文件夹，打开软件点击数据采集系统（五）采集数据（六）数据解析（七）填写报告谢谢聆听！无损检测技术混凝土结构缺陷检测CONTENTS混凝土结构缺陷的基本概念检测混凝土缺陷的意义一二目录二三二混凝土缺陷检测的方法及原理二四冲击回波法检测混凝土结构缺陷一、混凝土结构缺陷的概念一、混凝土结构缺陷的基本概念

由于施工或运行期间因混凝土振捣不充分、各种应力不均衡等多方面原因，会使混凝土结构产生多种缺陷，混凝土结构缺陷包括表面缺陷及内部缺陷；表面缺陷包括蜂窝、麻面、孔洞、露筋等，混凝土内部常见缺陷包括脱空、蜂窝、剥离或者不密实等情况。外部缺陷可以直观检查后根据缺陷类型进行修补，结构内部缺陷因无法肉眼检测，需通过相应的检测手段实现。二、检测混凝土结构缺陷的意义

缺陷不仅对结构的强度、耐久性、防渗性等，同时也会影响结构的承载力，最终影响混凝土结构的安全运行。所以对于该类缺陷进行必要的检测，对排除影响结构承载力的安全隐患显得尤为重要，混凝土结构内部缺陷属于隐蔽缺陷，但是缺陷的存在会影响到混凝土结构的质量，所以就需要在进行混凝土结构质量检测评定时运用对应的检测手段进行缺陷检测，为了在进行质量检测时不破坏结构物，我们势必要用无损检测的手段来完成质量检查。二、检测混凝土结构缺陷的意义

从港珠澳大桥这项伟大工程，你能想到什么呢？

缺陷不仅对结构的强度、耐久性、防渗性等，同时也会影响结构的承载力，最终影响混凝土结构的安全运行。所以对于该类缺陷进行必要的检测，对排除影响结构承载力的安全隐患显得尤为重要，混凝土结构内部缺陷属于隐蔽缺陷，但是缺陷的存在会影响到混凝土结构的质量，所以就需要在进行混凝土结构质量检测评定时运用对应的检测手段进行缺陷检测，为了在进行质量检测时不破坏结构物，我们势必要用无损检测的手段来完成质量检查。二、检测混凝土结构缺陷的意义

三、混凝土缺陷检测的方法及原理

根据检测作业面的特性，将检测方法分为反射法（单面）和透射法（双面），具体检测手段包括冲击弹性波、弹性波CT、声频、雷达等方法三、混凝土缺陷检测的方法及原理

混凝土内部缺陷检测方法检测面方法检测媒介备注单面反射法冲击弹性波IE冲击回波法/IAE冲击声频回波法反射法超声波U-E反射法微波雷达法GPR双面自然检测面透射法弹性波弹性波CT钻孔检测面透射法弹性波弹性波CT（1）冲击回波法（IE）

冲击回波法（IE）是单面反射法中最有效的检测方法，检测原理与测试结构厚度相似，沿测试对象表面连续激发弹性波信号，信号在遇到缺陷面时会产生反射，如图示。通过抽取该反射信号并进行相应的处理，即可识别是否存在缺陷以及缺陷深度位置。冲击回波法测混凝土缺陷：多用于板状结构检测（梁板、隧道衬砌、地铁管片、轨道板等）；检测原理：基于弹性波信号的反射、绕射特性；最大测深：1.5m-2m；T1T1T1所得波形主频率为：1/T1（2）弹性波CT法

检测原理：弹性波计算机层析扫描技术（CT）主要是利用被测结构断面中测线的弹性波传播时间，由于弹性波中的P波成分在混凝土中传播时间最快，走时判断相对最准，因此，弹性波CT一般利用的是P波，来反演该断面上弹性波速的分布情况。

检测特点：弹性波CT技术作为混凝土无损检测方法,具有震动频率、探测精度和异常分辨率高等特点,同时还有良好的指向性特性,成为弹性波法混凝土内部缺陷质量检测最常用的方法之一。（3）声频法

该方法对测试结构的测试部位激振并诱发振动以及声响，通过广频域、高指向拾音装置拾取该声音信号，并通过差分处理计算空气柱的加速度。由于该加速度与被测结构表面的加速度有密切的相关关系，因此分析该加速度信号即可达到快速、准确了解测试结构内部情况的目的，避免接触式测试产生的误差，提高测试精度及效率，并可用于移动测试。检测特点：

①采用拾音器相阵；

②采用差分和积分，在得到空气柱的加速度的同时消减周围噪声；

③对处理得到的信号进行高分辨力

IE（冲击回波法）分析。（4）雷达法

雷达在混凝土结构及隧道检测上的应用，实测时将雷达的发射和接收天线密贴混凝土结构或衬砌表面，雷达波通过天线进入混凝士衬砌中，遇到钢筋、钢拱架、材质有差别的混凝土、不连续面或分界面（如混凝土中间的不连续面，混凝士与空气、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂面）等产生反射。接收天线接收到反射波，测出反射波的入射、反射双向旅行时，就可计算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离.

在隧道衬砌质量检测中，最常用的无损检测方法之一是探地雷达，可用于检测喷射

混疑土、二次衬砌混凝土厚度，仰拱深度、混凝土衬砌内部情况及空洞、钢筋及钢架位

置等。其检测和数据处理方法均

相同，差别主要在于天线的选取，部分参数的设定和各自反射图像的特征四、冲击回波法检测混凝土结构缺陷（一）测试原理

基于冲击回波法(1E法)，通过在混凝土表面进行激振、接收的方式，对混凝土内部缺陷进行测试。当测试位置无缺陷时，传感器接收混凝土底部反射回来的弹性波;当混凝土内部存在缺陷时，弹性波发生绕射，传播距离增加，返回时间延长。（二）仪器设备电荷电缆击振锤信号接收装置主机信号线加速度传感器（三）测点布置

在进行数据采集之前，需对被测构件表面进行处理(如清除表面浮浆等)，然后进行测线布置及测点描画。（四）设备连接连接信号线缆链接传感器连接主机连接平板电脑注意项:主机信号线与仪器主机连接时注意接口处红点应与信号线端红点位量对应。敲击：方向与测线垂直试采集3个数据，标定电压小于0.05v就可以测试逐点采集在桌面新建文件夹，打开软件点击数据采集系统（五）采集数据（六）数据解析（七）填写报告谢谢聆听！无损检测技术裂缝深度检测CONTENTS认识混凝土结构裂缝裂缝的危害一二目录二三二裂缝检测方法及原理二四相位反转法检测裂缝深度一、认识混凝土结构裂缝一、混凝土裂缝成因及种类裂缝是钢筋混凝土结构中常见的、较难避免的现象。常见的裂缝有：1.结构性裂缝：是指混凝土实体出现长度较长、宽度较宽、面积较大、影响结构安全的裂缝其产生的原因主要有:(1)设计原因引起的裂缝,如计算简图与实际受力情况不符产生的裂缝。

(2)施工原因引起的裂缝,如模板支护不当在构件中产生的裂缝。

(3)使用原因引起的裂缝,如火灾等事故引起的裂缝。

2.非结构性裂缝

非结构性裂缝是由各种变形变化引起的裂缝。非结构性裂缝混凝土实体裂缝中占了绝大多数,约为80%,主要种类有：

(1)收缩裂缝。收缩裂缝是由湿度变化引起的,它是混凝土非结构性裂缝中的主要部分根据收缩裂缝的形成机理与形成时间的不同,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝降、收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类。此外还有自身收缩裂缝和碳化收缩裂缝等。(2)温度裂缝。混凝土受温度变化产生热胀冷缩,材料内部应力分布不均匀、温度应力超过混凝土的抗拉强度时而产生的裂缝。这种裂缝在大体积混凝土中较为常见。

(3)沉降裂缝。地基基础承载力不均匀或地基承载力均匀但建筑物建成后各不同部位荷载差异较大,导致地基产生不均匀沉降产生裂缝。

3.裂缝形状分类

(1)纵向裂缝。多数平行于混凝土构件底面,顺筋分布,主要是由钢筋锈蚀作用引起的。

(2)横向裂缝。垂直于构件底面,主要是由荷载作用、温差作用引起的。

(3)剪切裂缝。主要是由于竖向荷载或振动位移引起的。

(4)斜向裂缝。八字形或倒八字形裂缝。常见于混凝土墙体和混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起。

(5)X形裂缝。常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间的机械撞击作用或者振动荷载作用引起3.裂缝形状分类

(6)各种不规则裂缝。如反复冻融或火灾等引起的裂缝。有直缝及不规则形状裂缝,此种裂缝中间宽并且贯通,两头深度较浅,多发生于混凝土楼板。此外,还有因混凝土搅拌或运输时间过长引起的网状裂缝,现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等。二、裂缝的危害二、混凝土裂缝成因及种类案例：桥梁质量问题三、裂缝检测方法及原理裂缝检测方法对混凝土裂缝检测,通常检测“三度、一向、力大小”。“三度”指长度、宽度、深度;“一向”指裂缝发展方向;“力大小”指引起裂缝的应力大小。1.裂缝宽度测试方法：读数显微镜、塞尺塞尺：用印刷有不同宽度线条的裂缝标准宽度板(裂缝卡)与裂缝对比测量;或用组具有不同标准厚度的塞尺进行试插对比,刚好插入裂缝的塞尺厚度,即裂缝宽度。此法较简便,能满足一定要求。读数显微镜。裂缝宽度的量测常用读数显微镜,它是由光学透镜与游标刻度等组成的复合仪器。其最小刻度值要求不大于0.05mm。

3.裂缝深度检测法裂缝深度检测法按混凝土实体的影响分为无损和有损检测两大类。其中无损检测方法可基于相位、传播时间或者能量衰减。(1)相位反转法当激发的弹性波(包括声波超声波)信号在混凝土内传播,穿过裂缝时在裂缝端点处产生衍射,其衍射角与裂缝深度具有一定的几何关系。相位反转法正是根据衍射角与裂缝深度的几何关系,来对裂缝深度进行快速测试。将激振点与接收点沿裂缝对称配置,从近到远逐步移动当激振点与裂缝的距离与裂缝深度相近时,接收信号的初始相位会发生反转,如图所示。

相位反转法原理该方法只需移动冲击锤或换能器,确定首波相位反转临界点,就可确定混凝土的裂缝深度。与其他混凝土裂缝深度检测方法相比,相位反转法具有无须通过公式计算、简单直观的特点,有较高的实用价值。(2)传播时间差法该方法适合测试混凝土结构物中的开口裂缝。其测试原理是激励产生的弹性波遇到裂缝时,波被直接隔断,并在裂缝端部衍射通过。该方法通过测试波在有裂缝位置和没有裂缝健全部位传播的时间差来推定裂缝深度,如图3-42所示。裂缝深度越大,传播时间差也越长。传播时间差法又可以分为平测法和斜测法。(3)面波法图超声波斜测法示意图面波法是采用R波(面波的一种)的衰减特性,来测试混凝土构造物中的裂缝深度。该方法测试范围大,受充填物、钢筋、水分的影响小,特别适合测试较深的裂缝。①面波法基本原理。R波是由于P波和S波在媒体边界面上相互作用而形成,其传播速比些占探测型缝深度测试效果较理想。面波法传播特性裂缝深度测试示意图四、相位反转法检测裂缝深度（一）测试原理利用冲击弹性波在混凝土内传播,穿过裂缝时,在裂缝端点处产生衍射,根据其衍射角与裂缝深度之间的几何关系造成接收冲击弹性波信号的初始相位变化来测定混凝土裂缝深度。

二、仪器设备击振锤三、测点布置在进行数据采集之前，需对被测构件表面进行处理(如清除表面浮浆等)，然后进行测点、测线布

置及描画;垂直于裂缝在裂缝两边对称各布置一条测线，一条作激振用，一条作受信用;确定起

始测点后，依次从距裂缝由近到远的沿测线等距布置测点。测量构件壁厚、起始测点距裂缝距离及测点间距，将相关信息填入检测记录表中。画测线布测点实际测试时测点间隔距离，需根据构件大小适当调整间距，测点起始点距裂缝距离及测线间距可

根据实际情况选择，但原则上间距越小，测试精度越高。四、设备连接链接传感器连接主机连接平板电脑注意项:主机信号线与仪器主机连接时注意接口处红点应与信号线端红点位量对应。连接信号线缆五、采集数据放置传感器在桌面新建文件夹，打开软件试采集3个数据，标定电压小于0.05v就可以测试逐点采集打开数据采集系统六、数据解析七、填写数据八、整理装箱谢谢聆听！无损检测技术钢筋位置及保护层厚度检测CONTENTS钢筋检测的意义检测范围一二目录二三二检测方法及原理二四电磁法检测钢筋位置及保护层厚度一、钢筋检测的意义一、钢筋检测的意义为什么要进行钢筋检测？一、钢筋检测的意义钢筋工程是现代建筑工程建设的主要内容，其质量对建筑工程建设施工及投入使用后的安全性与可靠性具有重要影响，而保障钢筋工程质量的重要途径是对其进行科学检测。混凝土中钢筋分布、保护层厚度、钢筋的锈蚀对结构的承载力及耐久性产生很大的影响，此项工作属于隐蔽工程，受施工中的偷工减料、环境条件等影响，在工程实际中，经常会出现钢筋直径和数量不足、保护层厚度不够等问题；钢筋锈蚀则是影响结构物耐久性的主要因素之一，随着工业污染及建筑结构的老化，钢筋锈蚀问题越来越突出，直接影响到结构物的安全使用。所以工程行业内迫切需要相应的检测技术来检查以上问题。二、检测范围检测范围：

混凝土中钢筋分布及保护层厚度的检测针对主要承重构件或承重构件的主要受力部位，或钢筋锈蚀电位测试结果表明钢筋可能锈蚀活化的部位，以及根据结构检算及其他检测需要确定的部位。在下列情况下需进行检测:

(1）用于估测混凝土中钢筋的位置、深度和尺寸。(2)在无资料或其他原因需要对结构进行调查的情况下。(3)进行其他测试之前需要避开钢筋进行的测试。三、检测方法及原理

检测方法

电磁感应法、雷达法、局部破损法

采用电磁无损检测方法确定钢筋位置，辅以现场修正确定保护层厚度，估测钢筋直径，量测值精确至毫米。检测项目：钢筋位置、钢筋直径、钢筋间距及分布、保护层厚度及剖面扫描三、检测方法及原理钢筋位置检测仪方法特点传统剔凿法优点：测试精度高

缺点：1、费工费力；2、容易破坏结构完整性；3、剔凿后需要对结构重新修复；4、无法日常检测电磁感应法优点：1、省时省力、操作简便、效率高； 2、对结构完整性破坏小（仅需要局部剔凿验证）；3、可以作为日常检测方法；缺点：1、容易受预埋件及其它金属件影响；2、测试深度较浅，一般不超过10cm左右检测原理

钢筋扫描仪由探头和主机两部分组成，探头部分的工作原理为电磁脉冲。在探头的内部装有两组线圈，一组为磁场线圈，另外一组为感应线圈。磁场线圈在所要检查的混凝土中产生高脉冲的一次电磁场，如混凝土中有金属物体，则该物体将感应产生二次电磁场(位于前述的第一次电磁场之内)。每一次磁场线圈所产生的电磁场的脉冲间隙会引起第二次电磁场的衰减，这样就使感应线圈产生电压变化。因此，根据这个电压的变化通过数学计算得出混凝土中的钢筋间距和保护层厚度。检测依据术语测点：在测区内，取得检测数据的检测点钢筋保护层厚度C：钢筋外边缘至混凝土表面的距离钢筋间最小净t：相邻平行钢筋外边缘之间的最短距离。混凝土结构现场检测技术标准

GB/T50784-2013

混凝土中钢筋检测技术标准

JGJ/T152-2019

建筑结构检测技术标准

GB/T50344-2019

混凝土结构工程施工质量验收规范

GB50204-2015

（1）对选定的梁类构件，应对全部纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验；（2）对选定的板类构件，应抽取不少于6根纵向受力钢筋的保护层厚度进行检验；对于单向板，应沿两受力边检测负弯矩钢筋；对于常见的双向板，应沿两长边检测负弯矩钢筋；检测位置尽量靠近钢筋根部，并且在两长边中间1/2范围检测。（3）对每根钢筋，应在有代表性的部位测量1点。选定构件的检验部位及数量四、电磁法检测钢筋位置及保护层厚度仪器技术要求1.检测仪器的技术要求检测仪器一般包含探头、仪表和连接导线，仪表可进行模拟或数字的指示输出，较先进的仪表还具有图形显示功能，仪器可用电池或外接电源供电。2.钢筋保护层测试仪的技术要求(1)钢筋保护层测试仪应通过技术鉴定，必须具有产品合格证。(2)仪器的保护层测量范围应大于120mm。(3)仪器的准确度应满足:0一60mm，±1mm。60一120mm，±3mm。

>120mm，士10%。（4）适用的钢筋直径范围应为直径6mm一50mm。，并不少于符合有关钢筋直径系列规定的12个档次。(5)仪器应具有在未知保护层厚度的情况下，测量钢筋直径的功能。仪器技术要求(6)仪器应能适用于温度0一40℃、相对湿度≤85%、无强磁场干扰的环境条件。(7)仪器工作时应为直流供电，连续正常工作时间不小于6h.仪器的标定

(1)钢筋保护层测试仪使用期间的标定校准应使用专用的标定块。当测量标定块所给定的保护层厚度时，测读值应在仪器说明书所给定的准确度范围之内。

(2)标定块为一根直径16mm的普通碳素钢筋垂直浇铸在长方体无磁性的塑料块内，钢筋距四个侧面分别为15mm

,30mm,60mm

,90mm，如图

所示

(3}标定应在无外界磁场干扰的环境中进行。(4)每次试验检测前均应对仪器进行标定，若达不到应有的准确度，应送专业机构维修检验。标定块

1.混凝土结构钢筋分布状况调查的范围其范围应为主要承重构件或承重构件的主要受力部位，或经钢筋锈蚀电位测试结果表明钢筋可能锈蚀活化的部位，以及根据结构检算及其他检测需要确定的部位。2.测区布置原则(1）按单个构件检测时，应根据尺寸大小，在构件上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于3个。(2)对于最大尺寸大于5m的构件，应适当增加测区数量。(3)测区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜小于2m。(4)测区表面应清洁、平整，避开接缝、蜂窝、麻面、预埋件等部位。(5)测区应注明编号，并记录测区位置和外观情况。测区布置测区布置

(6)测点数量及要求:①构件上每一测区应不少于10个测点。②测点间距应小于保护层测试仪传感器长度。

(7)对某一类构件的检测，可采取抽样的方法，抽样数不少于同类构件数的300，且不少于3件，每个构件测区布置按单个构件要求进行。

(8)对结构整体的检测，可先按构件类型分类，再按类型进行检测。检测前准备：（1）检测前，应对钢筋探测仪进行预热和调零，调零时探头应远离金属物体。在检测过程中，应核查钢筋探测仪的零点状态。（2）宜结合设计资料了解钢筋布置情况，检测时应避开钢筋接头和绑丝；更重要的是要设定好被检测钢筋的直径，否则偏差很大。测量步骤

(1)测试前应了解有关图纸资料，以确定钢筋的种类和直径。(2)进行保护层厚度测读前，应先在测区内确定钢筋的位置与走向，做法如下:①将保护层测试仪传感器在构件表面平行移动，当仪器显示值为最小时，传感器正下方即是所测钢筋的位置。②找到钢筋位置后，将传感器在原处左右转动一定角度，仪器显示最小值时传感器长轴线的方向即为钢筋的走向。③在构件测区表面画出钢筋位置与走向。(3)保护层厚度的测读。①将传感器置于钢筋所在位置正上方，并左右稍稍移动，读取仪器显示的最小值，即为该处保护层厚度。②每一测点宜读取2一3次稳定读数，取其平均值，精确至lmm。③应避免在钢筋交叉位置进行测量。(4)对于缺少资料、无法确定钢筋直径的构件，应首先测量钢筋直径。对钢筋直径的测量宜采用测读5一10次、剔除异常数据、求其平均值的测量方法。填写检测报告检测注意事项钢筋密集时检测方法：

当钢筋间距密集时，仪器接收信号的信号变化值较小，易造成漏判。方法：先确定箍筋位置，在间距较大的箍筋间慢速移动传感器进行检测。谢谢聆听！无损检测技术钢筋锈蚀电位的检测与判定CONTENTS认识钢筋锈蚀半电池电位法原理一二目录二三二半电池电位法测试方法与影响因素二四钢筋锈蚀电位的一般判定标准一、认识钢筋锈蚀钢筋混凝土结构物的耐久性问题越来越引起人们的重视,而钢筋锈蚀则是影响结构物耐久性的主要因素之一，随着工业污染及建筑结构的老化，钢筋锈蚀问题越来越突出,直接影响到结构物的安全使用。

硅酸盐水泥在水化过程中产生一定的碱，方程式如下:Ca(OH)2一部分溶解于混凝土的液相中,使混凝土pH在13-14之间,另一部分则沉淀于混凝土的微孔中,处于强碱环境中的钢筋,其表面生成致密氧化膜,使钢筋处于钝化状态,同时混凝土对钢筋也起着物理保护作用。但是从热力学的观点来看,钢筋的钝化是不稳定的，钝化状态的保持具有一定的条件,一旦条件改变,钢筋便由钝化状态向活化状态转变。

混凝土通常具有连续贯通的毛细孔隙,起初这些毛细孔隙被水泥水化过程中所产生的自由水和固Ca(0H)2所填塞,但是,暴露在空气中的混凝土随着时间的推移,会逐渐释放一部分自由水,在干燥过程中,混凝土中的水分挥发,其原来占有的孔隙空间就会被空气所填补,通常空气中包含着大量的CO2和酸性气体,它们能与混凝土中的碱性成分起反应,大气中的CO2、SO2,、SO3,能中和混凝土中的Ca(OH)2:这就是我们所说的混凝土碳化。

混凝土碳化会使得混凝土的pH值降低，当pH值小于11时,混凝土中钢筋表面的致密钝化膜就被破坏,不仅如此,CaSO3、CaSO4,还会与水泥水化产物中的水化铝酸钙反应,生成物体积增大,从而使混凝土胀裂,这就是硫酸盐侵蚀破坏。常说的碱性集料反应或者叫碱性反应破坏机理,也与此相似。当混凝土中的碱浓度超过一定临界值后,集料中活性矿料就会起化学反应而生成一种凝胶,而这种凝胶往往是吸水膨胀的,一旦混凝土遭受水的侵蚀,就使凝胶膨胀,从而产生过高的内应力,导致混凝土胀裂,这样一来就加快了混凝土的表面剥落。一旦钢筋表面钝化膜局部破坏或变得致密度差,即不完整,则钝化膜处就会形成阳极,而周围钝化膜完好的部位构成阴极,从而形成了若干个微电池。虽然有些微电池处于抑制状态，但在一定条件下可以激化,从而使其处于活化状态发生氧化还原反应,这样就造成钢筋的锈蚀,宏观上混凝土和握裹其中的钢筋形成半电池,而我们也正是通过检测以上所述的处于活化状态的钢筋锈蚀半电池电位来判断当下混凝土内的钢筋锈蚀活化程度。二、半电池电位法原理半电池电位法是利用混凝士中钢筋锈蚀的电化学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态。通过测定钢筋混凝土半电池电极与在混凝土表面的铜/硫酸铜参考电极之间电位差的大小,来评定混凝土中钢筋的锈蚀活化程度。三、半电池电位法检测方法与影响因素（一）检测目的此方法用于检测混凝土中钢筋的锈蚀活化程度。已经干燥到绝缘状态的混凝土或已发生脱空层离的混凝土表面,测试时不能提供稳定的电回路,不适用本方法。对特殊环境,如海水浪溅区、处于盐雾中的混凝土结构等,不具有普遍适用性。（二）检测范围锈蚀状况检测范围主要承重构件或承重构件的主要受力部位位0201根据一般检查结果有迹象表明钢筋可能存在锈蚀的部位（三）检测规程采用住建部JTJ/T152-2008（四）检测设备技术要求1.参考电极(半电池)a.本方法参考电极为铜/硫酸铜半电池。b.铜/硫酸铜参考电极温度系数:0.9mV/℃2.二次仪表的技术性能要求:(1)测量范围大于1V。(2)准确度优于0.5%土1mV。(3)输人电阻大于1010欧姆。(4)仪器使用环境条件:环境温度0---+40℃;相对湿度≤95%。便携式硫酸铜参比电极接触液为使铜/硫酸铜电极与混凝土表面有较好的电接触,可在水中加适量的家用液态洗涤剂对被测表面进行润湿,减小接触电阻与电路电阻。0403导线总长不应超过150m,一般选择截面积大于0.75mm2的导线,以使在测试回路中产生的电压降不超过0.1mV。05使用情况在使用接触液后仍然无法得到稳定的电位差时,应分析是否为电回路的电阻过大或是附近存在与桥梁连通的大地波动电流,在以上情况下,不应使用半电池电位法（四）检测设备技术要求（五）检测准备工作1.配置硫酸铜溶液：将硫酸铜中注入蒸馏水，用力摇晃，看到瓶底有明显的颗粒说明达到饱和，做好标签。便携式硫酸铜参比电极便携式硫酸铜参比电极便携式硫酸铜参比电极便携式硫酸铜参比电极便携式硫酸铜参比电极2.采用钢筋探测仪检测钢筋的分布情况,并应在适当位置剔凿出钢筋;

（六）检测步骤1.测区的选择与测点布置(1)钢筋锈蚀状况检测范围应为主要承重构件或承重构件的主要受力部位，或根据一般检查结果有迹象表明钢筋可能存在锈蚀的部位。但测区不应有明显的锈蚀胀裂、脱空或层离现象。(2)测区面积不应大于5mX5m，并应按确定第二位置尽心编号，每个测区应采用矩阵式（行、列）布置测点，依据被测结构及构件尺寸，宜用10cmX10cm---50cmx50cm划分网格,根据构件尺寸而定,测点位置距构件边缘应大于5cm,-般不宜少于30个测点。步骤2.测区混凝土应预先充分浸湿。

可在饮用水中加入适约2%家用液态洗涤剂配制成导电溶液,在测区混凝土表面喷酒,半电池的电连接垫与混凝土表面测点应有良好的耦合。半电池电位的检测应按下列步骤进行:步骤

3.连接处的钢筋表面应除锈或清除污物,并保证导线与钢筋有效连接;

半电池电位的检测应按下列步骤进行:

步骤仪器连接：仪器连接：连接硫酸铜电极金属电极夹，夹在除锈钢筋上连接金属电极与设备连接逐点测试湿润多孔棉塞测区点距设置步骤双电极测试：取出双电极，注入硫酸铜溶液测区设置选择梯度测试连接电极拧开电极保护盖测试连接电极步骤清洗电极：二）步骤倒出硫酸铜溶液清洗电极底、顶盖倒入蒸馏水清洗清洗海绵（七）影响因素各种外界因素产生的波动电流对测量值影响较大,特别是靠近地面的测区,应避免各种电、磁场的干扰。混凝土含水率对测值的影响较大,测测时构件应处在自然干燥状态。混凝土保护层电阻对测量值有一定影响,除测区表面处理要符合规定外,仪器的输人阻抗要符合技术要求。若环境温度在22℃±5℃范围之外,应对铜/硫酸铜电极做温度修正。四、钢筋锈蚀电位的一般判定标准在对已处理的数据(已进行温度修正)进行判读之前,按惯例将这些数据加以负号,绘制等电位图,然后进行判读。按照表3-6的规定判断混凝土中钢筋发生锈蚀的概率或钢筋正在发生锈蚀的锈蚀活化程度。谢谢聆听！基桩完整性检测土木工程无损检测技术与应用目录CONTENTS01检测的意义低应变法02超声透射波法03检测实例0401检测的意义检测的意义桩是各种建筑物的基础，后续工作须在桩基检测合格后才能进行。随着桩的尺寸越来越大，质量控制有一定难度，部分桩基检测方法会破坏桩体，降低桩的强度，无损检测技术也广泛的运用到桩基检测中。常见缺陷桩完整桩缩颈桩扩颈桩多缺陷桩桩基检测方法02低

应

变

法检测原理-基本假设1.连续弹性的一维均质杆件2.不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响3.桩在变形时横截面保持为平面，沿截面有均布的轴向应力1桩身完整2Z1＞Z2桩身有缩径、离析、空洞及摩擦桩桩底3Z1＜Z2桩身扩径、膨胀或端承桩阻抗

Z=EA/C=pACE:弹性模量

C:波速

A:截面积

p:密度检测仪器

检测仪器应具有信号采集、滤波、放大、显示、储存、信号处理分析功能。

激振设备宜根据桩型及检测目的，选择不同大小、长度、质量的力锤、力棒、手锤和不同材质的锤头，以获得所需的激振频带和冲击能量。激振锤和传感器检测仪器

耦合剂：使传感器与桩紧密结合在一起，传感器能准确记录桩顶质点的振动。类似一个滤波器，可滤除一部分桩顶质点振动的高频成分。耦合时耦合剂要尽量薄，粘性要大，粘结性最好不要受水等的影响。可用黄油、凡士林、橡皮泥等作耦合剂。激振装置：对不同长度、不同类型的基桩，需采用不同材料、不同能量的激振设备。一般大长桩用大力棒(能量大、频率低),短细桩或测试浅部缺陷时用手锤(能量小，频率高),介于中间的桩则可用小力棒(能量及频率介于大力棒及手锤之间),当然敲击设备的选择也与地质情况有关。检测方法优点：低应变法是通过桩的动刚度和动静对比系数来求得桩的承载力。它的优点是设备简单、检测速度快、费用低廉,可以大面积检测。不足：必须依赖静载试验以求出动静对比系数,精度较差。检测方法-准备工作1.现场踏勘及资料收集：场地地质条件、建筑物的类型、桩型、桩设计参数、成桩工艺、施工记录及相关的资料,然后根据检测委托书，编制检测纲要;2.桩头处理:桩头应凿去浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土,对桩头外露主筋不宜太长。桩头表面应平整干净、无积水，并将传感器安装点与敲击点部位磨平;3.传感器应安装：①在桩顶面，传感器安装点及其附近不得有裂缝或浮动砂粒。传感器应与桩顶面保持垂直，且紧贴桩顶表面，在信号采集过程中不应产生滑移或松动;对于实心桩，当激振点在桩顶中心时，传感器安装点与桩中心的距离宜为桩半径的2/3；当激振点不在桩顶中心时，传感器安装点与激振点的距离不宜小于桩半径的1/2。②激振点与传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。③激振方向应沿桩轴线方向。检测方法1.充分了解仪器及场地和桩型特点，进行细致的测前准备：●选择合适的锤，一般中小桩备好专用手锤和小尺寸力棒，长大桩则应带好足够重量的力棒。●根据桩型、桩头状况，选择合理的传感器。●根据天气状况，桩头准备情况和所选用传感器，选择合适的耦合剂和安装方式。2.认真测试头几根桩，注意波形是否合理，桩底和浅部缺陷的反映是否正常；3.传感器、振源、安装方式、参数设置等在头几根桩上调试结束后，即可迅速在余下桩中展开，过程中应记下疑难桩(或在疑难桩上多花时间详测)、注意各桩的桩底反射情况和浅部缺陷情况，同时还应注意信号的一致性，每条桩上应确保三条以上一致性较好的信号；4.详测疑难桩，换用传感器和激振锤及激振点，仔细推敲该桩可能存在的问题。检测数据分析在测试波形上辨认反射波，由反射波的形态、相位和到达时间，确定反射界面的性质、程度和位置。桩长及缺陷位置计算：检测数据分析桩身完整性应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况、混凝土波速、依据测试时域特征、幅频特征进行综合分析判定：完整桩波速：缺陷桩所形成的相邻共振峰频差和缺陷位置的关系为:桩基完整性判定03超声透射波法检测原理当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹（hz）。人类耳朵能听到的声波频率为20～20khz。当声波的振动频率大于20khz或小于20hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20khz的声波称为“超声波”。材料项目声速（m/s）密度（g/cm3）钢59407.8混凝土*45002.4石灰石61302.7淡水14810.998空气3430.0012检测原理声波透射法是在灌注桩中预埋两根或两根以上的声测管作为检测通道，管中注满水作为耦合剂，将超声发射换能器和接收换能器置于声测管中，由超声仪激励发射换能器产生超声脉冲，向桩身混凝土辐射传播。声波在混凝土传播过程中，当桩身混凝土介质存在阻抗差异时,将发生反射、绕射、折射和声波能量的吸收、衰减，并经另一声测管中的接收换能器接收，可在显示器上观察接收超声波波形,判读出超声波穿越混凝土后的首波声时、波幅及接收波主频等声学参数来检验桩身混凝土是否存在缺陷。声波透射法检测混凝土灌注桩有桩内单孔透射法和跨孔透射法两种。检测原理◆当混凝土内存在不连续界面时，缺陷面形成波阻抗界面，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低；◆当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等缺陷时，将产生波的散射和绕射；◆根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。◆测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置和参考强度。检测仪器

测试系统：由超声仪、发收换能器、位移量测系统(深度记录、三脚架、井口滑轮)、传输电缆等组成检测仪器

声测管埋设（钢管、PVC管）：对声测管总的要求是，联结牢靠不脱开，密封良好不漏水，联结平整不打折，管与管间相平行，管内无异物保证通畅。每两根声测管组成一对进行测试，称为一个测试面。埋两根管有一个测试面；三根管三个测试面；四根管六个测试面。两管

三管

四管D（桩径）≤800mm，2根；800m＜D≤2000mm，不少于3根；D＞2000mm，不少于4根检测方法-准备工作◆收集工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况。◆制定检测方案。◆混凝土龄期大于14d。◆声测管内灌满清水（衰减、延时），保证畅通。◆标定声波仪发射至接收的系统延迟时间。◆测量声测管内、外径和相邻声测管外壁间的距离，±1mm。◆利用取芯孔量代替声测管时，应进行孔内清洗。检测方法◆测点间距不宜大于250mm。◆发射与接收换能器同标高同步升降，累计误差不应大于20mm，随时校正。◆同一根桩检测过程中，发射电压保持不变（可比性）。◆异常部位，采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置和严重程度。收、发换能器连线的水平夹角一般为30°-40°。

对测

斜测

扇形扫测检测方法检测数据分析◆声时修正值◆声时值◆声速值检测数据分析◆声速判据声速是材料的基本物理量之一，与混凝土强度有关，当检测剖面的测点声速值普遍偏低且离散性很小时，可采用声速低限值判定。声速低限值应由预留同条件混凝土试块的抗压强度与声速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。声速低限值相对应的混凝土强度不宜低于0.9R（设计强度），若试件为钻孔芯样，则不低于0.85R。检测数据分析◆波幅判据用波幅平均值减6dB作为波幅临界值，当实测波幅低于波幅临界值时，应将其作为可疑缺陷区。波幅是相对测试，由于桩身混凝土内部结构的变异性很大，难以找出较好的波幅统计规律性。检测数据分析◆PSD判据PSD法是基于缺陷处声时的变化引起声时深度曲线的斜率明显增大，而声时差的大小又与缺陷程度密切相关，因此两者之积对缺陷的反映更加敏感。采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD值在某测点附近变化时，应将其作为可疑缺陷区。04检测实例低应变检测实例1.钻孔灌注、嵌岩、Φ1200、C30、45.7m桩底逆向反射明显，表明有沉渣；缺陷反射不明显，表明桩身完整；波速：3.60km/s判为Ⅲ类桩；2.钻孔灌注桩、Φ800、C25、15.2m缺陷等间距多次反射，桩底反射不明显；经开挖验证，1.8m处断裂；判为Ⅲ/Ⅳ类桩；超声波检测实例声波透射法成果图，是一根桩径1.5m，孔深41m，采用声波透射法对三个剖面检测的成果图。由图分析，在孔深23～24m处，声速、幅值靠近或超过临界值，PSD值也有异常反应；桩底声学参量明显超过临界值。经钻探取芯验证，23m附近混凝土轻微不密实，桩底有少量沉渣，说明该桩两处有较轻的质量问题，因是摩擦桩，桩身完整性类别判定为II类桩。谢

谢

聆

听立柱埋深检测土木工程无损检测技术与应用目录CONTENTS01检测的意义检测的基本原理02检测设备03检测方法0401检测的意义冲击弹性波法拔出法检测的意义护栏立柱埋深设计为1.97m，实际长度仅为1.19m；图片选自2004年12月23日的“焦点访谈”02检测的基本原理检测原理检测原理

03检测设备检测设备04检测方法一般规定1.适用于不宜超过5年打入式立柱埋置深度的无损检测，超过5年的立柱应通过拔桩验证该方法的适用性；2.被检立柱应保持外露端管内无水及其它杂物；3.被检立柱处于高压线等强电设施前后100m范围时，不宜采用冲击弹性波法确定标称波速1.检测之前，根据立柱的材质、规格和工程环境确定立柱的标称波速；2.标称波速可通过未埋置立柱实测长度与反射回波传播时间计算得到。当不具备实测条件时，对于冲击回波法可直接选用5180m/s，超声导波法时可通过频散曲线计算检测频率1.对于中央分隔带的立柱，抽检频率一般不低于15%；2.对于一般路段两侧的立柱，抽检频率不低于20%；3.对于连续下坡路段、路基高填方路段、线形指标偏低等特殊路段两侧的立柱，抽检频率不低于30%；且每检测路段不少于20根。检测方法1324自动激振装置的连接及安装仪器连接传感器安装软件设定&数据采集检测方法自动激振装置的连接及安装锉刀将振头安装位置打磨平整激振头安装在立柱端面的中心连接激振控制器和激振头检测方法自动激振装置的连接及安装检测方法仪器连接传感器分别与磁性卡座相连连接传感器与电荷电缆电荷和电缆与主机连接主机与平板电脑相连安装完成检测方法仪器连接检测方法安装传感器传感器组装套件放置到对应测试位置通道安装位置安装完成保证0、1通道的磁性卡座与激振头在周一竖直线上检测方法安装传感器检测方法软件设定&数据采集新建文件夹，打开采集软件点击数据采集保存文件设置参数检测方法软件设定&数据采集点击零点标定点击数据采集保存数据采集数据检测方法软件设定&数据采集检测方法数据分析点击打开文件点击解析按钮打开文件参数设置检测方法数据分析点击批量解析点击结果一览检测方法数据分析立柱长度测试实例福建某单位预埋立柱进行检测，现场两根立柱一根为1.95m长，埋入土中，一根为2.15m，底部浇筑混凝土。检测结果如下：波速标定解析波形图1#立柱解析结果图（1.93m）立柱长度测试实例2#立柱解析结果图（2.15m）谢

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测土木工程无损检测技术与应用目录1检测的意义2锚杆检测实例3锚杆长度、密实度检测01检测的意义锚杆灌浆不密实锚杆长度不合格，焊接后灌浆锚杆在使用过程中，常常处于地下水的浸泡中，当锚杆灌浆不密实时，锚杆的杆

体会直接与地下水和空气接触，从而导致锚杆杆体发生锈蚀。由于施工质量的问题，锚杆长度不够也会影响到支护体系的耐久性和安全性。检测意义02锚杆长度、密实度检测锚杆长度检测方法锚杆长度=波速*反射时间/2激振信号杆底反射信号L——杆体长度（m）；Cm——计算波速（也称为杆系波速；△——时域杆底反射波旅行时间（ms)。锚杆长度及灌浆密实度测试图图1锚杆长度检测基本原理测试原理：通过激振锚杆截面后，产生的冲击弹性波在锚杆内部进行传播，当冲击弹性波达到锚杆与混凝土临界面时，由于机械阻抗差异而发生反射。（如图1和2所示）

1）媒介的机械阻抗相同（Z1=Z2）时，那么就算材料不同，也不会发生反射；2）当机械阻抗差异越明显时，反射率也就越大。图2反射时间的确定时域法；频域法（幅频频差法）。传感器激振锤往复一次时间T1T1T1T1所得波形主频率为：f1=1/T1反射时间的确定（频差法-倍频现象）2*T12*T1反射时间的确定（频差法）频域法（幅频频差法）。信号分析方法（时域）弹性波信号的时域分析

直接从波形上提取出结构内部的缺陷、底部的反射时间，幅值等信息杆体波速计算波速杆系波速

Cb：空置锚索（杆）中传播的弹性波波速，仅受锚杆的材质影响，一般可取理论波速，即锚索：5.01km/s，锚杆：5.18km/sCm：计算波速，锚索（杆）长度分析时所用的弹性波波速。Ct：即在灌浆锚索（杆）的混合体中传播的弹性波波速。该数值与灌浆密实度、灌浆料、岩体以及信号分辨等均有关系相关术语介绍计算波速的确定

在不同的灌浆、岩体条件下，计算波速Cm的范围很大，可在3.8～5.2km/s。根据不同的灌浆、岩体以及边界条件，可按下列原则取值：当锚固密实度小于30%时（如直接打入土中），取杆体波速Cb，一般可取5.18km/s；当锚固密实度大于或等于30%时，宜通过同等条件下的模型试验或对已知长度（不少于3根）的锚杆进行现场检测，从而反推。直径20mm、M20砂浆3d龄期在不同灌浆密实度和d/D下的计算波速03锚杆检测实例检测案例1测试简介:

应铁路相关部门邀请，对某铁路隧道部分锚杆长度及灌浆密实度进行测试。计算波速采用经验波速4.7km/s。2号、3号锚杆均为现场随机选取并进行长度及灌浆密实度测试，最终现场将测试结果同施工单位打入实际结果进行比对。现场检测和验证测试结果:

锚杆长度及灌浆密实度结果结论：本次验证结果的测试误差均控制在±4%的范围内，满足规范要求。检测案例1锚杆长度及灌浆密实度结果检