DBJ-T 13-208-2023 冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷技术标准

DB工程建设地方标准编号:DBJ/T13-208-2023住房和城乡建设部备案号：J12912-2023TechnicalStandardforTestingonThicknessandInnerFlawofConcretebyImpactEchoMethod2023-08-07发布2023年福州冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷技术标准TechnicalstandardforTestingonThicknessandInnerFlawofConcretebyImpactEchoMethod工程建设地方标准编号：DBJ/T13-208-2023主编单位：福建省建筑科学研究院有限责任公司福建省建筑工程质量检测中心有限公司3根据福建省住房和城乡建设厅《关于公布全省工程建设地方标准复审修编项目计划的通知》（闽建科〔2020〕13号）的要求，标准编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国内外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，修订本标准。本标准的主要技术内容是：1．总则；2．术语、符号；3．检测仪器；4．检测技术；5．检测报告。本标准修订的主要技术内容是：1．增加或修改了部分术语和符号；2．对第3章检测仪器部分内容进行修订；3．对第4章的部分条文进行了修订；4．增加了“4.4隧道衬砌背后注浆缺陷检测”章节内容；5．增加了附录A“冲击回波设备功能核查方法”内容。本标准由福建省住房和城乡建设厅负责管理，由福建省建筑科学研究院有限责任公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议，请寄送福建省住房和城乡建设厅科技与设计处（地址：福州市北大路242号，邮编：350001）和福建省建筑科学研究院有限责任公司（地址：福州市高新区创业路8号万福中心3号楼，邮编：350108），以供今后修订时参考。本标准主编单位：福建省建筑科学研究院有限责任公司福建省建设工程造价总站福建省建筑工程质量检测中心有限公司本标准参编单位：宁德市交通投资集团有限公司福州市城乡建设发展有限公司4福州左海控股集团有限公司福州市建设工程质量监督站四川升拓检测技术股份有限公司福建省华高建设工程有限公司福建省华旭园林工程有限公司本标准主要起草人：陈叶黄玉富邵顺安林立军黄飞元赖苍林陈学农林燕枝王永祯陈思远郑礼永朱晶铭本标准主要审查人：郑振王绍国吴琛陈治伙陈鸿群池毓伟廖昌辉李命成陈亚亮陈伏立苏海5 2术语、符号 2 2 3检测仪器 43.1技术要求 43.2校准与保养 4检测技术 4.1一般规定 4.2冲击回波法测定混凝土表观波速 84.3混凝土的厚度和内部缺陷检测 114.4隧道衬砌背后注浆缺陷检测 135检测报告 附录A冲击回波设备功能核查方法 附录B冲击回波法检测混凝土厚度和缺陷系统误差 17附录C冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷记录表 19本标准用词说明 22引用标准名录 23 2461GeneralProvisions 2TermsandSymbols 2 22.2Symbols 33TestingInstrument 43.1TechnicalRequirements 43.2VerificationandMaintenance 54TestTechnology 64.1GeneralRequirements 64.2Measurementofconcreteapparentwavespeedbyimpactecho 84.3Measurementonthicknessandinnerflawofconcretebyimpactecho 4.4DetectingGroutingQualityofTunnelLining 5TestReport AppendixAImpactEchoInstrumentFunctionalverificationMethod AppendixBImpactEchoSystematicerroroftestingonthicknessandinnerflawofconcretebyimpactecho AppendixCTestingRecordonthicknessandinnerflawofconcretebyimpactecho ExplanationofWordinginThisSpecification 22ListofQuotedStandards 23Addition:ExplanationofProvisions 2411.0.1为规范冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷方法，保证冲击回波法在我省检测混凝土结构厚度和内部缺陷的准确性和可靠性，制定本标准。1.0.2本标准适用于冲击回波法检测混凝土结构或构件厚度和内部缺陷。1.0.3冲击回波法的检测人员应通过专项培训，具备相应的能力。1.0.4冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷，除应符合本标准外，尚应符合国家、行业和福建省现行有关标准的规定。22.1.1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。2.1.2混凝土内部缺陷innerflawofconcrete破坏混凝土的连续性和完整性，并在一定程度上降低混凝土的强度和耐久性的不密实区、空洞或夹杂泥沙、杂物等。2.1.3纵波（P波）primarywave质点的振动位移方向平行于波的传播方向，波传播时会产生拉应力或压应力。2.1.4表观波速apparentwavespeed纵波在半无限固体介质中传播时的速度。2.1.5振幅谱amplitudespectrum通过傅立叶变换数值法，波或波列的振幅随频率的变化关系。2.1.6测区testingzone可以进行冲击回波法施测的构件表面区域，一个构件可制定或随机布置一个或若干个测区。2.1.7测线testingline在被测构件表面按一定方向布置的测点组成的线。2.1.8测点testingpoint测区内或测线上的检测点。2.2符号CP',P——P波在混凝土中传播的表观速度计算值（m/sef——频率分辨率的系统误差；ep——纵波波速时的系统误差；f——振幅谱中构件厚度对应的频率值（Hzfc——根据无缺陷构件厚度计算对应的频域曲线主频（Hzfcc——混凝土立方体试块抗压强度（MPaf,——振幅谱中最大振幅对应的频率（Hzh——混凝土结构构件的厚度（mH——混凝土结构构件直接量测的实际厚度（mk——构件横截面形状系数；L——两个传感器中心点间距(m)；T——试件测试厚度的算术平均值（mΔf——振幅谱中的频率间隔（HzvP——纵波在混凝土中传播的表观速度（m/sΔt——两个传感器所接收到的信号的时间差(s)；43.1技术要求3.1.1冲击回波法检测可采用单点式或扫描式冲击回波设备。3.1.2冲击回波设备应有制造商的产品合格证，在仪器的明显位置上应有名称、型号、制造厂名（或商标）、出厂编号、出厂日期等标志。3.1.3冲击回波设备应具有信号采集与数据分析功能。信号采集应包括信号激振、信号拾取、信号放大、模数转换等装置；数据分析宜包括数字信号显示、存储、分析、成像等功能。3.1.4信号激振装置应配备不同尺寸的钢球等作为冲击，能激发出不同频率的弹性波。3.1.5信号拾取装置应符合下列规定：1配置测量表面振动的宽频带接受传感器；2采用加速度传感器时，带宽满足检测要求，且具有侧壁阻尼功能和控制按压力度的装置；3同一批次测试的传感器宜具有相同耦合力度的装置；4可以采用符合频谱特性要求的非接触式采集方式。3.1.6信号放大装置增益倍率宜为1～100倍，放大器频带应大于传感器的有效频响范围。3.1.7数据采集仪宜配置有不少于2通道的模/数转换器，转换精度不应低于16位，最大采样频率不应低于100kHz，且采样点数可调。3.1.8仪器应能实时显示冲击时传感器的输出时域信号，并应具有频率幅值谱分析功能。53.1.9冲击回波设备宜在温度为-4℃~50℃的环境条件下正常工作。3.1.1冲击回波法检测可采用单点式或扫描式冲击回波设备。3.2校准与保养3.2.1有下列情况之一时，冲击回波设备应进行检定或校准：1冲击回波设备首次启用前；2超过检定或校准有效期；3更换传感器、放大器等元器件；4维修后；5对测试结果有怀疑时；6其他需要检定或校准的情况。3.2.2冲击回波设备的检定或校准周期不宜超过1年。3.2.3为保证仪器的稳定性和准确性，在检测前、后，应按本标准附录A的规定对冲击回波设备进行功能核查。3.2.4冲击回波设备的维护与保养应符合下列要求：1仪器使用完毕后应关闭检测分析仪电源，清除仪器上的污垢、灰尘，将冲击装置和传感器放入仪器箱，平放在干燥阴凉处；2仪器长时间不用时，应将电池取出；3冲击装置的冲击器和传感器应定期清洁。64.1一般规定4.1.1检测前调查、收集的资料宜包括下列内容：1工程名称、委托单位名称及设计、施工、监理和建设单位名称；2被测结构或构件的名称、设计图纸、设计变更、施工记录、验收记录等；3混凝土原材料品种和规格、配合比、浇筑和养护情况、混凝土试块抗压强度试验报告等资料；4被测结构或构件现状、存在的质量问题、环境条件、加固维修情况等；5委托检测的原因、目的和具体要求。4.1.2被检测结构或构件的混凝土应符合下列规定：1混凝土用水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB2混凝土用砂、石骨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的规定；3混凝土龄期不应少于14d，且抗压强度不应小于10.0MPa；4结构或构件厚度宜为100~600mm。4.1.3检测前，宜依据检测目的和要求、检测条件、结构特点等，制定检测方案，并应征求委托方的意见。检测方案宜包括下列内容：1工程或结构概况，包括结构类型，建造年代或检测时工程的进度情况等；2委托方的检测目的或检测要求；73检测的依据，包括检测所依据的标准及有关的技术资料；4检测范围、检测项目和选用的检测方法；5检测部位和数量、测区划分和测线布置；6检测人员及仪器设备情况；7检测工作进度计划；8需要委托方配合的工作；9检测中的安全及环保措施等。4.1.4对怀疑存在内部缺陷的构件或区域宜进行全数检测，当不具备全数检测条件时，可根据约定抽样原则选择下列构件或部位进行检测：1重要的构件或部位；2外观缺陷严重的构件或部位。4.1.5冲击回波设备检测时，检测部位混凝土表面应干燥、平整，无蜂窝、麻面、浮浆、灰尘等异物，必要时可用砂轮打磨平整。4.1.6若构件存在对判定混凝土内部缺陷有影响的钢筋，在冲击回波检测前应采用钢筋扫描仪按《混凝土中钢筋检测技术标准》JGJ/T152标准的要求检测钢筋的分布和保护层厚度，并在构件上标明钢筋的分布状况，在对检测部位波形分析时应考虑钢筋的影响。4.1.7检测环境应适合冲击回波设备工作，且不宜存在机械振动和高振幅电噪音情况。4.1.8受检构件测区外缘距构件的变截面或侧表面的最小距离，应大于沿冲击方向的构件厚度。4.1.9采用单点式冲击回波设备进行检测时，应符合下列规定：1测区范围应大于预估缺陷的区域，并应有进行对比的同条件正常混凝土部位；2每个测区的测点，应按等间距网格状布置，且不应少于20个测点，每个测点间距不宜大于200mm；3各测点应标明编号和位置；84传感器与混凝土表面可采用耦合介质粘结，处于良好的耦合状态；5冲击点位置与传感器的间距不宜大于设计厚度的1/4，且不应小于30mm；6当构件测试面存在沟槽或裂缝时，传感器和冲击点应位于沟槽或裂缝同侧。4.1.10采用扫描式冲击回波设备进行检测时，应符合下列规定：1构件的测区应标明测线的间距和扫描方向，测线的布置不应横跨沟槽或裂缝；2扫描器应紧贴混凝土表面匀速滚动，扫描速率不宜大于0.1m/s。4.1.11检测前应调试数据采集系统，设定采集参数（采样频率、采样点数、触发电平、延滞时间等并应通过现场试验在待测混凝土构件表面选择合适的冲击方式，观察数据采集系统中时域图和频谱图的波形变动情况。检测时，应观察时域和频域的波形变化，当无法获得有效波形时，应进行复测。4.1.12当检测中出现可疑区域或测点时应及时查找原因，对其进行复测或加密检测；当仍不能确定时，可采用钻孔或其他轻微破损方法进行验证。4.2冲击回波法测定混凝土表观波速4.2.1在能直接测量构件厚度或采用钻孔取芯直接测量被测构件（区域）厚度值的情况下，可采用一个接受传感器进行混凝土表观波速测定，测试步骤应符合下列要求：1应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只有单主峰值时，读取频域曲线图中主频值f；2混凝土表观波速值可按式（4.2.1）计算：9vp=2Hf（4.2.1）式中：vP——纵波在混凝土中传播的表观速度（m/s精确至1m/s；H——混凝土结构构件直接量测的实际厚度（mf——振幅谱中构件厚度对应的频率值（Hz）。3混凝土表观波速测试不宜少于3个测点，测试结果与其平均值的差不应超过其平均值的5%，取多次测试的表观波速平均值作为待测构件的混凝土表观波速值；4进行混凝土结构构件厚度和内部缺陷检测时，若存在对结果有疑问，必要时应对局部部位按照上述方法进行表观速度复核。4.2.2当构件所测区域厚度不能量测时，可采用两个接受传感器进行表观波速测试，测试步骤应符合下列规定：1按照图4.2.2在被测混凝土表面安装好仪器，冲击点应位于两个传感器的连线上且与第一个相邻传感器的距离为（150±10）mm；1 1221—数据采集分析系统；2—间隔条；3—冲击点；4—传感器2获取的波形应按下列要求：如果从两个传感器获取的波形都有效，则存储用于分析；如果获取的纵波无法分辨，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；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条时域波段；3纵波平直段的时间应按下列要求：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。如果在纵波到达前波形稳定（不含杂波可使用自动探测波形图中纵波到达的时间点；4混凝土构件纵波的表观波速值可按式（4.2.2）计算：（4.2.2）式中：vP——纵波在混凝土中传播的表观速度(m/s)，精确L——两个传感器中心点间距(m)；一般情况L=0.3m；Δt——两个传感器所接收到的信号的时间差(s)；k——构件横截面形状系数，可通过现场试验确5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同时，则可进行其他测点的测试；当两次测得的传播时间不同时，应进行第三次测试，取与前两次值相同的值作为传播时间的测试值；当三个数据都不相同时，应检查原因，排除故障后再进行测试。6混凝土表观波速测试不宜少于3个测点，测试结果与其平均值的差不应超过其平均值的5%，取多次测试的表观波速平均值作为待测构件的混凝土表观波速值。4.2.3在测量精度要求获得委托方认可的条件下，如果现场检测的混凝土构件不允许进行局部微破损检测其厚度，可用试验室制作的混凝土抗压标准试件或工地现场同条件养护的试件测定波速值作为检测用表观波速。也可根据构件混凝土设计强度等级、混凝土抗压强度试验报告资料，采用福建省地区混凝土抗压强度与冲击回波表观波速计算公式（4.2.3）计算出该构件混凝土的表观波速计算值：CP',P=461.2×ln(fcc)+2079.8（4.2.3）式中：CP',P——P波在混凝土中传播的表观速度计算值（m/sfcc——混凝土立方体试块抗压强度（MPa）。4.3混凝土的厚度和内部缺陷检测4.3.1当需要准确确定厚度和内部缺陷位置时，应采用单点式冲击回波设备测定测点的波速。当需对大批量构件进行检查时，可采用扫描式冲击回波设备进行大面积的扫描检测。4.3.2检测前应确定检测点的位置或需扫描测区的范围。4.3.3采用单点式冲击回波测试系统现场检测时，传感器与混凝土测点表面紧贴，冲击装置冲击混凝土表面，如图4.3.3所示。＜0.4H1344H1—数据采集分析系统；2—冲击点；3—传感器；4—缺陷位置4.3.4采用扫描式冲击回波设备现场检测时，在扫描区域中沿设定好的测试线移动扫描头，扫描头的冲击头以等间距在混凝土构件表面敲击，并逐点保存检测数据。4.3.5采检测过程应检查时域图及相应的振幅谱，对波形是否正确、是否存在构件边界的多次反射呈周期性振动进行检查。4.3.6对获取有效波段和振幅谱进行存储。对于波形应重复测试进行验证，如果再次测试结果相同并且有效，则可对下一点或测线进行测试。如果波段和振幅谱无效，应检查测试面是否有灰尘和碎屑，传感器与测试面是否接触良好、冲击位置是否平整、冲击器选型是否正确。检查调整完毕后再次进行测试，直到获取有效波段和振幅谱。4.3.7在构件测区内应按本标准第4.1节要求布置测点或测线，厚度检测每测点应取3个有效波形，并应分析每个有效的主频ff）与平均值的差不超过2Δf，测点的振幅谱图中构件厚度对应的主频（f）应为3个有效主频的算术平均值。4.3.8混凝土结构构件厚度应按公式（4.3.8）进行计算：式中：hvpfh=（4.3.8）——混凝土结构构件的厚度（m——纵波在混凝土中传播的表观速度（m/s精确至1m/s；——振幅谱中构件厚度对应的主频（Hz精确至0.1Hz。4.3.9对于混凝土构件内部缺陷判定应符合下列要求：1频域曲线主频fc应根据对应的无缺陷构件厚度进行计算；2对有效波段的频谱图进行分析，从频谱图中找出主频f，与计算主频fc进行比较。对于主频峰之外的频率峰应结合检测结构构件形状、管线布设情况、预埋件位置、地质等情况综合分析判断，确定内部缺陷位置。必要时可根据测试系统的三维图、厚度-距离图等进行分析；3根据频谱图的特征进行混凝土内部缺陷判断时应遵循以下原则：1）混凝土密实：频谱图中只有单峰形态且主频峰数值与fc差值不超过2Δf。若测试系统具备厚度-距离图分析功能，厚度-距离图显示构件厚度值随测试的距离无明显变化；2）2）混凝土内部有缺陷：频谱图中只有单峰形态且主频峰数值与fc相差较大,厚度-距离图显示局部厚度值变化明显；振幅谱中频率峰呈不对称双峰或多峰形态，所测厚度对应的峰值的特征频率值向低频移动，测试系统具备厚度-距离图分析功能的可显示厚度值随测试的距离有明显变化；3）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，对于判别困难的区域可采取成孔或钻芯进行核实。4.3.10采用冲击回波法检测混凝土厚度和缺陷时，为提高检测精度，应按本标准附录B的要求进行误差分析。4.4隧道衬砌背后注浆缺陷检测4.4.1对于隧道衬砌背后注浆缺陷检测，宜沿隧道纵向与环向分别布置测线进行检测。4.4.2对隧道管片、二次衬砌背后注浆不密实缺陷检测，可根据检测部位测得的相对振幅与相对振幅阈值做比较后进行判定。4.4.3检测前宜通过计算或现场敲击试验确定最优的弹性波频率及相应的激振锤。注浆完全密实和完全脱空条件下的相对振幅阈值应通过现场试验确定。4.4.4检测区域可布置网格状测点，检测数据应采用频谱分析进行处理，并应根据不同频率绘制检测区域不同深度的相对振幅图。根据测点测得的相对振幅，绘制检测区域平面内的相对振幅平面成像图。4.4.5注浆情况宜根据不同深度的相对振幅图，并结合相对振幅平面成像图，综合分析后判定。当检测部位的相对振幅大于或等于完全脱空条件下的相对振幅阈值时，可判定该部位存在明显的注浆缺陷；当检测部位的相对振幅小于完全脱空条件下的相对振幅阈值但大于完全密实条件下的相对振幅阈值时，可判定该部位为注浆缺陷疑似部位；当检测部位的相对振幅等于或小于完全密实条件下的相对振幅阈值时，可判定该部位为注浆密实部位。5.0.1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。5.0.2检测报告宜包括下列主要内容：1委托单位名称；2建筑工程概况，包括工程名称、结构类型、规模、施工日期及现状等；3设计单位、施工单位及监理单位名称；4检测原因、检测目的，以往检测情况概述；5检测项目、检测方法及依据的标准；6仪器设备名称、型号；7委托检测数量和部位，实际检测数量及部位；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检测项目的主要检测数据和汇总结果，检测结果、检测结11主检、审核和批准人员的签名；12检测机构的有效印章。5.0.3冲击回波法检测混凝土厚度和缺陷时，检测记录可按本标准附录C的格式填写。A.0.1功能核查试件应按下列要求制备：1混凝土抗压强度不应小于20MPa；2厚度不应小于150mm，长宽尺寸均不应小于厚度的6倍；3不得有内部缺陷。A.0.2功能核查时，每次选取的测点位置应一致。A.0.3试件的测试厚度，应按本标准4.3.7、4.3.8条的规定进行测试，且应满足下式要求：×100%≤5%（A.0.3）式中：H——直接量测的试件的实际厚度（mT——试件测试厚度的算术平均值（m）。B.0.1在计算纵波波速和构件厚度时会存在固有系统误差，本附录提供了计算最大系统误差的导出公式。B.0.2纵波波速检测值的系统误差可采用下式计算：δte=±（B.0.2δtpΔt式中：ep——纵波波速时的系统误差；δt——采样间隔时间(s)；Δt——两个传感器所接收到的信号的时间差(s)。B.0.3公式B.0.2基于以下假定：波段中没有电噪音，因此到达的P波容易被探测到。图B.0.3为受不同采样间隔时间影响，最大系统误差与传播时间的关系曲线，采样间隔时间作为纵波传播时间的一个函数，纵波波速的偏差范围为：vp±epvp。B.0.4本标准第4.3节中，计算混凝土结构构件厚度和缺陷时的最大系统误差与频率分辨率有关，按公式（B.0.4）进行计算：ef=±（B.0.4）式中：ef——频率分辨率的系统误差；Δf——振幅谱中的频率间隔（Hzf,——振幅谱中最大振幅对应的频率（Hz）。B.0.5图B.0.5给出了受频率分辨率影响下的计算厚度的最大系统误差与频率的关系曲线，频率分辨率作为受测频率的一个函数。低频区对应较大的构件厚度，系统误差相对较大，反之，高频率区对应较小的构件厚度，系统误差也相对较小。B.0.6综合系统误差计算时，在计算厚度时考虑到误差产生的各种原因，确定最大期望系统误差可通过式（B.0.6）进行计算：（B.0.6）B.0.7考虑系统误差计算混凝土构件厚度或缺陷，其偏差范围为：±eh。C.0.1冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷时，宜按表C.0.1和C.0.2的要求填写记录表。测点检测次数的读数t1(μs)指针可显示时间的(μs)；s）值)（m/s）123厚度设计值H)置)检测时仪器参数选择：信号量程：mv；采样置（MPa)值混凝土表观速度实土表观速凝土厚度设计值Hmm）设计厚度对应的频率峰估算检测时仪器参数选择：信号量程：mv；采样频率=kHz、采样点数=1为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词如下：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先这样做的：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时的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。1《通用硅酸盐水泥》GB1752《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ523《混凝土中钢筋检测技术标准》JGJ/T152冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷技术标准《冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷技术标准》DBJ/T13-208-2023，经福建省住房和城乡建设厅2023年08月07日以闽建科〔2023〕31号文批准发布，并经住房和城乡建设部备案，备案号为J12912-2023。本标准是在《冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷技术规程》DBJ/T13-208-2015的基础上修订而成，上一版的主编单位是福建省抗震防灾技术中心（福建省建设工程检测鉴定中心）、福建省建筑科学研究院，参编单位是福建省高速公路达通检测有限公司、三明市东鑫工程检测有限公司、宁德市建设工程质量安全监督站、石狮市天正工程检测有限公司、福建省荔建工程检测有限公司、南平市建设工程质量安全监督站、惠安衡信工程质量检测有限公司，主要起草人员是林立军、赖苍林等。本次修订的主要内容是：1.增加或修改了部分术语和符号；2.对第3章检测仪器部分内容进行修订；3.对第4章的部分条文进行了修订；4.增加了“4.4隧道衬砌背后注浆缺陷检测”章节内容；5.增加了附录A“冲击回波设备功能核查方法”内容。本标准修订过程中，编制组进行了较广泛、较深入的调查研究，总结了我国工程建设结构无损检测领域的实践经验，同时参考了《StandardTestMethodforMeasuringtheP-WaveSpeedandtheThicknessofConcretePlatesUsingtheImpact-EchoMethod》ASTMC1383-04(2010)和《NondestructiveTestMethodsforEvaluationofConcreteinStructures》ACI228.2R-98，通过试验取得了我省工程混凝土构件抗压强度与冲击回波表观波速的关系式以及冲击回波测点或测线产生边界效应的临界位置、确定出缺陷深度和缺陷存在的缺陷临界尺寸。为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定，《冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷技术标准》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。 282术语、符号 30 303检测仪器 313.1技术要求 313.2校准与保养 324检测技术 344.1一般规定 344.2冲击回波法检测混凝土表观波速 364.3混凝土的厚度和内部缺陷检测 384.4隧道衬砌背后注浆缺陷检测 40附录A冲击回波设备功能核查方法 421.0.1冲击回波法检测系从20世纪80年代中期在美国发展起来的无损检测技术，我国于1996年生产和应用冲击反射测试系统，冲击回波测试系统可单面反射检测，具备检测方便、快速、直观、检测精度较高、对结构无损伤等特点；目前我省在检测混凝土结构内部缺陷较多使用超声法，但该方法检测时需两个相对测试面，对于检测诸如路面、墙体、底板、混凝土挡土墙、隧道衬砌等结构检测往往难以应用，冲击回波方法使用比超声波更低频的声波，这使得冲击回波方法避免了超声波测试中遇到的高信号衰减和过多杂波干扰问题。冲击回波属于应力波，对直径较细的钢筋较不敏感，可以穿透钢筋密集区及金属管道，可非常方便的用于测试隧道二衬的厚度及内部缺陷等检测。为规范使用冲击回波法检测混凝土厚度和内部缺陷的方法，提高该方法在我省的检测精度，提高我省建筑工程质量检测技术水平，制定本标准。1.0.2本条所指的混凝土是干密度为(2000～2800)kg/m3、采用普通成型工艺生产制造的硅酸盐混凝土，其强度范围不小于10MPa。混凝土板和基层，或者是混凝土板和空气的界面声阻抗有足够明显的差别，能够产生可测的反射波。如果上述条件不能满足，那么获得的波形振幅就比较小，在频域厚度曲线上的振幅谱将不会包含主峰值。如果混凝土板和基层接触面比较粗糙，振幅谱峰值曲线将比较平缓，而如果接触面平滑，则振幅谱峰值曲线将比较尖锐。当缺陷横截面尺寸≥1/4结构厚度时，冲击回波方法可以测出有缺陷的存在；当缺陷横截面尺寸≥1/3结构厚度时，冲击回波方法可以准确测出缺陷的深度。冲击回波法是利用在混凝土与其它界面存在明显声阻抗时检测混凝土厚度与内部缺陷的方法，该测量方法不适用于有覆盖物的板状结构，例如沥青混凝土桥面或硅酸盐水泥混凝土桥面。因为本测量方法是基于如下假设，即P波在混凝土板内的传播速度相同。该检测方法不受车辆噪音的影响，也不受车辆正常通过时所产生的低频振动的影响，但不适用于高振幅电噪音情况，比如发电机或者其他设备，因为它会传入数据采集系统。1.0.3冲击回波法是专业性较强的检测工作，检测人员需经培训并具备相应能力后方可掌握。1.0.4按本标准进行厚度和缺陷检测时，还需注意到遵守现行的安全技术和劳动保护等有关规定。2.1.1波形可以转换成频域和振幅谱，通过分析频域和振幅谱，可以获得冲击时结构响应的主频率。这些频率可以用来确定混凝土构件的厚度、或者可能存在的缺陷。3.1技术要求3.1.1目前国产冲击回波系统仪器均为普通型单点式冲击回波系统，该检测系统由冲击器和2个接收传感器、电缆线、检测分析仪组成。而国外进口的冲击回波系统仪器有改进型单点式和扫描式两种，国外生产的改进型单点式冲击回波系统由一体化测试探头（1个内置接收传感器以及螺线管冲击器）、检测分析仪、分析软件和电缆接头组成，该系统工作原理与扫描式冲击回波系统一致，仅区别在于无法进行大面积扫描检测；而扫描式冲击回波系统由带有4个轮子的滚动一体化测试探头（含2个螺线管电磁自动敲击振动器和1个接收传感器）、检测分析仪、分析软件和电缆接头组成。单点式冲击回波系统检测精度高，但操作麻烦且不适合大面积进行检测，而扫描式冲击回波系统具有带有4个轮子的滚动扫描头，在扫描头安装有可调冲击持续时间的螺线管、电磁自动敲击振动器和轮式传感器，可沿直线以固定间隔进行快速测试，适用于大面积地对结构构件进行检测，测试效率高，测点汇成测线、多条测线组成侧面，最终所有测点数据经IES软件处理可快速形成三维图像，直观显示结构的厚度变化以及缺陷位置及程度。单点式冲击回波系统要做到三维成像非常困难，可通过Excel等处理形成一些简单的厚度变化图。3.1.2冲击回波系统宜有制造单位出具的产品合格证，考虑到部分国外仪器没有产品合格证。3.1.3~3.1.9冲击回波系统有冲击装置、接收传感器、检测分析仪、分析软件和电缆接头组成，普通型单点式冲击回波系统的冲击装置多为球状冲击头，通常由一系列直径为5mm～30mm的钢珠组成，检测机构也可根据检测部位厚薄灵活配置冲击头，但须在检测前应进行验证。冲击回波法检测冲击头可按表1进行选取。b≤20扫描式冲击回波设备其扫描头安装有电驱动的螺旋管，在电驱动下瞬间弹击混凝土表面，其冲击能量和冲击持续时间是可调的。试验时，应根据构件的厚度来选择冲击头直径的冲击能量及持续时间。它应该能够传送足够的能量到固体板面，便于得到单一的主振型振幅谱。冲击持续时间需小于P波传播的往返时间。接收传感器为接收表面正向位移的宽频传感器，必须有足够灵敏，能够探测到冲击产生的P波沿表面传播引起的微小位移。混凝土表面和压电元件的微小接触区，应该能够精确记录传来的P波，扫描式冲击回波系统的接收传感元件是按一定间距均布在滚动轮上。数据采集系统用来获取、记录、处理传感器输出结果的硬件和软件。该系统可以是配有双通道数据采集卡的移动电脑，或者是便携式双通道波形分析仪。每路的采样频率为500kHz以上（采样间隔时间为2μs以下），当任意一路记录通道的信号传到时，该数据采集系统即开始工作。数据采集系统的电压范围和电压解析度应该与传感器的灵敏度相配套，以确保P波测量的精确性。3.2校准与保养3.2.1～3.2.2对冲击回波检测仪进行校准是为保证其在标准状态下进行检测，仪器的标准状态是统一仪器性能的基础，是冲击回波检测的关键所在，只有使冲击回波检测仪处于标准状态，才能保证检测结果的可靠性，一般情况下仪器校准周期为1年。3.2.3检测机构制作一定强度等级的钢筋混凝土预制板块作为核查冲击回波设备标准块，在进行现场检测前后验证仪器显示的主频和频谱图在现场检测前后是否一致，以确保仪器的稳定性和可靠性。检测机构制作的标准块，可预埋缺陷，但浇筑的混凝土本身不应有其他缺陷存在。3.2.4冲击回波检测仪使用完毕后，日常应及时清理表面灰尘以保护扫描头的电子元器件和传感器免受磨损，一般可规定一季度定期对整台仪器全部清洁保养一次。长时间不用时，要把电池取出，避免电池液体对仪器的腐蚀。4.1一般规定4.1.1现场工程检测之前，应进行必要的资料准备，尽可能的全面了解有关原始记录和资料，为正确选择检测方案和检测构件厚度和内部缺陷打下基础。4.1.2当采用冲击回波法对混凝土结构或构件进行检测前，可采用回弹法对混凝土抗压强度进行现场检测；对于构件厚度不小于100mm，主要是考虑冲击回波检测设备的冲击器与传感器的间距不宜小于所设厚度的0.4倍缘故所决定。4.1.3构件的钢筋直径大小、钢筋直径与保护层厚度的比值对于冲击回波试验结果的影响是：当比值增大时振幅谱中钢筋位置反射的频率峰明显，但是可以通过增大冲击持续时间来减少其影响，所以在检测前应先了解构件情况来设定仪器检测参数；检测时测点或测区边缘距离构件边缘的距离应大于0.3H，否则构件边角的边界效应会对构件的缺陷造成误判。因此，在检测时为避开构件边界效应影响，当构件有不止一个检测面时可换其它检测面检测，仅有一个检测面时则需考虑采用其它检测方法检测配合检测判定；同时有必要在检测前根据图纸在构件上标明管道（金属或塑料）位置及走向，因为塑料预埋管和混凝土的粘结情况与金属的预埋管和混凝土的粘结情况有差异，所以检测前有必要了解以免误判。因此采用冲击回波检测前根据构件的特点编写检测方案是必要的。4.1.4混凝土构件内部缺陷一般都是独立的事件，不具备批量检测条件，宜对怀疑存在缺陷的构件或区域进行全数检测。当怀疑存在缺陷的构件数量较多、区域范围较大时或受检测条件限制不能进行全数检测时，可根据约定抽样原则进行检测。外观存在缺陷的构件或部位，混凝土内部存在缺陷的可能性较大，但冲击回波法无法在存在外观缺陷的混凝土表面直接检测，可在存在外观缺陷的部位的周边进行检测，以便确认混凝土内部是否存在缺陷。4.1.5冲击回波检测时构件测试面的粗糙和疏松会对传感器与测试面的接触紧密程度造成影响，影响波形接收和形成杂波。4.1.6若构件存在对判定混凝土内部缺陷有影响的钢筋，在冲击回波检测前应采用钢筋扫描仪按《混凝土中钢筋检测技术标准》JGJ/T152的要求检测钢筋的分布和保护层厚度，并在构件上标明钢筋的分布状况，在对检测部位波形分析时应考虑钢筋直径的影响。4.1.9对于一般的混凝土构件，为保证检测的准确性，测点的间距不宜大于200mm，而对于面积较大的构件，测点间距可适当扩大，但不宜大于500mm，然后根据初步检测结果，在疑似缺陷进行加密测点检测。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当尽量薄。耦合剂同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。4.1.10扫描仪的冲击器和接收器应与测试面接触良好，并且使其一直滚动。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。4.1.11设定数据采集系统的参数。在P波到达之前，波形中的预触发信息允许一个预估的基础值。由于电噪音的存在，在P波到达前信号可能会振荡，振荡的峰值对于判断P波到达有帮助。常规采样频率的范围为250-500kHz（间隔时间为2-4μs）。波形中记录的测点数量为1024或者2048。波形记录中的典型持续时间（采样周期）为4096μs或者8192μs。采样周期包括产生一系列的记录点和采样间隔时间。通过快速傅立叶转换，采样周期的倒数即为振幅谱中的间隔频率。采样周期为4096μs对应频率244Hz，采样周期为8192μs则对应频率122Hz。间隔频率越小，测出的厚度越精确。但是，采样周期的选择必须考虑构件的侧向尺寸与厚度的比值。如果构件最小侧向尺寸是厚度的20倍以上，采样周期就可取为8192μs。如果构件最小侧向尺寸是厚度的10倍以上，采样周期取为4096μs较为合适。如果侧向尺寸更小，就应采用更小的采样周期，测出的厚度也将带来更多的不确定性。采用上述限制条件必须确保波形不含其他形式的振动，否则将影响振幅谱中厚度频率的判断。数据采集系统如果电压太高，则获得的波形振幅较小，就很难进行判断；如果电压太小，则只能得到局部的传感器信号。推荐至少配备一个处理能力为16bit的数字转换器。数据的采集、记录、显示和分析可以采用软件进行，并通过记下的波形生成振幅谱。在获得波形后应该马上把振幅谱绘制出来，并通过人工作出交叉线确定厚度频率。确定厚度频率也允许借助软件。4.1.12根据冲击回波法的基本原理，该方法受各影响因素及人员经验主观性的影响较大，故而有一定的局限性，因此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。4.2冲击回波法检测混凝土表观波速4.2.1用本方法测量纵波速度的误差取决于构件厚度及采样间隔，因此，检测区域构件厚度的准确度及采样间隔的选取很重要。在条件允许的情况下，尽量优先选择在方便、可测混凝土厚度处检测混凝土构件的表观波速，其次选择采用钻芯取样法测定混凝土的厚度的方法计算表观波速。4.2.2采用普通型单点式冲击回波测试系统检测混凝土表观波速时，两个传感器的距离和冲击器与第一个传感器的距离过大或过小都会对检测结果的精确性产生影响。但有些品牌的逐点式冲击回波测试系统对冲击点距第一个传感器的距离另有规定(或接收传感器只有1个)等情况，建议使用者在使用该设备前根据其产品说明书的要求多做些比对试验以判定其方法的准确性。如何确定两个传感器间传播时间差，可参考下例图1：冲击回波依赖于波的多次反射在结构单元中激起的瞬时共振产生的频率及转换形成的振幅谱，是由构件的几何形状和材料（混凝土）中冲击弹性波的波速决定的。每个几何类型单元都有一个特有的响应，同时有不同的与截面几何形态相关的一个系数值，即构件横截面形状系数，该值均可通过试验确定，参考国内外相关研究：板类（长、宽为厚度的6倍）可取0.96，圆柱类可取0.92，方形梁可取0.87，长方形梁或柱可取0.90，空心圆筒类可取0.96。纵波速度测试的进度取决于传感器的间距、时间差和数字化采样速度，故该方法在测试过程中要求保持传感器的高度稳定、无干扰。4.2.3根据编制组在福州、宁德、莆田、三明、泉州等地区大量试验数据的基础上，经数据回归处理得出本省测速曲线，如表2所示。CP’,P=461.2×ln(fcc)+2079.8编制组采用龄期为28天及其以上的混凝土试块进行试验，混凝土试块尺寸为150mm×150mm×150mm，在试验前先晾干，然后在不同强度等级混凝土试块成型的侧面用扫描式冲击回波测试系统进行检测，根据试件厚