超声法检测混凝土缺陷的研究

超声法检测混凝土缺陷的研究

李宝宝李欣

山东华安检测技术有限公司山东济南250107

摘要：本文通过超声检测仪，采用单面平测对试块预制裂缝进行检测，其中单面平测分跨缝测量与不跨缝测量。在无缺陷情况下，超声波在混凝土中传播的声时值随着测距的增大而增大的。通过分析，表明通过超声波检测仪器也可以检测混凝土质量的优劣，是否密实等特征。

0引言

随着科学技术的飞速发展，无损检测混凝土施工质量的技术也越来越先进。混凝土浇筑后对其内部的密实性或裂缝检测技术分为有损检测和无损检测，其中有损检测是对所检测的构件进行破坏而观察内部缺陷情况，无损检测技术通过现代科技产品在不破坏原结构的情况下观察其内部缺陷情况。目前针对混凝土的无损检测技术包括回弹法、超声法、冲击回波法和探地雷达法等[1]-[3]。

1实验原理

超声波在不同的介质中传播时，将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象，接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化。超声波在混凝土传播过程中遇到裂缝，也将产生反射、折射、绕射等物理现象，超声波声时延长，根据声时的变化推测裂缝的深度。接收到的波形图中首波为幅度相对较小的纵波，随后为波幅较大的横波，最后为波幅最大的面波。利用超声波检测混凝土构件裂缝深度的关键：一方面是确定首波的到达时间；另一方面是确定超声波的类型。

2实验方法

采用单面平测对试块预制裂缝进行检测，其中单面平测分跨缝测量与不跨缝测量。。平测时超声波沿检测面传播，检测面状况不同必然会对超声声速产生影响。为分析不同检测面对平测超声声速的影响，对同一混凝土试件的浇筑中间顶面进行超声声速的平测。

2.1实验设备及实验材料

检测仪器采用由北京大地科技有限公司生产的DJUS-05非金属超声仪。另外，还需要搅拌机、磅秤（称量50kg）、天平（称量5kg）、量筒（200mL、100mL各一只）、拌板（1.5m×2.0m左右）、拌铲、盛器、抹布、镊子、刀子、砂纸、坍落度桶，千斤顶、混凝土打磨机、水泥、沙、石子、水、木片和凡士林等设备和材料。

2.2裂缝设置及试件尺寸

横向裂缝设置于距边缘500mm处，裂缝用木片来模拟，尺寸70mm×150mm×1mm,一道横向裂缝，多道横向裂缝设置于中心处相邻缝间距为50mm，尺寸70mm×150mm×1mm。

试件尺寸及裂缝设置如表1所示。

表1试件尺寸及裂缝设置

3实验结果分析

单面平测法通过不跨缝测量出超声波在混凝土中正常传播,然后与跨缝测量时的声时值进行比较,各个试块分析计算结果如下：

图11号试件计算裂缝深度与理论值比较

图33号试件计算裂缝深度与理论值比较

通过对实验数据分析计算得到以上各个试块裂缝深度实测值与理论值的比较图。综合以上分析图表知，所测得各个裂缝深度均在理论值附近上下波动，其中顶面正裂缝因为裂缝周围混凝土较均匀，计算所得裂缝深度平均值与理论值相比，误差较小，均在10%之内。

4结论

通过分析，可以看出混凝土内部由于是混合了砂、石子及几种水泥水化反应而生成的硅酸盐与碳酸盐，所形成的界面复杂，可使超声波在混凝土中的传播路径曲折交错，但是在无缺陷情况下，超声波在混凝土中传播的声时值基本随着测距的增大而增大的；而当存在裂缝时，超声波不得不采取“绕路”的方式来通过缺陷区域，这就造成了声时值的增大。另外通过对实验所得数据分析计算知,当裂缝设置在素混凝土试块顶面时，顶面裂缝试块的声时值较大。通过以上分析，表明通过超声波检测仪器也可以检测混凝土质量的优劣，是否密实等特征。

参考文献

[1]郭伟玲，刘军．超声波平测法检测混凝土裂缝深度[J].四川建筑科学研究，2014(6):91-93．

[2]王颖轶，左自波等．超声波法在检测导堤表面混凝土结构中的应用[J]．上海交通大学学报，2015(7):988-992．

[3]刘文田，张占锋．钢管混凝土质量超声波无损检测技术研究[J]．河南科学，2015(9):1587-1591．