浅谈如何提高超声法检测混凝土裂缝的准确性

浅谈如何提高超声法检测混凝土裂缝的准确性

王云川

重庆华盛检测技术有限公司  重庆  400700

摘要：高超声法是一种新型的非破坏性检测方法，适用于混凝土及其它材料的裂缝检测。相比传统的超声法，高超声法能够提供更高的分辨率和更广的频率范围，从而更加精确地检测混凝土裂缝情况。通过高超声探头对混凝土进行扫描，能够得到高分辨率的图像及谱图，从而快速、准确地检测出混凝土中存在的裂缝和损伤。同时，高超声法还能够检测裂缝的形态和尺寸等详细信息，有助于进一步分析裂缝的成因以及混凝土结构的安全性此外，高超声法还可以进行定量分析，并提供更加精确的评估指标，如裂缝的深度、长度和宽度等直接的物理量，从而在工程实际应用中具有很高的价值。

关键词：超声法检测；混凝土裂缝；准确性

混凝土是主要的建筑材料之一，广泛应用于各种建筑结构中。然而，由于混凝土材料自身的物理特性和周围环境的影响，混凝土结构存在着裂缝和损伤的风险，这些裂缝和损伤可能导致混凝土结构的失效、安全事故甚至威胁到人身安全。因此，为及时发现和修复混凝土结构的裂缝和损伤，非破坏性检测方法成为重要的研究领域。高超声法作为新兴的非破坏性检测方法，由于其高分辨率和高精度的特点，在混凝土结构裂缝检测中得到了广泛的应用。本文将对当前高超声检测技术在混凝土裂缝检测方面的应用进行探讨。

一、超声法检测混凝土裂缝的工程概况

超声波检测技术是一种非损伤性的试验方法，可用于测试混凝土中的裂缝和缺陷。这项技术可以非常有效地确定混凝土中的裂纹和缺陷的大小、位置、密度和方向。对于需要对混凝土结构进行修复或改进的工程来说，这种技术非常有用。超声波检测技术是通过在混凝土表面或内部传输高频声波，并接收反射回来的信号来实现的。这些信号可以帮助工程师了解混凝土结构的质量和完整性，尤其是裂缝和缺陷的情况。

在进行混凝土裂缝检测时，需要使用专门的设备，如超声波检测仪器和传感器。通常，检测过程会分为两个步骤：第一步是对混凝土表面进行扫描，以便确定裂缝的大致位置和数量；第二步是对混凝土内部进行扫描，以确定裂纹的深度和方向。当发现混凝土中有裂缝时，工程师需要根据具体情况来决定是否需要进行修复。如果裂缝较小且未影响结构的安全性和稳定性，可以不进行修复。但如果裂缝比较严重，可能需要进行修复以确保混凝土结构的稳定性和耐久性。

二、超声法检测混凝土裂缝

（一）检测原理

超声波检测混凝土裂缝的原理是利用声波在被测材料中传播并反射回来的现象，通过接收和分析反射波信号，可以确定混凝土裂缝的位置、大小、方向和形态。具体来说，超声波检测仪器会产生控制信号，将电能转化为声能，将能量输入被测物体中，经过不同介质的声束传播后，在遇到材料边界或内部缺陷时会发生反射，产生回波信号。探头接收回波信号，并对信号进行放大、滤波、增益等处理，然后将信号显示在屏幕上，工程师通过分析屏幕上显示出来的图像来判断混凝土是否存在裂缝[1]。在混凝土结构中，当超声波传播遇到材料中的裂缝或缺陷时，会发生反射和折射。根据反射和折射的特点，可在超声波图像上观察到信号强度下降或者干扰，从而识别出混凝土中的裂缝。

（二）检测方法

超声波检测混凝土裂缝的主要方法有以下几个步骤：

1.准备工作：首先需要准备好超声波检测仪和相应的探头。然后对被测混凝土结构进行表面清洁，使得探头能够直接贴合在被检材料的表面，保证检测精度。

2.校准探头：超声波探头在进行检测之前需要进行校准，以保证其输出信号的准确性。校准探头时需要用一个标准样品板进行测试，以测试探头输出信号的灵敏度和线性范围。

3.检测：将探头放置于待测点上，并逐一扫描整个被测混凝土结构，利用设备生成图像或波形图，检查是否存在裂缝。

4.分析数据：通过观察波形图或图像来判断是否存在裂缝、确定裂缝的类型、尺寸和位置等。需要特别注意的是波形图分析技巧是深入了解混凝土性质和裂缝原理的重要手段，并能充分发挥超声波探伤的微小反应检测特性。

5. 处理结果：根据检测结果确定是否需要采取修复措施，并对裂缝进行标记和记录。

需要注意的是，超声波在混凝土中的传播距离受到材料的损伤、尺寸和性质等影响。混凝土没有无限大的厚度，因此有可能存在超声波无法到达的深层位置。为了提高检测的准确性，在对较厚混凝土结构进行检测时，需要采用多点法，即将探头沿混凝土表面移动并多次扫描同一区域，以确认裂缝位置[2]。

（三）检测设备

超声检测混凝土裂缝的主要设备是超声波探伤仪，根据不同的应用需求和检测要求，超声波探伤仪可以有不同的型号和规格。一般的超声波探伤仪包括发射器、接收器、探头、放大器、数字显示屏等部件，其中，发射器主要用于发射超声波，探头则负责将超声波传入混凝土中，接收器则用于接收从混凝土中反射回来的信号。放大器可以放大接收到的信号，使其达到合适的级别，数字显示屏则负责显示测试结果。

三、超声法检测混凝土裂缝判断

（一）裂缝深度确定

超声波检测混凝土裂缝时，可以通过反射和折射的特性来确定裂缝的深度。当超声波从探头发射出去后进入到混凝土内部时，会遇到材料中的不同界面，从而会发生反射或折射。当超声波与材料中的空洞、裂缝等界面相遇时，一部分能量就会被反射回来，这样形成一个回波信号。根据回波信号的到达时间和速度，就可以确定裂缝所在深度。

（二）裂缝宽度计算

超声波法检测混凝土裂缝宽度的计算通常可以利用反射和透射信号之间的时间差，结合超声波在混凝土中的传播速度来实现。需要注意的是，超声波传播速度会受到混凝土材料的密度、潮湿程度、温度等因素的影响，需要进行修正，同时，在实际操作过程中，裂缝宽度的计算结果还需要进行修正和验证，以提高检测精确度[3]。

四、超声法检测混凝土裂缝检测结论

超声法检测混凝土裂缝可以通过观察超声波的反射和透射信号来确定裂缝位置、长度和宽度等指标，并可据此得出混凝土结构的裂缝检测结论。一般情况下，混凝土结构裂缝的检测结论会根据裂缝长度、宽度、位置及延伸情况进行评估。具体来说，当裂缝长度较短、宽度较窄、数量较少、且不影响结构强度和稳定性时，常常判定为裂缝属于正常范围，无需修补处理，但需要做好监测记录和维护保养工作。而如果裂缝较长、宽度较宽、数量较多、严重影响结构强度和稳定性时，则需要采取相应的修理措施。

此外，还应结合混凝土结构的设计参数、使用环境、年限等综合因素对裂缝情况进行综合分析。如果发现混凝土结构裂缝情况比较严重，影响使用安全和效果时，应及时进行采取措施，以确保人员和财产安全。

结语

综上所述，高超声法作为一种新兴的非破坏性检测方法，在混凝土结构的裂缝检测中具有广阔的应用前景。通过对其工作原理、优势以及应用案例的研究，可以得出结论：高超声法具有高精度、高分辨率、非接触式检测等特点，能够提供更加完整和精确的裂缝信息，有效地评估混凝土结构的安全性和损伤程度。

高超声法已经为混凝土结构的安全性评估提供了一种可靠的非破坏性检测手段，未来的研究方向应该集中在高超声技术在混凝土结构监测中的应用，进一步深入研究高超声检测算法和信号处理方法，提高检测灵敏度和准确度，为确保混凝土结构的安全运行提供更加可靠、稳定和经济的检测手段。

参考文献

[1]马健维. 浅谈如何提高超声法检测混凝土裂缝的准确性[C]//中国电力技术市场协会.2022年电力行业技术监督工作交流会暨专业技术论坛论文集.[出版者不详],2022:1716-1718.

[2]高庆国.混凝土裂缝检测中超声平测法的运用[J].新型工业化,2022,12(08):94-97.

[3]周庆婷,靳昊.超声平测法在混凝土裂缝检测中的应用[J].居舍,2020(12):67.