电子工程师职称论文超声波在混凝土结构检测中的应用

　　摘要：简单介绍了超声波在结构混凝土检测中的应用，主要分为强度检测和内部缺陷检测，并通过天津某住宅小区的工程实例加以说明。

　　关键词：超声波;混凝土检测;混凝土缺陷

　　前言

　　混凝土结构是现今中国应用最多的建筑形式，庞大的施工量也表明质检工作的重要性，但由于混凝土的配料、搅拌、成型、养护等每一个环节都会影响最终混凝土结构的质量。同时用试件在实验室测得的混凝土强度性能指标，往往与实际中的结构混凝土性能有所差别。所以相较之下混凝土结构的现场检测技术的直观性，可靠性的优势便表现出来。

　　混凝土结构现场检测分为强度检测和缺陷检测两个方向，强度现场检测从所采集的数据上看可分为直接检测法和间接检测法，从对构件影响的角度又分为非破损检测、微破损检测和综合法检测。强度检测方法包括回弹法、钻芯法、超声波法、超声回弹综合法、钻芯回弹综合法等;混凝土缺陷检测的方法包括超声波法和雷达法。

　　一、超声波的实际应用

　　在以上这些方法中，较之回弹法和钻芯法超声波具有穿透性强、不破坏结构、定向性好、能同时检测到构件强度及缺陷的特点。下面简单介绍一下有关超声波的一些检测方法。

　　1.超声波检测混凝土强度：

　　正如前文里所说，混凝土强度的检测可分为直接检测和间接检测，直接检测顾名思义就是通过检测可直接获得结构混凝土的抗压强度，而间接检测是通过一个或是多个与结构混凝土强度相关的参数，通过建立测强曲线，间接获得其强度的检测方法。

　　此种方法是以超声波在混凝土中传播的声速与混凝土强度的相关性为理论基础的。理论证明，混凝土的某些力学参数与声速有如下关系

　　其中，V为超声波在混凝土中传播的波速;ρ为混凝土的密度; υ为混凝土的泊松比。[1]

　　所以，理论上我们可以通过实验用回归方程建立一条反映混凝土强度与超声波声速的关系的曲线，这条曲线就能作为超声波检测混凝土强度的依据。但是由于影响混凝土强度的客观因素较多，例如材料的配合比、原材料的品种、混凝土的龄期、检测时的环境因素等都会影响到超声波测强的精度和可靠性，当差异较大时甚至会直接质疑测强曲线的适用性。所以超声波法检测结构混凝土强度还有待进一步的研究。笔者认为必要时可以结合直接检测法建立修正系数或修正量对测强曲线进行修正来提高检测精度和可靠性，但需要大量实验和数据支持。

　　2.超生回弹综合法检测混凝土强度：

　　回弹法是通过混凝土表面硬度间接测得混凝土强度，却无法了解到混凝土内部质量。而超声波却不同，它在结构混凝土中的传播速度可以反映混凝土内部的质量，混凝土强度较低时波速随强度变化较大，混凝土强度较高时随着强度的改变波速的变化则不十分明显。超声回弹综合法即是将以上两种方法的结合，通过实验回归分析，波速一回弹值与混凝土强度之间的曲线方程为：

　　其中α为常数项，b、c为回归系数v为超声波速，R为回弹值，此曲线即为测强曲线。

　　需要注意的是当结构或构件所采用的材料及其龄期与制定测强曲线所采用的材料及其龄期有较大差异时，需要用同条件立方体试件或从构件测区中钻取的混凝土芯样试件的抗压强度采用修正系数法进行修正。[2]

　　3.超声法检测混凝土缺陷：

　　超声法检测混凝土缺陷的原理为通过测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度、首波波幅及接收信号主频，并根据这些参数在混凝土中的异常变化判定结构或构件混凝土内部不密实区的位置、范围、裂缝深度、表层损伤厚度等。

　　采用超声法检测混凝土内部缺陷时需要注意的是混凝土表面需要干燥、平滑、清洁，含水或表面不平整均对结果有影响，同时均匀性差的混凝土可能导致结果的误差很大或是错误的结果。

　　二、工程实例

　　1.工程概况

　　天津市某住宅小区所有楼体均为砖混结构6层建筑，檐口高度18.50m。因该小区部分楼栋混凝土构造柱存在局部漏振、蜂窝孔洞及开裂现象，为此开发商委托有关鉴定检测单位对该住宅小区113号楼、95号楼、83号楼、78号楼部分户室内构造柱构件的实体质量进行鉴定检测。并以此作为进一步处理方案的依据。该小区住宅楼平面如图1所示。

　　2现场鉴定检测情况.

　　经检查113号楼1门502室北侧卧室门口部位一根构造柱构件，在距地面0.94m高度部位存在一条水平裂缝，抽查部位最大裂缝宽度约为0.2mm。采用超声回弹综合法检测该构造柱构件强度。布置测区如图2所示，每个测区布置3个测点采用对测法进行超声测试，并根据公式 计算出该测区的混凝土中声速代表值，每个测区分别在超声波的发射面和接收面各弹击8个点。根据声速代表值及回弹代表值查表得出测区混凝土抗压强度换算值分别为：26.4MPa、26.2MPa、26.5MPa、24.1MPa、29.8MPa。取最小值24.1MPa为构件砼抗压强度推定值，满足设计混凝土强度等级C20的要求。经采用钢筋探测仪对该构造柱的单侧纵筋根数及箍筋间距进行检测，检测结果表明：所抽测构造柱构件的单侧纵筋根数实测值为2根，箍筋间距实测平均值为100mm(柱端)、200mm(柱中)，均满足设计及施工质量验收规范的相关要求，故可排除构件砼强度及钢筋配置存在问题。

转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/yingyongdianzilw/6503.html