超声法检测混凝土缺陷剖析.ppt

超声法检测砼缺陷 2011-09 一、概述 混凝土缺陷：内部不密实或空洞，外部蜂窝麻面、裂缝或损伤层 检测目的：查明混凝土缺陷的性质、范围及尺寸 检测方法： 机械波法：超声脉冲波、冲击脉冲波、声发射 穿透幅射法：x射线、γ射线、中子流 超声波介绍 在弹性介质中传播的振动叫弹性波，人耳可闻范围的弹性波为20-20000Hz，叫声波，低于此范围叫次声波，频率超过2万Hz,并不能引起听觉的弹性波叫超声波。 一、概述 超声法定义 指采用带波形显示的低频超声波检测仪和频率为20～250kHz的声波换能器，测量混凝土的声速、波幅和主频等声学参数，并根据这些参数及其相对变化分析判断混凝土缺陷的方法 在混凝土检测中的应用 非破损检测混凝土内部的空洞、离析 检测混凝土裂缝的深度 检测混凝土接触面的结合质量 检测混凝土表面的损伤层厚度 二、超声法检测的基本原理 （一）基本原理 利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。 （注：技术条件相同：指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致） 一、超声波法缺陷检测原理 假设混凝土中有一处缺陷，用超声法检测时，由于正常混凝土是连续体，超声波在其中正常传播。当换能器正对着缺陷时，由于混凝土连续性中断，缺陷区与混凝土之间出现界面（空气与混凝土）。在界面上超声波传播发生反射、散射与绕射。超声波用于混凝土缺陷评估的4个声学参数——声时（或波速）、振幅、频率和波形将发生变化。 二、超声波法声学参数的变化 声时（波速） 当超声波在传播路径上遇到缺陷时，超声波的传播有两种可能： 一是直接穿过缺陷介质，缺陷介质可能是空气、水或夹杂杂质的非正常混凝土，这些介质的共同特点是声速低； 二是超声波绕过缺陷与正常混凝土的界面传播。当超声波直接穿过缺陷，由于缺陷速度较混凝土低，在同样测距下传播时间要长，而绕过缺陷的传播路径比直线传播的路径长。 上述两种情况测得的声时都将比正常部位长。在计算测点声速时，总是以换能器间的直线距离L作为传播距离，因此有缺陷处的计算声速就减小。 二、超声法检测的基本原理 （二）声学参数 1. 声速 弹性模量↑,孔隙率↓,密实度↑,声速↑ 强度↑，声速↑ 混凝土内部有缺陷(孔洞、蜂窝)，声速↘ 超声波穿过裂缝传播，声速↘ 声速可以反映混凝土的性能与内部情况 二、超声法检测的基本原理 2. 振幅 指首波，即第一个波前半周的幅值，反映了接收到声波的强弱 强度↑，振幅↑ 内部有缺陷、裂缝，振幅↓ 振幅与仪器性能、耦合状况、测距大小均有关系，没有统一的度量标准，目前只作为同条件（同一仪器、同一状态、同一测距）下相对比较用 二、超声法检测的基本原理 3. 频率 超声波检测中，电脉冲激发出的声脉冲信号是复频超声脉冲波，包含了一系列不同频率成分 测距越远，高频成分衰减越多 混凝土内部缺陷及裂缝使主频下降 频率与仪器性能、耦合状况、测距大小均有关系，没有统一的度量标准，目前只作为同条件(同一仪器、同一状态、同一测距)下相对比较用 各频率成分通过频谱分析取得 二、超声法检测的基本原理 4. 波形 显示屏上显示的接收波波形 直达波、反射波、绕射波、纵波、横波、表面波等的综合反映 波形分析常集中于波前部的纵波 目前对波形的研究只能作一般的观察、记录 二、超声法检测的基本原理 5. 声速的测量方法 v=l/t, l为测距，t为声时 5.1 测距的测量方法 对测时，钢卷尺测量T、R间距离 平测时，钢卷尺测量T、R间净距离 5.2 声时的测读方法 游标测读 自动关门,适用于信号较强时测量 计算机自动寻找 二、超声法检测的基本原理 5.3 零读数t0的标定方法 仪器显示时间t1包含超声波在被测物体中传播时间t、延迟时间（电延迟、电声转换、声延迟）t0，t=t1-t0 直接相对法，适用于作为精度要求不高或测距较大情况下，夹心式换能器的t0标定 长短测距法，适用各类平面换能器t0标定 标准棒法 二、超声法检测的基本原理 6. 振幅的测量方法 直读法：固定发射电压、衰减器刻度及增益值，直接读取首波波谷（峰）距水平刻线的高度 衰减器法：固定发射电压、增益刻度，将首波高度衰减至某预定高度，此时从衰减器读得的dB值即为首波幅度的指标 二、超声法检测的基本原理 7. 频率的测量方法 测量周期法 f=1/4(t2-t1) =1/2(t3-t2) =1/(t4-t2) 一般取前一、二个周期的波形 三、超声波法检测混凝土缺陷 （一）混凝土裂缝深度检测 1. 平测法 1.1 适用范围 只有一个表面可供超声检测 裂缝深度不大于500mm 三、超声波法检测混凝土缺陷 1.2 检测步骤： 第一步，不