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课题论文 课题名称 检测技术在模具中的应用 系 部 材 料 工 程 系 专 业 材料成型及控制工程（模具方向） 班 级 KT933-2 姓 名 姜天闻 学 号 20099330205 指导教师签名（校内） 2013 年 4 月 29 日 超声波检测技术在混凝土结构检测中的应用【摘 要】 对超声波无损检测的特点做了相应的论述，并阐述了其作为无损评定所具有的优越性和影响测强的因素。介绍了超声无损检测混凝土裂缝深度及其内部空洞常用的无损检测方法。 【关键词】 超声检测、优缺点、裂缝检测 、缺陷检测 超声法测强采用单一声速参数推定混凝土强度。当影响因素控制不严时，精度不如多因素综合法，但在某些无法测量回弹值及其他参数的结构或构件（如基桩、钢管混凝土等）中，超声法仍有其特殊的适应性。 声速即超声波在混凝土中传播的速度。它是混凝土超声检测中一个主要参数。混凝土的声速与混凝土的弹性性质有关，也与混凝土内部结构（孔隙、材料组成）有关。不同组成的混凝土，其声速各不相同。一般说来，弹性模量越高，内部越是致密，其声速也越高。而混凝土的强度也与它的弹性模量、它的孔隙率（密实性）有密切关系。因此，对于同种材料与配合比的混凝土，强度越高，其声速也越高。若混凝土内部有缺陷（孔洞、蜂窝体），则该处混凝土的声速将比正常部位低。当超声波穿过裂缝而传播时，所测得的声速也将比无裂缝处声速有所降低。总之，混凝土声速值能反映混凝土的性能及其内部情况。 这里指的波形第指在显示屏上显示的接收波波形。当超声波在传播过程中碰到混凝土内部缺陷、裂缝或异物时，由于超声波的绕射、反射和传播路径的复杂化，直达波、反射波、绕射波等各类波相继到达接收换能器，它们的频率和相位各不相同。这些波的叠加有时会使波形畸变。因此，对接收波波形的分析、研究有助于对混凝土内部质量及缺陷的判断。鉴于波形的变化受各种因素的影响，目前对波形的研究只能作一般的观察，记录。 这里还要说明的是，通常所用的纵波换能器所发射的超声脉冲波不仅有纵波成分也有横波成分，即便是较纯的纵波，在通过混凝土内各声学界面后也有部分转化为横波。因此，接收到的一串波形中，既有纵波也有横波。若邻近表面测量时，还有表面波。但是由于横波与表面波传播速度较纵波慢，所以在首波之后一定时刻才出现并和纵波的后续波叠加在一起。如果波形分析与研究也包括了这一部分，那么情况将更为复杂，所以，通常的波形分析与研究大多集中于波前部的纵波，而且最好是不受边界影响的直达纵波。 冰的 V=3.50km/s）。 粗集料种类 回归方程 卵石 1.8 碎石 26.1 表2：细骨料与回归方程 细集料种类 回归方程 中砂 24.0 特细砂 16.7 每立方米混凝土中骨料用量的变化、颗粒组成的改变对混凝土强度的影响要比水灰比、水泥用量及标号的影响小得多，但是，粗骨料的数量、品种及颗粒组成对超声波传播速度的影响却十分显著，甚至稍微增加一些碎石的用量或采用较高弹性模量的骨料，敏感性最强的是超声脉冲的声速。比较水泥石、砂浆和混凝土三种试体的超声检测，在强度值相同的情况下，混凝土的超声脉冲声速最高，砂浆次之，水泥石最低。差异的原因主要是超声脉冲在骨料中传播的速度比混凝土中传播速度快。声通路上粗骨料多，声速则高；反之，通路上粗骨料少，声速则低。 由于施工不慎混凝土未捣实、施工中因温度变形和干燥收缩、早期施工过载以及混凝土承载后产生的受力损伤等都会形成裂缝，利用超声仪可以检测出上述裂缝的开展深度及以后的开展情况，其所用的方法主要包括双面检测法和单面检测法。 图1：双面检测示意图 4.1.2 单面检测法 单面检测法是当构件的截面很大或只有开裂的一个表面能够安放探头时沿面检测裂缝的一种方法。公路桥梁上的主梁裂缝由于条件的限制，其探测基本上也以单面法为多。对于单面检测法，最常用的方法要算tc—to法和BS4408标准方法，另外的方法还包括表面波的传播声时测量裂缝深度、利用超声波首波相位变化的方法检测裂缝深度、冲击回波法检测裂缝深度等，这里主要介绍一下tc—to法。如图2所示，首先在裂缝附近完好的表面，选择一定的长度工作为校准距离，设这段距离为2a，在这段距离的两端安放探头，测出声波通过2a的时间为tc，再将发射与接收探头安放在裂缝两侧，并使两个探头至裂缝的距离都为a,测得通过裂缝处声波的传播时间：tc，如果裂缝与表面正交，以声波通过前后两处混凝土所传播的速度相等为条件，很容易推导出混凝土裂缝深度的计算公式： d = a[(tc/to)2–1 ]0.5 图2：单面检测示意图 在《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21：2000)中对上述的tc—to法加以了