橋樑檢測——超聲脈衝波檢測混凝土缺陷和損傷的方法

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由於混凝土非勻質性，一般不能像金屬探傷那樣，利用脈衝波在缺陷界面反射的信號，作為判別缺陷狀態的依據，而是利用超聲脈衝波透過混凝土的信號來判別缺陷狀況。一般根據被測結構或構件的形狀、尺寸與所處環境，確定具體測試方法。常有的測試方法大致可分為以下幾種：

（1）平面測試（用厚度振動式換能器）

對測點：一對發射(T)和接收（R）換能器，分別置於被測結構相互平行的兩個表面，且兩個換能器的軸線位於同一直線上。

斜測點：一對發射和接收換能器分別置於被測結構的兩個表面，但兩個換能器的軸線不在同一直線上。

單面平測法：一對發射和接收換能器置於被測結構物同一個表面上進行測試。

（2）鑽孔測試（採用徑向振動式換能器）

孔中對測：一對換能器分別置於兩個對應鑽孔中，位於同一高度進行測試。

孔中斜測：一對換能器分別置於兩個對應鑽孔中，但不在同一高度而是在保持一定高程差的條件下進行測試。

孔中平測：一對換能器置於同一鑽孔中，以一定的高程差同步移動進行測試。

厚度振動式換能器置於結構表面，徑向振動式換能器置於鑽孔中進行對測和斜測。

超聲法檢測混凝土缺陷的主要影響因素

超聲波檢測混凝土缺陷，同超聲法檢測混凝土強度一樣，也受許多因素的影響。在工程檢測中，如不採取適當措施，盡量避免或減小其影響，必然會給測試結果帶來很大誤差。試驗和實踐證明，影響超聲測缺的主要因素有以下幾種：

（1）耦合狀態的影響

由於脈衝接收信號的波幅值，對混凝土缺陷反映最敏感，所以測得的波幅值(Ai)是否可靠，將直接影響到混凝土缺陷的檢測結果。對於測距一定的混凝土，測試面的平整程度和耦合劑的厚薄，是影響波幅測試值的主要原因，如果測試面的凹凸不平或粘附泥沙，便保證不了換能器整個輻射面與混凝土測試面的接觸，發射和接收換能器與測試面之間只能通過局部點傳遞脈衝波，使其大部分聲能被損耗，造成波幅不穩定。這些原因都會使測試結果不能反映混凝土的真實情況，使波幅測值失去可比性。因此，要求超聲測試必須具備良好的耦合狀態。

（2）鋼筋的影響

由於脈衝波在鋼筋中的傳播速度比在混凝土中快，在發射和接收換能器的連線上或其附近存在主鋼筋時，必然影響混凝土聲速測量值，其影響程度取決於鋼筋相對於測試方向的位置及鋼筋的數量和直徑。試驗表明，當鋼筋軸線垂直於測試方向，其影響程度取決於通過各鋼筋聲程之和Ls與測試距離L之比，對於聲速大於4000m/s的混凝土，Ls≦L/12時，鋼筋對混凝土聲速的影響較小，一般為1%~3%。當鋼筋軸線平行於測試方向，對混凝土聲速測值的影響較大，為避免這一影響，發射和接收換能器的連線必須離開鋼筋一定距離。

（3）水分的影響

由於水的聲速和聲阻抗率比空氣的聲速和聲阻率大許多倍，如果混凝土缺陷中的空氣被水取代，則脈衝波的絕大部分在缺陷界面不再反射和繞射，而是通過水耦合層穿過缺陷直接傳播至接收換能器，使得有或者無缺陷的混凝土聲速、波幅和頻率測量值的差異不明顯，給缺陷測試和判斷帶來困難。為此，在進行缺陷檢測時，要力求混凝土處於自然乾燥狀態。

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