第7章 混凝土的超声波探伤

混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土强度的超声波检测水泥净浆声速换算法水泥砂浆声速换算法混凝土强度的回弹-超声综合检测混凝土强度的半破损法检测钻芯法半破损法与无损法的结合使用上次课主讲内容混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土的超声波探伤超声探伤在混凝土结构中的应用混凝土钻孔灌注桩的质量检测本次课主讲内容混凝土无损检测混凝土的超声波探伤概念所谓混凝土探伤，就是以无损检测为手段，确定混凝土内部缺陷的存在，大小、位置和性质的一项专门技术。混凝土探伤的无损检测技术超声波法射线法射线法因穿透能力有限，以及操作中需解决人体防护等问题，在我国使用较少。目的最有效的方法是超声波法。混凝土探伤的概念及技术混凝土无损检测混凝土的超声波探伤射线法利用X射线或γ射线在穿透被检物各部分时强度衰减的不同﹐检测被检物中缺陷的一种无损检测方法。混凝土探伤的概念及技术X射线探伤机混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土缺陷混凝土结构物，有时因施工管理不善或受使用环境及自然灾害的影响，其内部可能存在不密失或空洞，其外部形成蜂窝麻面、裂缝或损伤层等缺陷。这些缺陷的存在会不同程度地影响结构承载力和耐久性，需采用有效的方法查明混凝土缺陷的性质、范围及尺寸，以便进行技术处理。混凝土的超声波探伤（检测混凝土的缺陷）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土超声探伤采用以下四点作为判别缺陷的基本依据：根据超声波在混凝土中遇到缺陷时的绕射现象，按声时及声程的变化，判别和计算缺陷的大小；根据超声波在缺陷界面上产生反射，因而到达接收探头时能量显著衰减的现象判断缺陷的存在及大小；根据超声波各频率成分在遇到缺陷时被衰减的程度不同，因而接收频率明显降低，可判别内部缺陷；根据超声波在缺陷处的波形转换和叠加，造成接收波形畸变的现象判别缺陷。混凝土超声探伤的基本原理混凝土无损检测混凝土的超声波探伤1混凝土中不密实区和空洞的检测2混凝土裂缝深度的探测3混凝土厚度的检测4混凝土损伤层的检测5混凝土质量的检测超声探伤在混凝土结构中的应用混凝土无损检测混凝土的超声波探伤测试方法对测法适用于具有两对相互平行的构件检测。检测时将换能器置于相互平行测试面的对应测点上，逐点测读声时、波幅和主频值。根据某些测点数据存在的异常，判断缺陷的位置和范围。1混凝土中不密实区和空洞的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤测试方法斜测法适用于具有一对相互平行的构件检测。测试步骤同对测法。1混凝土中不密失区和空洞的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤测试方法斜测法（试验课内容）检测混凝土梁的不密实区1混凝土中不密失区和空洞的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤数据处理及不密实区判断（数理统计法）在已测得的测点中首先按数值大小排列x1＜x2＜x3＜…＜xn…，设xn可疑，删除xn后的数据；利用未删除数据（x1~xn）计算声时平均值、标准差、建立判据；1混凝土中不密失区和空洞的检测nxmix122nmnxSxixxxSmX10混凝土无损检测混凝土的超声波探伤数据处理及不密实区判断（数理统计法）在未删除数据中，如最后数据异常（xn＞x0），删除该数据，取次后的数据（x1~xn-1）再判断，..，直至余下的数据全部正常。如最后一个未删除数据正常，在已删除数据中，再取最后删除的数据判断，如异常，取次后删除的数据再判断，..，直至余下的已删除数据全部异常。1混凝土中不密失区和空洞的检测1nxmix2)1(22nmnxSxix混凝土无损检测混凝土的超声波探伤检测方法发射及接收探头的布置如图所示。在探测时首先在缺陷附近(图)的a位置，测出无缺陷混凝土的声时值，并按厚度算出声速c(取数点的平均值)，然后将探头移入缺陷区，并找到声时最长的一点，该点即为缺陷垂直于两探头连线平面的“中心”位置，然后测读出声时值。这时的声时值为声波绕过缺陷所需的时间。混凝土内部空洞尺寸估算混凝土无损检测混凝土的超声波探伤估算方法混凝土内部空洞尺寸估算混凝土无损检测混凝土的超声波探伤穿透法当垂直于裂缝的构件断面不大时，可在平行于裂缝的两侧面上用穿透法进行探测。探测时将探头沿构件侧面逐点移动，当两探头连线未与裂缝平面相交时，声时不变，两者相交后声时逐渐拉长。2混凝土裂缝深度的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤平测法当结构物断面很大，无法在侧面用穿透法测量时，可用开口垂直裂缝的深度平测法探测，其探测与判断方式可采用下图示的方式。2混凝土裂缝深度的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤原理在混凝土构件中传播的弹性波，当遇到两种不同介质的分界面时，弹性波将产生入射、折射和反射的物理现象。超声脉冲速度法是利用弹性波在两种介质分界面上的反射效应来测量介质的厚度。在均质各向同性或近似均质各向同性介质中，两个刚性相联接的固体半空间的平滑的分界面上，倾斜地入射平面纵波，倾斜的弹性波的部分能量将被反射，检测反射纵波在介质中的传播时间，或者捡测反射纵波和横波在介质中传播所产生的时差，均可计算介质的厚度。3混凝土厚度的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤3混凝土厚度的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤原理超声波在浅层受到损伤的混凝土中传播时，传播时间t1和t2是在疏松混凝土内，沿着不同的路径传播的两种情况。t1——沿损伤混凝土传播的时间；t2——穿过损伤层，沿着未损伤层再穿过损伤层的时间；4混凝土损伤层的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤原理当发射、接受换能器间距较近时，则有：t1t2。但是在发射和接受换能器间距增大到一定距离l0时，情况就发生了变化。穿过损伤层，沿着未损伤层再穿过损伤层的声波，比穿过损伤层的声波先前或同时到达，即：t2≤t1。4混凝土损伤层的检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤深孔法这种方法一般用来检验浇注在地下的大体积构件，如钻孔灌注桩等。在浇注混凝土时，在桩径相对的两侧，埋设两根测管。发射和接收换能器分别放入两根管内，管中充满流动性的油类或水作为耦合剂。5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤以钻孔灌注桩的完整性声波检测为例。按承载方式，钻孔灌注桩可分为端承桩摩擦桩按混凝土的灌注方式而言，钻孔灌注桩可分为水下灌注干孔灌注5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤以钻孔灌注桩为例5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）钻孔灌注桩的施工工序埋设护筒制备泥浆钻孔钢筋笼入孔灌注水下混凝土清孔混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）护壁套筒混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）泥浆池混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤5混凝土质量的检测（深孔法检测桩基的完整性）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤关于灌注桩完整性的概念桩是构筑物基础中的柱状构件。它的作用在于穿过软弱的可压缩性土层，把来自上部结构荷载传递到更密实、更坚硬、可压缩性较小的土壤或岩石上。桩在工作时要承受复杂的荷载，桩的质量将对整个结构物的安全起决定性作用。灌注桩在工地条件下，现场灌注成桩，施工工艺较为复杂，影响灌注质量的因素较多，极易形成各种缺陷而影响桩身的完整性。据统计，现场灌注桩施工中桩身混凝土出现缺陷的概率约为15%—20%。5混凝土质量的检测（钻孔灌注桩的完整性检测）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤关于灌注桩完整性的概念所谓灌注桩的完整性是指桩身混凝土质量均匀，无全断面断裂及影响断面承载面积或导致钢筋外露的明显缺陷。据研究，混凝土灌注桩完整性不合格的概率高于承载力不合格的概率。换而言之，在设计无误的前提下，完整性合格的桩，承载力一般都能满足要求。而承载力合格的桩，完整性不一定能满足要求，其耐久性也不一定能满足要求。5混凝土质量的检测（钻孔灌注桩的完整性检测）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测水下灌注桩的常见缺陷断桩局部截面夹泥或颈缩分散性泥团及“蜂窝”状缺陷集中性气孔桩底沉渣桩头混凝土低强区混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测干孔灌注桩的常见缺陷混凝土层状离析或断桩局部夹泥或“蜂窝”状缺陷局部严重离析桩底沉渣混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测检测桩基完整性的主要方法钻芯法超声波法（深孔法）低应变动测（反射波法）混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测检测桩基完整性的主要方法超声波法混凝土灌注桩超声检测法是在桩内预埋若干根平行于桩的纵轴的声测管道，将超声探头通过声测管直接伸入桩身混凝土内部进行逐点，逐段探测。其基本原理与上部结构构件的超声探伤原理相同，即根据超声脉冲穿越被测混凝土时传播时间、传播速度及能量的变化反映缺陷的存在，并估算混凝土的抗压强度和质量均匀性。混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测灌柱桩的超声检测法检测方式双孔检测单孔检测桩外孔检测判断灌注桩混凝土强度等级及均匀性的物理参量声速衰减值推定强度的统计参数混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测灌注桩超声检测法的检测装置超声探头测桩所用的探头应是柱状径向振动的换能器超声仪探头升降装置桩内预埋的声测管混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测增压式径向换能器1-增压管；2-压电体；3-密封层超声探头混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测声测管的布置方式混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测声测管的安装方法a)钢管的套接；b)波纹管的套接1-钢筋；2-声测管；3-套接管；4-箍筋；5-密封胶布混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测超声波检测管混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测双孔检测方式a)双孔平测；b)双孔斜测；c)扇形扫测1-声测管；2-超声检测仪；3-发射探头；4-小接收探头混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测单孔检测方式1-超声仪；2-一发双收探头混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测桩外孔检测方式a)检测示意图；b)“声时—深度”曲线；c)“波幅一深度”曲线1-声测管；2-超声仪；3-发射探头；4-接收探头单孔检测方式混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测缺陷范围的确定混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测缺陷范围的确定混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测检测桩基完整性的主要方法钻芯法钻芯法是利用工程地质钻机在桩身混凝土中钻一竖向勘探孔，可取出芯样观察和检测不同高程混凝土的质量状况，也可依靠仔细地监视钻进速率和水中带出的钻渣的颜色和成分来判别混凝土质量。钻芯法虽然直观可靠，但价格昂贵、工程量大，一般不使用。混凝土无损检测混凝土的超声波探伤混凝土灌注桩完整性检测检测桩基完整性的主要方法低应变动测（反射波法）反射波法是根据桩头受到一次竖向冲击后，冲击波在桩身混凝土中向下传播时，遇到缺陷内界面或桩的底面发生反射而返回桩顶的时间、相位、幅值、频率等来判断缺陷的类型、位置的一种方法。该法也可对桩长进行核对，根据波的传播速度对混凝土强度做出总体的粗略估计。该法由于简便易行、使用较广，但它主要依靠反射波进行间接判断。信号较弱或遇