超聲法檢測(cè)混凝土缺陷實(shí)驗(yàn)研究

魏玉升 王靜 陳建亮

摘 要：超聲波在混凝土中傳播過程中遇到裂縫，將產(chǎn)生反射、折射、繞射等物理現(xiàn)象，超聲波聲時(shí)延長(zhǎng)，根據(jù)聲時(shí)的變化推測(cè)裂縫的深度。在兩平行表面上對(duì)測(cè)時(shí)向混凝土構(gòu)件發(fā)送的超聲波的波型有縱波、橫波和面波。縱波的聲速最快，波幅最??；橫波的波速次之，波幅較大；面波的波速相對(duì)最小，波幅相對(duì)最大。接收到的波形圖中首波為幅度相對(duì)較小的縱波，隨后為波幅較大的橫波，最后為波幅最大的面波。利用超聲波檢測(cè)混凝土構(gòu)件裂縫深度的關(guān)鍵：一方面是確定首波的到達(dá)時(shí)間；另一方面是確定超聲波的類型。

關(guān)鍵詞：超聲波；缺陷；檢測(cè)技術(shù)

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料

攪拌機(jī)（容量75L～100L，轉(zhuǎn)速18r/min～22r/min）；磅秤（稱量50kg，感量50g）；天平（稱量5kg，感量1g）；量筒；拌板；拌鏟、盛器、抹布、鑷子，刀子，砂紙、坍落度桶，千斤頂、混凝土打磨機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)材料：水泥、沙，石子，水、木片、凡士林

檢測(cè)儀器采用由北京大地科技有限公司生產(chǎn)的DJUS-05非金屬超聲儀。

1.2 試件尺寸、裂縫設(shè)置及混凝土配比

實(shí)驗(yàn)需要制備兩種混凝土試塊，尺寸為150mm×150mm×1000mm。

橫向裂縫設(shè)置于距邊緣500mm處，裂縫用木片來模擬，尺寸為70mm×150mm×1mm， 由于頂面、底面與側(cè)面在澆筑時(shí)的振搗不同等因素影響，均會(huì)使混凝土澆筑側(cè)面、表面、底面的狀況略有不同。因此像這種跨中正裂縫分別要有頂面、底面、側(cè)面三種裂縫設(shè)置位置。試塊編號(hào)如下表1。

2 實(shí)驗(yàn)方法

分別采用單面平測(cè)與雙面斜測(cè)對(duì)試塊預(yù)制裂縫進(jìn)行檢測(cè)，其中單面平測(cè)分跨縫測(cè)量與不跨縫測(cè)量。平測(cè)檢測(cè)面可以選擇澆筑側(cè)面、表面、底面，因混凝土為多相混合材料，且澆筑時(shí)的振搗不同，均會(huì)使混凝土澆筑側(cè)面、表面、底面的狀況略有不同。平測(cè)時(shí)超聲波沿檢測(cè)面?zhèn)鞑ィ瑱z測(cè)面狀況不同必然會(huì)對(duì)超聲聲速產(chǎn)生影響。為分析不同檢測(cè)面對(duì)平測(cè)超聲聲速的影響，對(duì)同一混凝土試件的澆筑側(cè)面、表面、底面分別進(jìn)行超聲聲速的平測(cè)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

測(cè)點(diǎn)號(hào)

a1號(hào)試件

測(cè)點(diǎn)號(hào)

b2號(hào)試件

測(cè)點(diǎn)號(hào)

c 3號(hào)試件

綜合以上分析圖表知，所測(cè)得各個(gè)裂縫深度均在理論值附近上下波動(dòng)，其中頂面及底面正裂縫因?yàn)榱芽p周圍混凝土較均勻，計(jì)算所得裂縫深度平均值與理論值相比，誤差較小，均在10%之內(nèi)。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)證明，在無缺陷情況下，超聲波在混凝土中傳播的聲時(shí)值基本隨著測(cè)距的增大而增大的；而當(dāng)存在裂縫時(shí)，超聲波不得不采取“繞路”的方式來通過缺陷區(qū)域，這就造成了聲時(shí)值的增大。另外通過對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)分析計(jì)算知，當(dāng)裂縫設(shè)置在素混凝土試塊頂面及底面時(shí)，頂面裂縫試塊的聲時(shí)值基本高于裂縫在底面時(shí)的聲時(shí)值。通過以上分析，表明通過超聲波檢測(cè)儀器也可以檢測(cè)混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣，是否密實(shí)等特征。

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