公路工程混凝土構(gòu)件裂縫的超聲波單面平測法研究

汪傳勝

摘 要：改革開放以來，公路工程一直是我國重要發(fā)展的項(xiàng)目之一?；炷潦枪饭こ讨械闹饕牧?，具有高強(qiáng)耐久環(huán)保的特點(diǎn)，但由于施工不當(dāng)、外力沖撞和自然災(zāi)害等客觀原因，致使混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生安全隱患。本文詳細(xì)分析了公路工程混凝土構(gòu)件裂縫出現(xiàn)的原因，并以為實(shí)例，探討超聲波單面平測法。

關(guān)鍵詞：公路工程;混凝土構(gòu)件裂縫;超聲波檢測;單面平測法

公路工程使交通變得更加便利，是連接農(nóng)村與城鎮(zhèn)的紐帶，讓農(nóng)村生產(chǎn)發(fā)展水平得以改善，提高了人們的生活水平，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。要及時(shí)檢測公路狀況，保證這條紐帶正常使用。因此，利用超聲波單面平測法檢測公路工程混凝土構(gòu)件裂縫是必不可少的。

1 公路工程混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫原因

公路工程中混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的原因主要有混凝土配比有偏差、施工不當(dāng)、自然因素和外力沖撞等。

第一，混凝土是指將水泥、水、砂、石子、化學(xué)外加劑和礦物摻合料按一定配比混合，經(jīng)過均勻攪拌而成的人造石材。不同工程所需混凝土類型不同，配比也不同，若在公路工程中混凝土按照其他配比進(jìn)行調(diào)配，由其制作的混凝土構(gòu)件荷載能力弱，在公路正式投入使用后，車輛在上面行駛，混凝土構(gòu)件極易產(chǎn)生裂縫。

第二，公路工程大多都是露天工作，在天氣炎熱的狀況下，部分作業(yè)人員在施工過程中比較懶散，出現(xiàn)施工不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件在后期出現(xiàn)裂縫。

第三，我國夏季是光照最強(qiáng)也是雨水天氣最多的季節(jié)。在陽光照射下，路面會(huì)發(fā)生干燥收縮的情況;下雨時(shí)，雨水會(huì)沒過路面，致使路面變得潮濕，這樣一冷一熱，一干一濕，裂縫便在混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生。

第四，修建公路是為了交通便利，各類型車輛都在路面上行駛。大型車輛自身體積大，再加上運(yùn)送貨物的重量，總質(zhì)量可達(dá)到十四噸以上。混凝土構(gòu)件雖然承重力較強(qiáng)，但總是被重力壓迫也會(huì)使其遭受破壞，因此，大型車輛經(jīng)常行駛的路段混凝土構(gòu)件易出現(xiàn)裂縫。此外，在大型車輛運(yùn)送貨物時(shí)，由于貨物重量大，在剎車或轉(zhuǎn)彎過程中因?yàn)閼T性意外掉落在路面上，路面受到大力撞擊也易導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。

2 超聲波單面平測法原理

超聲波單面平測法是指利用超聲波在混凝土構(gòu)件中傳播產(chǎn)生的波動(dòng)來判斷其中是否出現(xiàn)裂縫及裂縫深淺的方法，包括不跨裂縫的聲時(shí)測線和跨裂縫的聲時(shí)測線。

2.1 不跨裂縫的聲時(shí)測線

把兩個(gè)換能器放在裂縫的同一側(cè)，通過不斷縮短兩個(gè)換能器的內(nèi)間距來獲取不同聲時(shí)，并繪制“時(shí)-距”坐標(biāo)，故而了解裂縫情況。

2.2 跨裂縫的聲時(shí)測線

把兩個(gè)換能器對(duì)稱放在裂縫的兩側(cè)，通過不斷縮短兩個(gè)換能器的內(nèi)間距來獲取不同聲時(shí)，按照公式計(jì)算裂縫深度[1]。

3 超聲波單面平測法檢測公路工程混凝土構(gòu)件裂縫實(shí)例

3.1 工程概況

以某公路工程為例，該公路工程施工長度約為1 600米，分為160跨，每跨由10件混凝土構(gòu)件組成。該構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)為高級(jí)，安全性能為一級(jí)。現(xiàn)該公路工程第四跨與第五跨混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，利用超聲波單面平測法檢測該構(gòu)件裂縫深度與寬度。由于該路面表層涂有防火材料，檢測前工作人員除掉部分防火材料，確保超聲波能夠穿透混凝土，測到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。放置換能器時(shí)避開鋼筋的影響，并在換能器表面涂抹耦合劑，使其與混凝土表面完全貼合，測距以換能器內(nèi)間距從長到短為基準(zhǔn)。檢測結(jié)果為該路段混凝土構(gòu)件裂縫深度為35毫米，寬度為41.7毫米。

3.2 不同檢測方法的選擇

第一，當(dāng)預(yù)估混凝土構(gòu)件裂縫深度小于等于60厘米且混凝土構(gòu)件裂縫路段有且僅有一個(gè)可測表面時(shí)，采用超聲波單面平測法進(jìn)行檢測，按照不跨縫聲時(shí)測線和跨縫聲時(shí)測線躲避鋼筋布置超聲測點(diǎn)，以不同的內(nèi)間距進(jìn)行檢測。

第二，當(dāng)預(yù)估混凝土構(gòu)件裂縫深度大于60厘米且裂縫出現(xiàn)在混凝土構(gòu)件側(cè)面時(shí)，采用鉆孔壓水檢查法進(jìn)行檢測。在裂縫兩側(cè)同時(shí)鉆孔，并向孔中注水，首先一級(jí)加壓，觀察裂縫是否漏水，若裂縫漏水則表明裂縫已到達(dá)鉆孔深度，檢查結(jié)束;若裂縫沒有漏水則繼續(xù)加壓，裂縫漏水表明裂縫已到達(dá)鉆孔深度，檢查結(jié)束。

由于鉆孔壓水檢查法應(yīng)用限制較多，所以大部分混凝土構(gòu)件裂縫檢測都采用超聲波單面平測法，檢測過程更方便快捷，對(duì)原有路面的傷害也最輕。

3.3 超聲波單面平測法應(yīng)用中存在問題及解決辦法

超聲波單面平測法在檢測裂縫中是應(yīng)用最多的方法之一，專家也經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)最終總結(jié)出超聲波單面平測法的計(jì)算公式，但是在實(shí)際操作過程中，超聲波單面平測法仍存在著一些問題，具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（1）超聲波單面平測法的計(jì)算公式是在混凝土構(gòu)件裂縫與路面達(dá)成90度的情況下制定出來的，但混凝土構(gòu)件裂縫的產(chǎn)生在實(shí)際中并不是與路面垂直，而是與路面成斜角關(guān)系，并且裂縫的走向是曲折的，導(dǎo)致超聲波回傳的數(shù)據(jù)不一致，嚴(yán)重影響測量精準(zhǔn)度。而且目前超聲波單面平測法只能檢測深度小于等于60厘米的裂縫，超過60厘米深的裂縫應(yīng)用此方法檢測也會(huì)出現(xiàn)檢測結(jié)果不標(biāo)準(zhǔn)的情況。

（2）在跨縫聲時(shí)測線方法中，超聲波單面平測法的計(jì)算公式的使用前提是兩個(gè)換能器分別在混凝土構(gòu)件裂縫兩側(cè)并且要求換能器位置是對(duì)稱的，但在實(shí)際檢測中，由于出現(xiàn)裂縫位置等客觀原因，兩個(gè)換能器無法保證一直對(duì)稱，因而最終計(jì)算結(jié)果會(huì)與實(shí)際出現(xiàn)偏差。

（3）部分公路工程如橋梁等，路面結(jié)構(gòu)中除了混凝土外還有鋼筋，在超聲波單面平測法進(jìn)行檢測時(shí)，超聲波易直接通過鋼筋傳播，而超聲波在鋼筋的傳播速度是混凝土傳播速度的1.5倍左右，使最終計(jì)算結(jié)果與實(shí)際偏差較大。如果鋼筋與超聲波呈九十度，影響較小，可以忽略不計(jì);若鋼筋與超聲波平行，影響較大，所以在檢測時(shí)，要盡量避開鋼筋。

（4）混凝土的基本組成部分是水泥，水泥中易產(chǎn)生氣泡，當(dāng)外力撞擊路面或者受到冷熱溫度的影響時(shí)，這些氣泡會(huì)膨脹或者收縮，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。此時(shí)由于混凝土內(nèi)部氣泡處于非正常狀態(tài)，導(dǎo)致超聲波單面平測法檢測的結(jié)果不準(zhǔn)確。

對(duì)于上述四個(gè)問題，相應(yīng)給出了解決措施：

（1）加深對(duì)于混凝土構(gòu)件裂縫與路面成夾角方面的研究，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算，得出新的計(jì)算公式，使工作人員在現(xiàn)場勘查裂縫后，根據(jù)裂縫存在形態(tài)選擇合適的計(jì)算公式算出裂縫深度，對(duì)后續(xù)修補(bǔ)工作提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

（2）針對(duì)超聲波單面平測法深度限制的問題，要通過科學(xué)技術(shù)突破限制，讓這種對(duì)路面?zhèn)Φ偷姆椒ǖ靡詮V泛應(yīng)用。

（3）在檢測前，通過鋼筋檢測儀器先探測檢測路段是否存在鋼筋以及鋼筋的具體位置，用粉筆在路面進(jìn)行標(biāo)注。檢測時(shí)，把換能器避開鋼筋放置，盡可能減小鋼筋對(duì)超聲波的影響。

（4）由于外力和溫度的影響，混凝土構(gòu)件內(nèi)部的穩(wěn)定性會(huì)受到影響，在檢測前，利用科學(xué)手段，使檢測路段恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，減少檢測時(shí)的誤差[2]。

4 結(jié)束論

綜上所述，超聲波單面平測法是檢測混凝土構(gòu)件裂縫的有效方法，能夠較好的測量出裂縫深度，檢測公路工程是否存在安全隱患，同時(shí)也為施工人員進(jìn)行修補(bǔ)作業(yè)提供準(zhǔn)確診斷?？萍荚诓粩噙M(jìn)步，超聲波單面平測法也在逐漸優(yōu)化，未來會(huì)為混凝土構(gòu)件提供更精準(zhǔn)的檢測。

參考文獻(xiàn)：

[1]候躍敏，王彥偉.超聲平測法在混凝土裂縫檢測中的應(yīng)用研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2020（9）：94-95.

[2]余園園，姜屏.表面平測法檢測混凝土裂縫深度試驗(yàn)及問題分析[J].土木工程，2019（9）：6.