第6章讲义混凝土强度的超声波法检测

关于混凝土检测时的最小测试距离，国际材 料与结构试验研究协会(RILEM)建议根据粗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ科 的最大粒径予以限制，具体限制值见表。
➢ 声程的计算 声脉冲从发射探头至接收探头所传播的距离称为 声程，它是计算声速时的要素之一，在直透法和 斜透法的测试中，声程即为两探头平面几何中心 连线的长度，只要用直尺量即可。
当采用平测法时，因换能器与试件接触的面 积有一定大小，决定声程时，应选择整个探头面 积上的哪一点作为测量探头间距的依据有一定困 难。考虑到换能器间的相互作用，发射探头与接 收探头间的“有效距离”(即声程)，并不等几何 中心间的距离，而要略小—些，因此，必须对几 何中心间的距离作一定的修正。
声速：
探头与试件之间的压紧程度，也将对耦合情 况造成影响，因而也会影响衰减值而导致声时读 数的误差。为使探头压紧力稳定，可采用图所示 的压紧装置。
3.测距的影响和声程的计算
➢ 测距的影响 测距对声速具有一定影响。
关于测距对声速造成影响的原因，说法不一，如果混凝土的质量 是均一例，则从理论上来说，测距对声速应无影响，目前所造成的 影响，主要是由于混凝土的衰减作用及仪器测读时人为视差的综合 结果。
2.测点的选择与测面处理
在进行实验室标准立方体试块或棱柱体试块 的测量时，应选择成型时的侧面进行测试，并将 探头用直穿法测量上、中、下3—5个测点，布置 方式见图，这样所测结果的平均声速能较全面地 反映试块状况。
在进行现场结构物测试时，应尽可能选择浇 筑时的模板侧面为测试面。若限于条件，必须在 混凝土浇筑的上表面与底面之间测试时，实测声 速一般低于侧面测试的声速。需作如下修正：
声速按下式计算：
1.探头频率的选择及探头的布置
鉴于超声波在混凝土中传播时明显的衰减现 象，所采用的超声脉冲频率不宜太高，探头频率 应随测试距离的增大而降低。
对于探头频率的选择，我国目前尚无统一规 定，北京地区混凝土非破损测试技术研究组建议 按下式选用
在测量声速时探头的布置方式
直穿法
斜穿法
平测法
4.声时的测读
声脉冲在材料中传播一定的声程所需的时间 称为声的。声时也是计算声速的要素之一，需要 准确地测读声时。
第三节 用声速推定混凝土强度的方法
1.声速分级法
这种分级方法是超声法测定混凝土强度的最 原始的应用。它丝毫没有考虑各种因素对混凝土 强度与声速关系的影响，显然是十分粗略的，而 且各级混凝土的质量并无定量概念，不能满足现 代质量检测的要求。因此，这种方法用于粗略地 估计混凝土质量，已被淘汰。
3.修正系数法 修正系数法实际上是校准曲线法的一种发展，它 首先选定某种工程上常用的混凝土作为基准，称 标准混凝土，然后用实测的方法求出标准混凝土 的抗压强度R．与声速C的校准曲线，并用数理统 计方法(求出该曲线的回归方程。此后，凡待测的 混凝土的具体技术条件，如原材料、配比、期 龄……等，与标准混凝土有差异时，则乘以一定 的修正系数予以修正。
➢ 结构混凝土的超声脉冲法检测一般说应包括强度 检测、缺陷探测、弹性或非弹性参数及其它参数 的测定。
➢ 结构混凝土强度的超声检测是以强度与超声波在 混凝土中的传播参数(声速、衰减系数等)之间的 相关关系为基础的。
➢ 从理论上来说，超声传播特性应是描述混凝土强 度的理想参数。但是，由于混凝土强度是一项十 分复杂的指标，它受许多因素的影响，要想起立 强度和超声传播特性之间的简单关系是困难的。
第6章混凝土强度的超声波法检测
精品
第一节 概述
➢ 超声脉冲技术被用于结构混凝土检测的历史不算 很长。人们1928年制成了第一台连续超声波材料 探伤仪。第二次世界大战期间，雷达技术发展很 快，促进了超声脉冲技术的提高，战后，超声脉 冲技术开始实用化。在此基础上，琼斯等人首先 把该项技术引用于结构混凝土的检测，取得了满 意的结果，引起世界工程界的重视。随后的二十 多年中，在这方面的研究不断深入，工程应用也 逐渐普遍。至今，超声脉冲检测技术，已以为工 程结构物质量的重要检测手段之一。
➢ 至今超声测强还只能建立在试验归纳的基础上， 一般是通过试验建立强度与声速的关系曲线(即 R—C曲线)或经验公式，作为超声法测强的基本 换算依据。所以超声脉冲法测强的关键，就在于 建立准确的R—C关系，精确地测量被测混凝土的 声速，以及搞清各种影响R—C关系的因素这三个 方面。
第二节 声速测量技术
➢ 2.标准曲线法 校准曲线法就是在试验室里制作一定数量的立方 体试块，同时对试块用非破损方法(测量试块声速) 与破损方法(用压力机实测抗压强度)进行测定， 然后根据上述实测值建立强度和声速的关系曲线。 在对结构物或建筑构件进行非破损检查时，则用 该曲线作为确定强度的查考依据。
鉴于在一定的地区范国内，原材料条件、配 比设计方法及施工方法等均较接近的特点，我国 于1977年在北京召开的“混凝土超声波测强技术 座谈会”上决定建立地区校准曲线，至今已有许 多地区提出了各自的校准曲线。若求出这些曲线 的回归方程，则可得一系列R—C关系的经验公式。 凡测试地区和测试条件与所得地区经验公式基本 一致，则可将所测的声速值代入经验公式或直接 查对曲线，求出混凝土强度。
➢ 我国自五十年代开始这一领域的研究以来，已取 得丰硕成果。在仪器研究方面，我们自1958年开 始研制混凝土超声检测仪，六十年代即已制成多 种类型的仪器。近年来仪器的研究工作已向小型 化、自动化和智能化的方向发展。在检测技术的 研究方面，近十年来投入了较大的力量，基本上 形成了适合我国特点的方法体系，并正在纳入标 准。在工程应用方面，我国已积累较多的经验， 在许多工程的应用中，都取得了良好的效益。
为使换能器与被测混凝土表面有良好的声耦 合，要求测区内混凝土表面要整洁档，应预先扫 净砂土浮灰，如果混凝土表面粗糙，不平整，而 测区又无法移位时，应将表面用砂轮片打磨，或 用快硬水泥浆取最小厚度填平。
表面整平后，在换能器与试休之间仍需加耦 合剂，以减少声能反射损失。在混凝土测试中常 用黄油、凡土林、水破璃、水等。