超声波检测混凝土构件缺陷类型试验研究

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发布时间：2021-09-07

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超声波检测混凝土构件缺陷类型试验研究
黄双杰，徐守彬
(后勤工程学院，重庆400041)
摘要：介绍了超声波法检测混凝土缺陷的原理，通过制作不同缺陷类型的标准混凝土模型，并对试样进行超声波测试，展示
测试波列图和分析声学参数与不同标准缺陷之间的关系，得出利用声速和幅度的组合表现综合判定构件内部的缺陷类型和
大小程度的方法，提出缺陷测距比和超声波边缘效应的概念，在实际测点布置时，应避开构件边缘效应的干扰。
关键词：超声波检测；混凝土；缺陷类型；缺陷测距比；边缘效应
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1008—1933(2010)05—160—04
Experimental research on ultrasonic test for defect types of concrete
com ponent
HUANG Shuangjie，XU Shoubin
(LEU，Chongqing 400041，China)
Abstract：The principle of ultrasonic test for concrete defect is introduced in this paper．Ultrasonic test，based on standard concrete
specimen with diferent defects in it，in which wave series are shown，analyzing relationship of acoustic parameters and various defects，
provides a method which can determine the types and sizes of the defects inside structural components by conceming the speed and
am plitude of sound waves．The concepts of ratio of defect to test distance and ultrasonic edge efect ale put forward here and it's pointed
out that the test points should be selected propedy to avoid the edge efect．
Key words：ultrasonic test；concrete；defect type；ratio of defect to test distance；edge efect
0 引言
混凝土构件是结构工程最重要的材料之一，它
的内部浇筑质量直接关系到结构物的安全。混凝土
超声波探伤是以无损检测的手段，确定混凝土内部
缺陷的存在、位置、大小和性质的一项专门技术。超
声波技术用于材料内部缺陷的探伤始于1928年，首
先用于金属材料及其零部件，现在国内外的应用非
常广泛，特别是对焊缝或轮轴轮箍的隐患缺陷的检
测。但由于混凝土与均质的金属材料不同，其内部
缺陷包含孔洞、蜂窝、离析、混凝土强度偏低等不同
类型，后期针对处理的方法也不一样。依照现有超
声探伤法的判据得出的结论模糊，精确度不够且检
测人员对缺陷无法定性。现在高层建筑转换层梁及
桥梁中大体积钢筋混凝土构件应用越来越多，内部
浇筑质量无法保证，也没有其他相应可行的无损测
试方法，多数重要构件最后不得不采用钻孔破坏的
直观检查方法来复核，但却损伤了构件的受力性能。
收稿日期：2010~3-26
作者简介：黄双杰(1975一)，男，安徽安庆人，讲师，博士研究生，主
要从事力学结构检测与教学。
E—mail：hsjemail@21cn．COiqq
本研究通过制作内部不同标准缺陷的素混凝土
试件，对其划分网格测试后，对超声测试结果进行分
析，寻找不同缺陷类型在测试数据上的表现样式，解
决缺陷类型定性的问题。本研究帮助检测人员针对
不同缺陷类型的对应波列图和分析曲线建立直观的
概念，旨在将原来只是判定有无缺陷的问题，而进一
步到缺陷类型的判别，并在实际应用中判定其范围、
严重程度和分析成因。
1 超声波检测混凝土缺陷的原理
超声波传播速度与混凝土强度相关，当超声波
遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷时，由于空气的声阻抗
率远小于混凝土的声阻抗率，超声波在缺陷处会产
生绕射，因此波传播的路程会增大，与无缺陷区混凝
土相比较，缺陷区测得的声时会延长，声速会降低。
所以，可以根据声时及声程的变化，判别和计算缺陷
的大小。同时，接收波幅表征声波穿过混凝土后能
量衰减程度指标，当超声波到达低强度区、离析、夹
泥、蜂窝等缺陷界面时，会产生吸收和散射、反射，衰
减增大，接收波能量(波幅)下降。因此，可同时根
据换能器接收到的声波波幅变化的程度，判断缺陷
的性质和大小。另外，由于超声波中各频率成份在