超声波在混凝土中传播特性的实验研究

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发布时间：2021-09-07

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超声波在混凝土中传播特性的实验研究
Test Research on UItrasonic Pulses Behavior in Concrete
胡宏彪 (江苏建筑职业技术学院，江苏徐州221116)
摘要：对2块存在已知缺陷区的混凝土试块进行了不同龄期、不同
区域的超声波检测，通过实验结果的对比分析，得出超声波在混凝土
中传播时参数受到混凝土内部因素影响的特性，并对其机理进行了分
析。
关键词：超声波；水泥硬化；密实度
中图分类号：TU502 文献标识码：A
文章编号：1 007—7359(201 5)o2-ol 79—03
O 引言
超声波在混凝土无损检测中的应用日益广泛，为了更好的
利用这一检测手段，本文结合对混凝土试块的超声波检测实
验，探讨了超声波在混凝土中传播的特性及机理，以助于更全
面更深入的在混凝土无损检测中利用超声波。
1 实验介绍
1．1超声波简介
声波振动是自然界存在的波动形式之一，人耳可以感觉到
的声波振动大约在16Hz一20kHz之间，高于人耳听觉的称为超
声波，超声的频率范围在104Hz-1012Hz之间。混凝土检测超
声频率在20kHz一250kHz之间，属于低频超声波。检测时，主要
依靠测出的波速、波幅、频率等参数进行统计分析来判断混凝
土的质量。
1．2超声波参数
1．2．1波速
波速是超声波在介质中传播的速度，通过测量超声波穿透
的混凝土距离和所经历的时间之比计算而得，它与介质本身的
性质有关，在各向同性介质中，它是一个确定的数值【1j。
1．2．2首波波幅
波幅是波形偏离平衡位置的最大距离，波幅大小与声波的
能量有关，首波波幅可以反映出接收到的直达声波能量大小。
1．2．3频率
混凝土检测中使用的是超声脉冲波，它是由多种频率成分
组成的复频波，在混凝土内部传播时，受到混凝土的吸收及各
种界面的反射、散射，造成部分脉冲波被衰减掉，最后接收到的
幅值最大的频率称为主频拉】。
1．2．4波形
波形是在示波器上出现的波的形状。可以反映出传播过来
作者简介：胡宏彪(1977一)，男，硕士，国家注册一级建造师，讲师。主要
研究方向：结构无损检测。
的波是否经过干涉、叠加等作用。
1．3实验仪器及混凝土试块参数
试验采用的仪器是北京智博联科技有限公司生产的
ZBL—U520非金属超声检测仪，其主要性能指标如表1所示。
ZBL—U520非金属超声检测仪的主要性能指标表1
本试验采用的水泥是南京市生产的普通32．5级，骨料的
最大粒径为20mm，混凝土的配比是：水泥423、黄沙605、碎石
11．
76、水224、水灰比为0．53，混凝土设计强度为C30。混凝土构
件尺寸为500mm X 300ramx 300ram，1块为普通混凝土，1块
为钢纤维混凝土，钢纤维混凝土的钢纤维掺量为100，2块中都
设有缺陷区。缺陷区的设置方法：先在木质模型底部浇注厚度
为50mm的混凝土，然后在离木质模型左右两侧各距150mm、
前后两侧各距75mm的区域内，放人4个体积为200mm X
150mm×50ram塑料泡沫袋，最后在上面浇注厚度为50mm的
混凝土(如图1)。采用立模、振捣成型，构件置于室外自然养
护。
【a)缺陷区平面布置 (b)缺陷区侧面布置
图1 混凝土试块缺陷区布置示意图
测试方法采用平面对测法，构件测点布置见图2。