混凝土爆炸损伤的超声波速分析

资料大小：320KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-17

资料介绍

混凝土爆炸损伤的超声波速分析
张钰娟，陈星明，张志贵
(西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳621010)
摘要：在高强度混凝土爆炸前后，利用超声波检测技术，进行声波测试并重构波速分布，可得出混凝土损伤变化规律。试验结果表明，
超声波速变化能有设的表征混凝土损伤，且波速降低率越大表示试件损伤度越高；混凝土试件经爆炸载荷作用下发生损伤，损伤区域主要
集中在也孔周围、下方及试件底部，其中炮孔下方损伤度最大。
关键词：混凝土；爆炸；损伤；超声波；波速
中图分类号： TU528．0I 文献标志码： A 文章编号： 1002-3550(2011)04—0027—03
Analysis of ultrasonic velocity to explosion damage of concrete
ZHANG Yu-juan，CHEN)(Ling—ruing，ZHANGZhi-gui
(School ofEnvironment andResources，SouthwestUniversity ofScience andTechnology，Mianyang 621010，China)
Abstract： Useing the ultrasonic testing technology tO do acoustic test and reconstruction of velocity distribution before and after the
high-strength concrete explosion，that can be drawn the variation of concrete damage．The results shows that the changes of velocity can perfectly
reflect concrete’S damage，and the higher rate of velocity reduce shows that the specimen the higher damage of specimens；concrete specimens ex—
plosion damage are mainly around the hole and the hole’S bottom ，and the bottom’S damage is larger．
Key words： concrete；explosion；damage；ultrasonic；velocity
0 引言 1 超声波测试原理及方法
混凝土作为一种特殊的复合材料，以其良好的易成形性、
抗水耐火性、耐久性等特点，以及原料充沛、价格便宜等优点，
获得了广泛应用，是土木、水利、防护工程中的一类主要建筑
材料，它的质量直接关系到结构物的安全。最早将损伤力学概
念用于混凝土材料研究的是Dougill[-1，比较早的研究成果如
Lolandl 1损伤模型、Mazars[ J损伤模型，这两种模型是以试验所
得的应力一应变曲线为基础，采用了应变等价原理建立了单轴
损伤模型，是典型的弹性各向同性损伤模型，损伤变量都是标
量。此后，为了体现混凝土损伤的各向异性，将混凝土看成是
各向同性的材料，但是损伤是各向异性的，这种模型以等价原
理为基础。
超声波在混凝土方而的研究和应用已有近60年的历史，
加拿大的Leslie和Cheesman、英国的Jones等率先将超声波用
于混凝土的检测【41，目前混凝土超声波检测是混凝土无损检测
技术中的一个重要方面。已有研究表明，混凝土内部损伤有多
种不同的研究方法，但不同损伤程度的混凝土具有不同的声
学特性，这就为利用超声波进行混凝土损伤特性研究提供了
依据 1。
研究应川超声波检测技术对爆炸前后的混凝土试件进行
测试，采集相关走时数据，经专业软件重建波速分步，得}}J了混
凝土在爆炸荷载作用下的损伤程度与波速变化的关系，为埘混
凝土的爆炸损伤机理研究提供一定的依据。
收稿日期：2010-11_Jo1
基金项目：先进建筑材料四川I省重点实验室培育基金(08ZXXP04)
1．1 超声波传播特点
根据超声波的性质，超声波在混凝土中的传播特点至少有
以下几个方面[91：
①超声波的衰减较大。由于混凝土中存在着广泛的界面，
因此，其散射损失是十分明显的。因此，为了使超声波在混凝土
中的传播距离增大，往往采用比金属材料探伤中所采用的频率
低得多的超声频率。②指向性差。在混凝土中超声波束的指向
性较差的原因主要有两个方面：其一是由于所采用的频率较低，
即波长较长，从而扩散角一般均较大；其二，由于众多的界面导
致m现许多反射波和折射波，由于数量众多，而且彼此相互干
涉和叠加，因而造成较大的漫射声能。③ 波线往往因界面反射和
折射而曲折。因此，当超声波在混凝土中遇到较大缺陷时并非直线
传播，而是绕行缺陷。实际传播方式为曲线传播。④ 混凝土中，
在声场所及的空问内的任何一点，都存在着一次声波(即人射
声波)及二次声波(即反射声波、折射声波和波型转换后的横
波)。探头所接收到的信号是一次声波和二次声波的叠加。由于
它们的叠加，使接收信号变大，而且使波形畸变。
1．2 超声波检测方法
超声波检测基本上可分为反射法和穿透法两类