超声法检测混凝土内部缺陷的实例分析

2012-03-12陈东亮宋晓林

中国新技术新产品 2012年11期

陈东亮宋晓林

（河南省中原建设有限公司，河南郑州 450000）

1 超声法检测混凝土缺陷原理及影响因素

当混凝土的组成材料、工艺条件、内部质量及测试距离一定时，其超声传播速度、首波振幅和接收信号主频等声学参数一般无明显差异。如果某部分混凝土存在空洞、不密实或裂缝等缺陷，破坏了混凝土的整体性，与无缺陷的混凝土相比较声时会偏大，波幅和频率值会降低。超声法检测混凝土缺陷，正是根据这一基本原理，对同条件下的混凝土进行声速、波幅和主频测量值的相对比较，从而判定混凝土的缺陷情况。

2 超声检测混凝土缺陷的影响因素

2.1 构件形状、尺寸及检测点之间的距离

因超声波在传播过程中，指向性差，由发射换能器进入混凝土内的超声波实际上是以换能器为半径的球面波，同时由于混凝土中众多的界面，会导致超声波复杂的反射和折射，彼此相互干扰和叠加，造成很大的漫射声能，因此构件的形状及截面尺寸对超声波的传播有一定影响。同时超声波在传播过程中衰减较大，在检测过程中，发射端和接收端之间距离过大会降低接受新号的强度，抗散射和衍射波的干扰能力变差，因此会降低检测的准确性。

2.2 混凝土

混凝土的水泥种类、水灰比、骨料级配、抗压强度等均会影响到超声波在混凝土中的传播速度。一般情况下，声速随水灰比的降低，抗压强度的增高而变快。

2.3 混凝土中的钢筋配制

因超声波在钢筋中的传播速度要高于混凝土中的传播速度，因此混凝土中的钢筋配制会影响到超声波在混凝土中的传播。超声波速随着平行于检测连线的钢筋配制率的增加而变快。

3 超声法检测混凝土缺陷工程实例

某工业建筑的设备基础采用现浇混凝土结构，由梁类构件和柱类构件组成。该设备在运转过程中振动过大，超过其设计指标，因此为了解该设备基础是否因此而产生内部损伤，需对其内部质量进行检测。采用直穿法与斜传法相结合的测量方法对该建筑的设备基础梁和柱进行了检测。梁、柱截面及钢筋配制形式见图1，超声检测结果见表1。梁宽1.2m，柱截面尺寸为1.2m×1.2m，测距均为1.2m。由表1可以看出，混凝土柱中声速大于混凝土中声速值，且标准差与声速的比值更小，表明超声波在混凝土柱中的传播较混凝土梁更为快速、稳定。柱未发现异常点，梁存在一个异常点，经现场在出现异常点部位钻取混凝土芯样，未发现其内部存在明显缺陷，由此我们判断其内部质量良好。

图1 构件截面钢筋配制示意图

表1 混凝土内部缺陷检测结果汇总表

4 检测结果分析

从以下几个方面分析其声速值存在较大差异的原因。

4.1 检测条件

在检测过程中，检测仪器均处于正常状态，采样过程中超声脉冲波的发射频率均固定在一相同值，超声波型未发现异常情况。其次检查了两个构件表面质量，检测位置均未发现蜂窝麻面等表面缺陷。检测时，均很好的保证了收发探头与构件表面紧密的粘结在一起，传感器与构件表面之间耦合良好，排除了因检测条件不同造成的声速差异较大的可能。

4.2 混凝土强度

被测梁柱设计混凝土强度等级均为C25，采用同一批混凝土浇筑。现场采用回弹法、钻芯修正法对其构件混凝土强度进行了检测，检测结果为梁混凝土强度推定值26.0MPa，柱混凝土强度25.4MPa，由此判断混凝土强度的差别不是造成此次声速值差别较大的原因。

4.3 构件的钢筋配制

经查阅图纸，被测梁截面尺寸1.2m×3m，柱截面尺寸为1.2m×1.2m，钢筋配制示意图见图1。现场使用钢筋扫描仪对其钢筋配制进行了检测，实测钢筋配置与设计相符。

由于测点布置在垂直构件截面宽度方向上的两个平行侧面上，根据梁、柱的钢筋配制截面示意图，可发现柱的附加箍筋走向与超声波的传播方向平行，且柱沿宽度方向配置的附加箍筋较梁的密集，该种现象很容易引起超声波在混凝土柱中传播时，声波大部分能量是沿柱中附加箍筋传导到超声仪的接收探头处。根据超声波在钢筋中的传播速度约为混凝土中的传播速度的1.2～1.9倍。因此可判定混凝土柱中的声速值较混凝土梁中的声速值大，是由于柱中的与声波传播方向平行的附加箍筋所引起。