混凝土构件裂缝深度超声波检测中钢筋影响的判辨

陈永冠

摘 要：对于建筑工程施工活动来说，混凝土构件裂缝控制一般以预防手段为主。现阶段混凝土构件的裂缝形态、宽度、深度检测进一步完善，也越来越受到关注和重视。本文结合笔者实际工作研究，探讨了混凝土构件裂缝深度超声波检测过程中钢筋影响的判辨。

关键词：超声波检测；混凝土构件；裂缝深度；钢筋影响

1 前言

混凝土属于建筑工程施工建设过程中使用最多且用量最大的重要材料，但裂缝的产生不但会对混凝土构件正常使用带来影响，同时也会降低结构整体性，导致混凝土构件承载力以及耐久性的降低，对工程项目安全性会带来很大的威胁。

2 超声波平测法简介

混凝土构件的裂缝会直接降低结构的安全性与耐久性，无破损地对混凝土裂缝深度进行检验，对于判定裂缝实际危害性、制定处理工作方案具有非常重要的意义。超声波平测法在检验混凝土构件裂缝深度中的应用能够充分体现出其优势。CECS21：2000规程中明确要求，如果混凝土结构裂缝部位仅仅有一个可测表面，可选择平测法进行检验。平测过程中需要在裂缝的被测位置以不同的测距同时根据跨缝与不跨缝的方式布置测点测量声时[1]。

2.1 不跨缝声时测量

把发射（T）以及接收（R）换能器放置在混凝土构件裂缝的同一侧，以两个换能器中心间距1′=100，150，200，250mm等分别读取声时t，建立时距关系，从而获得混凝土波速c和相应的超声波传播距离l等数据信息。

2.2 跨缝声时测量

把发射（T）以及接收（R）换能器放置于以混凝土构件裂缝为轴线的对称两侧，两换能器中心连线垂直于裂缝走向，以换能器间距1′=100，150，200，250mm等分别读取声时t0。按照几何关系，可获得绕过混凝土构件裂缝的声时t0为：

在上式中，dc可代表裂缝深度。

超声波评测法主要是基于声波传播过程中的最佳路径与最小路程原理。混凝土构件中出现裂缝的情况下，其连续介质受到损坏，产生混凝土-空气-混凝土两个声学界面。因为超声波在混凝土以及空气两种不同介质中进行传播的速度存在一定差异，超声波绕过裂缝末端传播的路程即便增加，但传播时间却明显小于其透射过裂缝的时间，所以会首先到接收点。因此能够借助于超声波绕过混凝土构件裂缝末端傳播时间等数据信息的测量值和具体变化情况，通过深入全面的分析研究，从而得到混凝土构件裂缝的具体位置与尺寸信息。

3 混凝土构件裂缝深度超声波检测中钢筋影响的判辨

如果钢筋直接穿过混凝土构件裂缝，声波不但绕过裂缝末端同时经过钢筋穿过裂缝进行传播。当钢筋穿过裂缝并且位置处在接近换能器的情况下，首波到达时间无法准确反映裂缝深度。按照几何关系，经过钢筋的最小声时ts为：

大部分时候，在未知钢筋位置或不符合上式时，也需要对裂缝实施检测，这一情况下对钢筋影响的判辨就十分关键。有裂缝无钢筋影响的时距关系属于二次多项式关系，而存在钢筋影响情况的时距关系属于线性关系，所以比较实测时距关系结果能够准确判辨钢筋的影响[2]。

4 混凝土构件裂缝深度超声波检测的建议

作为一种无损检测方法，超声波检测必然会在测定混凝土构件裂缝深度工作中得以更加普遍的应用，根据笔者实际工作经验，提出以下五条建议：①在进行测试时，测距范围中混凝土表面需要保持清洁平整，排除待测裂缝中产生的积水，如果需要还应当对测试表面进行打磨和清理。②为防止混凝土构件中钢筋导致超声信号短路，在设计测点之前应当选择钢筋定位仪对钢筋具体位置进行测定，测点布置要尽量避开钢筋，确保T/R换能器的连线垂直于裂缝走向，同时防止和裂缝附近的钢筋轴线平行。③选择黄油或凡士林作为耦合剂，确保T/R换能器借助耦合剂和混凝土测试表面结合，防止耦合层中可能进入泥砂或空气。④首波反相属于渐变过程，会受到很多因素的影响，所以应当积累丰富的实践检测经验来对首波反相进行判断。⑤为降低超声波检测时可能存在的误差，应当在局部选择破损的方法实施对比修正，例如说可选择跨缝钻芯法进行取样修正。

5 小结

总而言之，混凝土构件裂缝超声波检测技术属于一种较为科学有效的方法，尤其是针对内部裂缝范围、大小、深度的检测是目前来说比较准确的，进一步深入研究推广超声波检测技术，对于强化建筑工程混凝土施工质量控制具有非常重要的意义。

参考文献：

[1] 刘平，关春先，罗技明，哈图.基于冲击弹性波和超声波的混凝土裂缝深度无损检测技术方法比较[J].四川理工学院学报（自然科学版），2018（1）：64～68.

[2] 田晖，辛纯涛，张坤.超声波单面平测法检测混凝土构件裂缝深度可靠性分析[J].兰州理工大学学报，2013（6）：133～136.