超声平测法在混凝土裂缝检测中的应用研究

候跃敏 王彦伟

【摘要】裂缝问题出现在混凝土结构当中，不仅会影响结构的美观性，而且威胁结构安全性与稳定性。传统检测手段难以适应当前工程建设要求，超声波平测法是一种先进的检测手段，被广泛应用于混凝土裂缝检测当中，能够获得裂缝的基本情况，为裂缝处理提供可靠的依据。本文对超声波平测法进行全面介绍，提出超声波平测法在混凝土裂缝检测中的问题，探索超声波平测法在混凝土裂缝检测中的应用措施。

【关键词】超声波平测法;混凝土裂缝;检测;应用

混凝土的收缩变形是导致裂缝问题出现的主要原因，如果未能对其进行有效处理，将会导致病害问题扩大化，严重时威胁整个结构的安全。在完整的混凝土结构当中，声波具有较高的幅值，而遇到空洞或者裂缝时，则会出现迅速衰减的情况，利用幅值的变化特点，能够实现对混凝土裂缝的有效检测。超声波平测法因此受到人们的广泛欢迎，能够减轻工作压力，同时确保检测结果的可靠性，实现对混凝土裂缝问题的查找与处理。混凝土的深度、走向和宽度等，都会对其处理措施的应用产生直接影响，因此应该加强检测结果的深入分析，从而制定切实可行的处理方案。尤其在当前现代化建设速度不断加快的趋势下，除了应该保障工程建设的速度外，还要做好裂缝处理以提升工程质量。

1.超聲波平测法概述

对不跨缝和跨缝的声波进行检测后，能够有效计算混凝土当中的裂缝深度，这是超声波平测法的基本原理，由于其传播途径存在一定的差异性，因此可以有效获得裂缝深度值。直线传播是声波在不跨缝传播时的主要方式，折线传播则是声波在跨缝传播时的主要方式，会受到末端传播介质改变的影响。应该严格检验超声波探头，保障其具有良好的性能，从而保障检测工作的顺利实施。为了获得清晰的图像，需要增强信号的稳定性，获得可靠的检测结果[1]。为了能够对计算结果的离散程度加以控制，充分发挥超声平测法的优势，应该严格遵循《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）中的相关要求，选择合理的数据筛选方法，从而增强数据可靠性。声波的衍射是单面平测法的基本原理，在裂缝表面的两侧位置设置换能器，接收换能器无法获得发射换能器的声波和反射波，绕过裂缝的衍射波则被接收换能器所获取。对于换能器间距、超声波和声速的准确测量，是保障平测法准确性的关键，防止出现较大的误差。

2.超声波平测法在混凝土裂缝检测中应用的问题

在混凝土裂缝检测中应用超声波平测法时，测量结果往往会由于测距问题而出现一定的差异性。混凝土介质并非理想的均匀性，作为一种弹塑性介质，其自身的属性会对检测结果造成影响，这是导致测量误差的主要原因。测距会在不同的介质情况下产生一定的差异，当裂缝问题不存在混凝土当中时，应用超声波平测法进行检测也会获得不同的声速值[2]。钢筋结构的存在，也会对收发装置的使用造成影响，这是导致超声波平测法误差的关键因素。尤其是由此引发的短路问题，会使得读数误差增大，导致计算结果受到影响。骨料和水泥是混凝土的基本构成，尤其微小气泡的存在是导致混凝土裂缝产生的重要因素，但是不会对混凝土构件的正常使用造成影响。当混凝土受到外界作用力或者温度因素影响而发生收缩和膨胀时，往往会导致有害裂缝的出现，由于其影响因素具有复杂性，因此在走向和深度上也有所不同。应用超声波平测法只是限于理想状态下的裂缝检测，因此会与实际情况产生一定的出入。为了降低钢筋对超声波平测法应用造成的影响，应该在布设换能器时设定合理的角度，防止出现平行布设的现象，以有效预防短路问题[3]。在开展检测工作时，也应该保障表面的平整性与光滑性，避免皲裂问题的存在，从而保障超声波的良好传播效果和精确的检测数据。应该选择最接近裂缝深度的检测距离，从而严格控制测量误差。

3.超声波平测法在混凝土裂缝检测中的应用措施

3.1仪器设备

HC-F800混凝土裂缝缺陷综合测试仪，是在混凝土裂缝检测中应用超声波平测法的主要仪器，主要由平面换能器、主机和显微摄像头组成。在开展检测工作时，还要借助相应的辅助工具，包括定位尺、油漆笔、耦合剂、卷尺和温湿度计等等。

3.2技术方法

标定处理检测设备，是保障良好检测效果的关键，通过标定超声波探头和摄像头图像宽度识别，为混凝土裂缝检测做好准备。开展相应的测试工作，获得清晰的采集裂缝图像，同时具有稳定的声波测试信号。在工作中应该采用重复观测和交叉测量的方式，防止检测结果中出现较大的误差，应该将相对误差控制在5%以内，从而确保其满足相关规范要求。在表观检查工作当中，主要是近距离对混凝土面进行检查，在此过程中应该结合工器具、人工和综合测试器，提升检查工作的效率与质量。编号处理混凝土裂缝，在标注时可以应用特殊颜色的标记笔，检查裂缝参数无误后对其进行登记处理，确保在裂缝测点编号、宽度、长度和深度等方面不出现较大的误差，确保裂缝深度图片能够得到有效保存。光学测宽也是应用超声波平测法检测混凝土裂缝的主要方法，在裂缝宽度测量时应用光学摄像检测，可以合理选择自动模式和手动模式，在对测量图片和结果进行保存时，应该确保图像具有良好的清晰度。单面平测法在裂缝深度检测中的应用较多，尤其是当裂缝位置存在一个可测表面时，该方法的应用效果较好，同时应该确保裂缝的深度在500mm以内。开展检测工作时，应该合理设置R和T换能器跨缝边与边间距，通常需要在160mm、80mm和240mm左右[4]。对波形大小和位置情况进行分析，在对测量数据进行保存时，应该确保此时具有稳定的波形。

3.3裂缝检测成果分析

全面分析相关原始数据，在检测中发现了78条裂缝，其长度在278.55m左右。干缝是混凝土裂缝的常见形式，存在少量的湿缝，而且呈现纵向分布的特征。裂缝的最深深度为182mm，长度为3.1m的裂缝其宽度值在0.56～1.66mm之间，深度值在275～474mm之间;长度为11.8m的裂缝其宽度值在0.23～0.28mm之间，深度值在139～232mm之间;长度为4.1m的裂缝其宽度值在0.24～0.35mm之间，深度值在148～182mm之间。分布频态统计方法是分析裂缝情况时的常用方法，在所有的裂缝当中，宽度不超过1.55mm的裂缝相对较多，占比在72%左右，而其中0.5～1.0mm宽的裂缝数量最多。对裂缝深度分布频态图进行分析，在所有裂缝当中，深度在60～400mm之间的裂缝占比最多，占比在87%左右，深度超过400mm的裂缝占比在13%左右[5]。

4.混凝土裂缝处理方法

环氧砂浆充填和表面抗冲刷处理的方式，适用于深度在400mm以内的混凝土裂缝处理，采用结构加固和防渗处理措施，对深度在400mm以上的裂缝进行改善，最常用的就是化学灌浆法与表面防渗处理法。在化学灌浆施工中，首先应该做好钻孔处理，0～45°为钻孔的合理角度范围，应该明确裂缝的宽度值，并以此为依据确定孔距值。当裂缝的宽度在0.5～1.0mm之间时，孔距可以设定为0.3m左右;当裂缝的寬度在2.0～3.0mm之间时，孔距可以设定为1.0m左右;当裂缝的宽度在1.0～1.5mm之间时，孔距可以设定为0.5m左右;当裂缝的宽度在1.5～2.0mm之间时，孔距可以设定为0.6～0.8m左右[6]。需要对灌浆管孔和裂缝进行清洗后再实施灌浆，保障良好的加固效果。根据钻孔的深度对灌浆嘴的深度加以确定，选择φ12mm灌浆嘴。选择性能可靠的灌浆材料，同时对灌浆量和灌浆压力加以控制。

5.结语

在混凝土裂缝检测中应用超声波平测法，能够实现对裂缝情况的全面检测，提升检测工作效率与质量。但是，也会受到混凝土属性和钢筋结构等因素的影响，导致其误差增大。因此，应该做好有效预防与处理工作，严格控制超声波平测法的应用流程与要点，同时采用化学灌浆法等对裂缝加以处理。

参考文献

[1]周庆婷，靳昊.超声平测法在混凝土裂缝检测中的应用[J].居舍，2020（12）：67.

[2]刘钢.超声平测法在混凝土裂缝检测中的应用[J].水利技术监督，2020（01）：39-41+67.

[3]李秀春，邓亚，张春良，刘建华.超声回弹综合法检测混凝土结构强度平测修正方法技术研究[J].建筑结构，2019，49（S1）：875-877.

[4]校永志，余元宝，李娜，郝伯谨.超声法检测混凝土垂直裂缝缺陷深度应用研究[J].山东工业技术，2018（03）：107-108.

[5]柳斌.超声平测法在箱梁混凝土强度检测中的应用[J].西部交通科技，2016（01）：70-73.

[6]何成贵.超声检测技术在混凝土裂缝检测中的应用[J].西南公路，2014（03）：79-82.

（作者单位：山东省交通科学研究院）

【中图分类号】TU753

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）09-0092-02