水利工程建筑混凝土检测中超声波技术的应用

樊煜萌 雷英颖 晁旭

摘要：随着超声波检测技术在水利工程建筑中的不断应用，其无损检测的效率优势也越来越明显，而且检测的准确性也非常高。本文结合实际工程的案例应用，来对混凝土结构施工期间采取超声波检测技术实际应用效果进行探讨。

关键词：岩土工程勘察设计;水文地质问题;解决措施

引言

混凝土具有良好的塑性和穩定性，在现代建筑工程中占有重要地位，已成为现代建筑工程的主要材料。在水利工程中，混凝土结构占有很大的比重，往往承担着重要的工程任务，有些混凝土结构在水环境中已存在多年。在这种情况下，混凝土结构通常会受到原材料、施工质量和环境的影响，产生各种缺陷，对水工建筑物的整体结构造成一定的危害和安全隐患，甚至造成更大的经济损失。因此，对混凝土结构进行科学的检测是十分必要的。

1超声波混凝土检测原理

超声波无损检测技术主要是根据混凝土的声学参数和力学特性，将两者联系起来，形成一种科学性、技术性和实用性强的检测技术。混凝土结构超声波检测主要是根据脉冲波在混凝土中的传播时间或速度、接收波的振幅和频率等声学参数来判断混凝土内部缺陷。因为混凝土的主要材料是水泥、砾石和砂，它们是非均匀复合材料，大多数是多孔的和弹塑性，超声波在其中传播时，会产生反射、折射和透射等一系列声学现象，在传播过程中，超声波的能量会大大衰减，尤其是高频部分。在混凝土无损检测中，影响和干扰超声波传播速度的因素很多，主要包括混凝土中钢筋的布置方向、混凝土骨料的类型、各种骨料的含量、骨料的粒径、混凝土的配合比、混凝土的使用时间和强度等。不容易准确显示超声波在混凝土中的传播路径，主要原因是混凝土中每一个随机分布的小孔隙和材料表面都会产生反射、折射或透射等非常复杂的现象，通常，在超声波检测过程中，只能从宏观上将混凝土中具有一定规模的缺陷体视为异常体，通过观察异常体中超声波的性能来判断混凝土中的具体质量问题。

2.超声波检测技术在混凝土结构中的应用

2.1超声波检测混凝土体积

当使用超声波检测仪应用技术检测混凝土构件是否存在缺陷时，必须仔细了解混凝土构件的外部形状、尺寸、地质等情况。试验体积定义为混凝土内的母材，以及混凝土两侧或热影响区较大区域至少10mm，用直探头检查角探头扫描区域的母材，扫描区域定义为总线上的1.5×S（全量程），衰减变化或厚度变化，这可能会影响角探头检查。

2.2超声波探头的量程校准

应使用IIw（csk-ia）校准块K1校准待检查材料上无缺陷的区域校准直探头的测量范围。水平范围的选择应确保屏幕上始终至少有两个底部回波（反射）;角度探头的水平范围校准应使用IIW或V2校准块进行。选定的水平范围应至少覆盖1.5×S（全跨度）。

2.3超声波角度探头的测量

对于探头入射点的测量，放置探头时，在半径为100mm（IW）或50mm（K1）的弧面上找到最高波，并将其调整至全屏高度的80%，以确定探头的入射点。可在校准试块上的刻度上读取探头的入射点，并在探头上标记。

2.4超声波参考曲线DAC的建立

比较试块横向通孔反射的最高回波，调整增益，使回波高度达到全屏高度（FSH）的80%。此时的增益值是主要增益，应予以记录，保持主增益不变，将探头置于不同的量程位置，分别在屏幕上标记相应回波的振幅，这些点通过平滑曲线连接，曲线的长度覆盖所需的扫描区域。选择DAC曲线的第一点时，必须确保探头入射点到横向孔的声程距离不小于0.6N（n为相关探头的近场长度）。

如果差值小于2db，则无需进行校正，如果差值大于2db但小于12db，则应进行补偿，如果传输损耗大于12db，应考虑原因，如适用，应进一步准备扫描表面，如果没有明显的原因导致高修正值，则应在被测工件的不同位置测量衰减，如果衰减发生显著变化，则必须考虑采取措施改善衰减。

2.5缺陷的评估方法

该方法主要用于评估缺陷的增益，在扫描过程中，为了提高方位困难缺陷的检测灵敏度，可以通过最小增量6dB进一步提高增益，然后，当缺陷评估基于DAC时，必须减去增加的增益。缺陷评估由验收等级决定，如dac-10db。应通过在缺陷中找到最高回波来评估缺陷长度，然后探头应横向扫描至缺陷边缘，直到回波振幅降低至-10dB的评估水平。探针的中心标记为缺陷的边缘。

如果可能，应从板的一侧和焊接接头的两侧测试混凝土。角度探头应放置在基底金属上，使梁垂直于接头。探头应在1.5×S扫描范围内来回移动。探针的移动应在水平面上以5-10º的角度连续进行。对于厚度超过40mm的区域，可能需要从结构两侧扫描接缝的所有侧面。

2.6不合格缺陷的处理要求。

抽样检验发现混凝土不合格时，应扩大检验范围，除非另有规定，对于抽样检验不合格的混凝土，应在被检混凝土两侧增加两个取样长度相同的检验区域。如果发现不连续性是重复性和系统性的，则应测试在相同条件下使用相同参数浇筑的区域，如果发现不合格缺陷定期出现，应分析和调查不合格缺陷的原因，重新浇筑前，应对混凝土浇筑过程进行重新评估，并采取必要的改进措施，提高浇筑质量，以满足质量要求。修补混凝土的两端应至少延伸100mm，并应采用与之前相同的方法进行试验。真正合格后，应形成正式的书面超声波检验报告。

3无损检测技术的应用建议

现如今，我国建筑工程、石油化工等领域广泛应用无损检测技术，但是相对于发达国家而言，我国的建筑工程检测技术还无法达到炉火纯青的境界，在应用过程中仍然处在缺陷与不足之处，主要体现于混凝土检测评定系统具有局限性、检测方向单一以及检测精准度较弱等方面。针对在建筑工程检测中，为进一步使无损检测技术应用效果发挥出最大的作用，需要进行不断优化与改善，现有以下几点建议。

（1）需采用不同的检测技术相结合，无损检测技术包含着多种检测方法，由于不同的检测方法均有着不同的优势，所以将多种方法相结合，可相互弥补之间的不足，以最大限度发挥无损检测技术的优势，进而有助于控制检测的准确性。同时对混凝土质量进行检测的过程中，可使用多种检测方法，并比较检测结果，根据其结果进行分析，可有效减少误差。

（2）在一定限度上对检测的内容进行扩展，不仅检测建筑内部的结构损害情况，还要系统地、全面地评价建筑材料性能、缺陷以及质量。

（3）提高无损检测结果的精度，在应用无损检测技术过程中，应根据实际情况选择相应的检测方法，实事求是，即可根据检测操作的难易程度决定，也可根据检测结果的好坏确定。在建筑工程检测中使用无损检测技术，为确保建筑质量的有效性，需对提高检测的精确度给予重视。在建筑工程检测未来发展道路上，不断研究出简单、高效、实用的检测技术。

4结论

水利工程中混凝土结构的稳定性对水工建筑物的整体稳定性有很大影响。因此，对水工建筑物混凝土质量进行检测是十分必要的。超声波检测方法的应用，不仅为混凝土结构始终处于良好状态提供了前提保证，而且保证了现代水利工程的安全稳定运行。

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