【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)區(qū)聲速值， km/s； l—— 超聲測(cè)距， mm； tm —— 測(cè)區(qū)平均聲時(shí)值，μ s； t1， t2， t3—— 分別為測(cè)區(qū)中 3 個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值。 6）當(dāng)在混凝土澆灌的頂面與底面測(cè)試時(shí)，測(cè)區(qū)聲速值應(yīng)按下列公式修正： υ a=β V （ 213） 式中： υ a—— 修正后的測(cè)區(qū)聲速值， km/s； 2－ 14 β —— 超聲測(cè)試面修正系數(shù)。在混凝土澆注面的頂面及底面測(cè)試時(shí)，β=；在混凝土側(cè)面測(cè)試時(shí)，β =1。 4．混凝土強(qiáng)度的推定 1）構(gòu)件第 i 個(gè)測(cè)區(qū)的混凝土強(qiáng)度換算值 cicuf, 應(yīng)采用修正后的測(cè)區(qū)回彈值 Rai及修正后的測(cè)區(qū)聲速值υ ai優(yōu)先采用專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線推定。當(dāng)無該類測(cè)強(qiáng)曲線時(shí)，可按《超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程（ CECS 02∶ 88）》中附表 21 和附表22 查閱混凝土強(qiáng)度或按下列公式計(jì) 算： （ 1）粗骨料為卵石時(shí) （ 214） （ 2）粗骨料為碎石時(shí) （ 215） 式中： cicuf, —— 第 i 個(gè)測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值， MPa，精確至 ； υ ai—— 第 i 個(gè)測(cè)區(qū)修正后的超聲聲速值， km/s，精確至 km/s； Rai—— 第 i 個(gè)測(cè)區(qū)修正 后的回彈值，精確至 。 2）當(dāng)結(jié)構(gòu)所用材料與制定的測(cè)強(qiáng)曲線所用材料有較大差異時(shí)，須用同條件試件塊或從結(jié)構(gòu)構(gòu)件測(cè)區(qū)鉆取的混凝土芯樣進(jìn)行修正，試件數(shù)量應(yīng)不少于 3 個(gè)。此時(shí)，得到的測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值應(yīng)乘以修正系數(shù)。修正系數(shù)可按下列公式計(jì)算。 （ 1） 同條件立方試塊時(shí) （ 216） （ 2）有混凝土芯樣試件時(shí) （ 217） 式中： η —— 修正系數(shù)，精確至小數(shù)點(diǎn)后兩位； icuf, —— 第 i 個(gè)混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度值（以邊長(zhǎng)為 150mm 計(jì)）， MPa，精確至 MPa； cicuf, —— 對(duì)應(yīng)于第 i 個(gè)立方體塊或芯樣試件的混凝土強(qiáng)度換算值， MPa，精確至 ； , )()(0 0 3 aiaic icu Rf ??, )()(0 0 aiaic icu Rf ????? ni c icuicu ffn 1 , /1???? ni c icuicor ffn 1 , /1?2－ 15 icorf , —— 第 i 個(gè)混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度值（以Φ 100mm179。 100mm 計(jì)）， MPa，精確至 MPa； n—— 試件數(shù)。 3）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值 ecuf, 可按下列條件確定。 （ 1）當(dāng)按單個(gè)構(gòu)件檢測(cè)時(shí)，單個(gè)構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值 ecuf, 取該構(gòu)件各測(cè)區(qū)中最小的混凝土強(qiáng)度換算值 ccuf min, 。 （ 2）當(dāng)按批抽樣檢測(cè)時(shí)，該批構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值應(yīng)按下列公式計(jì)算： （ 218） 式中各測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度 換算值的平均值ccufm及標(biāo)準(zhǔn)差ccufS，應(yīng)按下列公式計(jì)算： （ 219） （ 220） （ 3）當(dāng)同批測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值標(biāo)準(zhǔn)差 ccusf 過大時(shí)，該批構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值也可按下列公式計(jì)算： ????mic icufecu fmmf ccu 1 m in,1m i n, （ 221） 式中：ccufmmin,—— 該批每個(gè)構(gòu)件中最小的測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算的平均值 MPa； c icuf min, —— 第 i 個(gè)構(gòu)件中的最小測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值， MPa； m—— 抽取的構(gòu)件數(shù)。 4）當(dāng)屬同批構(gòu)件按批抽樣檢測(cè)時(shí)，若全部測(cè)區(qū)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差出現(xiàn)下列情況時(shí)，則該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個(gè)構(gòu)件檢測(cè)： （ 1）當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于或等于 C20 時(shí)：ccufS＞ MPa； （ 2）當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于 C20 時(shí) ：ccufS＞ MPa。 ccuccu ffecu Smf , ????? ni c icuf fnm ccu 1 ,11)()(122,??? ?? nmnfSni fc icufccuccu2－ 16 混凝土缺陷的無破損檢測(cè)法 混凝土是多相復(fù)合體系，在混凝土中存在著許多各相之間的界面。如果把混凝土內(nèi)部構(gòu)造分成微觀、細(xì)觀、宏觀三個(gè)層次，則混凝土中存在著微觀缺陷、細(xì)觀缺陷和宏觀缺陷。一般認(rèn)為，微觀和細(xì)觀缺陷是由于材料形成過程中的必然產(chǎn)物，是混凝土的固有缺陷。而宏觀缺陷是由于成型過程振搗不實(shí)，或因?yàn)槭芰案g性破壞所造成的大缺陷。這類缺陷包括蜂窩、孔洞、裂縫、不密實(shí)區(qū)、腐蝕破壞層等。在采用無破損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，主要檢測(cè)這類缺陷。 超聲法 檢測(cè)混凝土缺陷 在混凝土結(jié)構(gòu)物的施工及使用過程中，往往會(huì)造成一些缺陷和損傷，形成這些缺陷和損傷的原因是多種多樣的。一般而言，主要有四方面的原因：其一是施工原因，例如振搗不足，鋼筋網(wǎng)過密而骨料最大粒徑選擇不當(dāng)、模板漏漿等所造成的內(nèi)部孔洞、不密實(shí)區(qū)、蜂窩及保護(hù)層不足、鋼筋外露等；其二是由于混凝土非外力作用所形成的裂縫，例如在大體積混凝土中因水泥水化熱積蓄過多，在凝固及散熱過程中的不均勻收縮而造成的溫度裂縫，混凝土干縮及碳化收縮所造成的裂縫；其三是長(zhǎng)期在腐蝕介質(zhì)或凍融作用下由表及里的層狀疏松；其四是受外力作用所產(chǎn) 生的裂縫，例如因齡期不足即行吊裝而產(chǎn)生的吊裝裂縫等。 這些缺陷和損傷往往會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的承載能力和耐久性，因此是事故處理、施工驗(yàn)收、舊的建筑物安全性鑒定、進(jìn)行維修和補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)必須檢測(cè)的項(xiàng)目。 目前，對(duì)混凝土內(nèi)部缺陷的存在、大小、位置和性質(zhì)進(jìn)行無破損檢測(cè)的手段有超聲脈沖法和射線法兩大類，其中射線法因穿透能力有限，以及操作中需解決人體防護(hù)等問題，在我國使用較少。目前最有效的方法是超聲脈沖法。 1．混凝土超聲探傷采用以下四點(diǎn)作為判別缺陷的基本依據(jù)。 1）根據(jù)低頻超聲在混凝土中遇到缺陷時(shí)的繞射現(xiàn)象，按聲時(shí)及聲程的 變化，判別和計(jì)算缺陷的大小。 2）根據(jù)超聲波在缺陷界面上產(chǎn)生反射，因而到達(dá)接收探頭時(shí)能量顯著衰減的現(xiàn)象判斷缺陷的存在及大小。 3）根據(jù)超聲脈沖各頻率成分在遇到缺陷時(shí)被衰減的程度不同，因而接收頻率明顯降低，或接收波譜產(chǎn)生差異，也可判別內(nèi)部缺陷。 4）根據(jù)超聲波在缺陷處的波形轉(zhuǎn)換和疊加，造成接收波形畸變的現(xiàn)象判別缺陷。 2－ 17 以上四點(diǎn)可以單獨(dú)運(yùn)用，也綜合運(yùn)用。 2．聲學(xué)參數(shù)測(cè)量 測(cè)量之前應(yīng)視測(cè)試距離（以下簡(jiǎn)稱測(cè)距）大小將儀器的發(fā)射電壓調(diào)在某一檔，并以掃描基線不產(chǎn)生明顯噪音干擾為前提，將儀器“增益”調(diào)至較大位置保持不動(dòng) 。 1）聲時(shí)測(cè)量時(shí)，應(yīng)將發(fā)射換能（以下簡(jiǎn)稱 T 換能器）和接收換能器（以下簡(jiǎn)稱R 換能器）分別耦合在測(cè)區(qū)同一測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置上，用“衰減器”將接收信號(hào)首波調(diào)至一定高度，再調(diào)節(jié)游標(biāo)脈沖，用其前沿對(duì)準(zhǔn)首波前沿基線彎曲的起始點(diǎn)，讀取調(diào)節(jié)游標(biāo)脈沖，用其前沿對(duì)準(zhǔn)首波前沿基線彎曲的起始點(diǎn)，讀取聲時(shí)值 ti（精確至 s）。該測(cè)點(diǎn)混凝土聲時(shí)值應(yīng)按下式計(jì)算： tct=tito （ 222） 式中： tct—— 第 i 點(diǎn)混凝土聲時(shí)值，μ s； ti—— 第 i 點(diǎn)測(cè)讀聲時(shí)值，μ s； to—— 聲時(shí)初讀數(shù)，μ s，當(dāng)采用厚度振動(dòng)式換能器時(shí)，可參照儀器使用說明書測(cè)得，當(dāng)采用徑向振動(dòng)式換能器時(shí)，可按“時(shí) — 距”法測(cè)得。 2）波幅測(cè)量時(shí)，應(yīng)在保持換能器良好耦合狀態(tài)下采用下列兩種方法之一進(jìn)行讀數(shù)； （ 1）刻度法：將衰減固定在某一衰減位置，從儀器波屏上讀取首波幅度（格數(shù)）； （ 2）衰減值法：采用衰減器將首波幅調(diào)至一定高度（如 5mm 或刻度一格），讀取衰減器上的 dB 值。 3）頻率測(cè)量時(shí)，應(yīng)先將游標(biāo)脈沖調(diào)至首波前半個(gè)周期的波谷（或波峰）讀取聲時(shí)值 t1（μ s），再將游標(biāo)脈沖調(diào)至相鄰 的波谷（或波峰），讀取聲值 t2（μ s），由此即可按下式計(jì)算出該點(diǎn)（第 i 點(diǎn)）第一周期波動(dòng)的頻率 fi（精確至 ）。 （ 223） 4）波形觀察時(shí)主要觀察接收信號(hào)的波形是否畸變或觀察包絡(luò)線的形狀，必要時(shí)可描繪或拍照。 3．換能器的布置方法 接收換能器檢測(cè)出最早到達(dá)的脈沖分量。這一分量通常是縱向振動(dòng)的前緣。盡管所傳播的最大能量的方向是垂直發(fā)射換能器的表面，但是可能在其它的一些方向檢測(cè)到通過混121000ttfi ??2－ 18 凝土 傳播的脈沖。因此，可以按下面三個(gè)方式之一來布置兩只換能器以測(cè)量脈沖速度： 1）兩只換能器對(duì)面布置（直接傳播），見圖 21，稱直穿法； 2）兩只換能器在相鄰面布置（半直接傳播），見圖 21，稱斜穿法； 3）兩只換能器布置在同一表面（間接傳播或表面?zhèn)鞑ィ?，見圖 21，稱平測(cè)法。 圖 21 探頭的布置方法 4．混凝土缺陷檢測(cè) 1）混凝土均勻性檢測(cè) 構(gòu)件內(nèi)部或各構(gòu)件之間的混凝土不均勻性可引起脈沖速度的差異，這種差異又和質(zhì)量的差別相連。脈沖速度的測(cè)量為研究均勻性提供了手段。而為達(dá)到目的，就得選定足 以均勻地布置該混凝土結(jié)構(gòu)一定體積的若干測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距一般為 200～500mm，測(cè)點(diǎn)布置時(shí)應(yīng)避開與聲波傳播方向相一致的鋼筋。 各測(cè)點(diǎn)的聲速值按下式計(jì)算： （ 224） 式中： υ i—— 第 i 點(diǎn)混凝土聲速值， km/s； Li—— 第 i 點(diǎn)聲徑長(zhǎng)度或稱測(cè)距值， mm； tci—— 第 i 點(diǎn)混凝土的聲時(shí)值，μ s。 各測(cè)點(diǎn)混凝土的聲速平均值 mv和標(biāo)準(zhǔn)差 Sv及離差系數(shù) Cv分別按下式計(jì)算： （ 225） ciii tL????? ni iv nm 11 ?2－ 19 （ 226） （ 227） 式中： mv —— 聲速平均值， km/s； n—— 測(cè)點(diǎn)數(shù)； υ i —— 第 i 點(diǎn)的聲速值， km/s； Sv —— 聲速標(biāo)準(zhǔn)差； Cv—— 聲速離差系數(shù)。 根據(jù)聲速的標(biāo)準(zhǔn)差和離差系數(shù)，可以相對(duì)比較相同測(cè)距的同類結(jié)構(gòu)或各部位混凝土均勻性的優(yōu)劣。 2）混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測(cè) 進(jìn)行混凝土不密實(shí) 區(qū)和空洞檢測(cè)時(shí)，結(jié)構(gòu)的被測(cè)部位及測(cè)區(qū)應(yīng)滿足以下要求： （ 1）被測(cè)部位應(yīng)具有一對(duì)（或兩對(duì)）相互平行的測(cè)試面； （ 2）測(cè)區(qū)的范圍應(yīng)大于有懷疑的區(qū)域； （ 3）在測(cè)區(qū)布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)避免 T、 R 換能器的連線與附近的主鋼筋軸線平行。 根據(jù)被測(cè)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，可按下列方法之一布置換能器： （ 1）結(jié)構(gòu)具有兩對(duì)互相平行的測(cè)試面時(shí)可采用對(duì)測(cè)法，其測(cè)試方法如圖 22 所示。在測(cè)區(qū)的兩對(duì)相互平行的測(cè)試面上，分別畫間距為 200～ 300mm 的網(wǎng)絡(luò)，并編號(hào)確定對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置； （ 2）結(jié)構(gòu)中只有一對(duì)相互平行的測(cè)試面時(shí)可采用斜測(cè)法。即在測(cè)區(qū)的兩個(gè) 相互平行的測(cè)試面上，分別畫出交叉測(cè)試的兩組測(cè)點(diǎn)位置，如圖 23 所示； 圖 22 對(duì)測(cè)法換能器布置圖 圖 23 斜測(cè)法換能器布置立面圖 ?? ??? ni vv nnmS 1 221 )1/()( ?vvv mSC /?2－ 20 （ 3）當(dāng)結(jié)構(gòu)的測(cè)試距離較大時(shí)，為了提高測(cè)試靈敏度，可在測(cè)區(qū)適當(dāng)位置鉆出平行出側(cè)面的測(cè)試孔。測(cè)孔直徑 45～ 50mm，深度視測(cè)試需要而定，結(jié)構(gòu)側(cè)面采用厚度振動(dòng)換能器，用黃油耦合。測(cè)孔中有用徑向振動(dòng)式換能器，用水耦合，換能器布置如圖 24 所示。 圖 24 鉆孔測(cè)法換能器布置圖 每一測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)、波幅、頻率和測(cè)距的測(cè)量，應(yīng)分別按規(guī)定進(jìn)行。 測(cè)區(qū)混凝土聲時(shí)（或聲速）、波幅、頻率測(cè)量值的平均值（ mx）和標(biāo)準(zhǔn)（ Sx）應(yīng)按下式計(jì)算： （ 228）