混凝土缺陷检测优秀PPT.ppt
超声法检测砼缺陷超声法检测砼缺陷第七组汇报人：段鑫晶组员：宋文威 赵金桥 贾寒宇 任小涛 李妍 段鑫晶2022/11/31一、概述Y混凝土缺陷：内部不密实或空洞，外部蜂窝麻面、裂缝或损伤层Y检测目的：查明混凝土缺陷的性质、范围及尺寸Y检测方法：Y机械波法：超声脉冲波、冲击脉冲波、声放射Y穿透幅射法：x射线、射线、中子流Y超声波介绍Y 在弹性介质中传播的振动叫弹性波，人耳可闻范围的弹性波为20-20000Hz，叫声波，低于此范围叫次声波，频率超过2万Hz,并不能引起听觉的弹性波叫超声波。2022/11/32一、概述Y超声法定义Y 指接受带波形显示的低频超声波检测仪和频率为20250kHz的声波换能器，测量混凝土的声速、波幅和主频等声学参数，并依据这些参数及其相对变更分析推断混凝土缺陷的方法Y在混凝土检测中的应用Y非破损检测混凝土内部的空洞、离析Y检测混凝土裂缝的深度Y检测混凝土接触面的结合质量Y检测混凝土表面的损伤层厚度2022/11/33二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理（一）基本原理 利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变更，来判定混凝土的缺陷。（注：技术条件相同：指混凝土的原材料、协作比、龄期和测试距离一样）2022/11/34Y一、超声波法缺陷检测原理Y假设混凝土中有一处缺陷，用超声法检测时，由于正常混凝土是连续体，超声波在其中正常传播。当换能器正对着缺陷时，由于混凝土连续性中断，缺陷区与混凝土之间出现界面（空气与混凝土）。在界面上超声波传播发生反射、散射与绕射。超声波用于混凝土缺陷评估的4个声学参数声时（或波速）、振幅、频率和波形将发生变更。2022/11/35p二、超声波法声学参数的变更p声时（波速）p 当超声波在传播路径上遇到缺陷时，超声波的传播有两种可能：p一是干脆穿过缺陷介质，缺陷介质可能是空气、水或夹杂杂质的非正常混凝土，这些介质的共同特点是声速低；p二是超声波绕过缺陷与正常混凝土的界面传播。当超声波干脆穿过缺陷，由于缺陷速度较混凝土低，在同样测距下传播时间要长，而绕过缺陷的传播路径比直线传播的路径长。2022/11/36p 上述两种状况测得的声时都将比正常部位长。在计算测点声速时，总是以换能器间的直线距离L作为传播距离，因此有缺陷处的计算声速就减小。2022/11/37p波幅p 由于缺陷对声波的反射或吸取比正常混凝土大，所以当超声波通过缺陷后，衰减比正常混凝土大，即接收波的振幅将削减。依据接收波首波振幅的异样变更也可以发觉缺陷的存在。p 振幅值虽然与混凝土质量有相关性，但也取决于测试距离和换能器的声学性能（仪器和换能器灵敏度、自振频率、频谱特性等），因此难以定出一种统一的指标，只能在同一仪器设备和测距状况下作相对比较用。2022/11/38p主频（频谱）p 对接收波信号的频谱分析表明，不同质量的混凝土对超声波中高频重量的吸取、衰减不同。因此，当超声波通过不同质量的混凝土后，接收波的频谱也不同。有内部缺陷的混凝土，其接收波中高频重量相对削减而低频重量相对增大，接收波的主频率值下降。频率值也只能在同一仪器设备和测距状况下作相对比较用。2022/11/39p波形p 当超声波通过混凝土内部缺陷时，由于混凝土的连续性已被破坏，使超声波的传播路径困难化，直达波、绕射波等各类波相继到达接收换能器。它们各有不同的频率和相位。这些波的叠加有时会造成波形的崎变。目前，对波形的探讨还不够，只能是半定性的参数，作为推断缺陷的参考。2022/11/310二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理（二）声学参数1.声速弹性模量,孔隙率,密实度,声速强度，声速混凝土内部有缺陷(孔洞、蜂窝)，声速超声波穿过裂缝传播，声速声速可以反映混凝土的性能与内部状况2022/11/311二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理2.振幅l指首波，即第一个波前半周的幅值，反映了接收到声波的强弱l强度，振幅l内部有缺陷、裂缝，振幅l振幅与仪器性能、耦合状况、测距大小均有关系，没有统一的度量标准，目前只作为同条件（同一仪器、同一状态、同一测距）下相对比较用2022/11/312二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理3.频率l超声波检测中，电脉冲激发出的声脉冲信号是复频超声脉冲波，包含了一系列不同频率成分l测距越远，高频成分衰减越多l混凝土内部缺陷及裂缝使主频下降l频率与仪器性能、耦合状况、测距大小均有关系，没有统一的度量标准，目前只作为同条件(同一仪器、同一状态、同一测距)下相对比较用l各频率成分通过频谱分析取得2022/11/313二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理4.波形显示屏上显示的接收波波形直达波、反射波、绕射波、纵波、横波、表面波等的综合反映波形分析常集中于波前部的纵波目前对波形的探讨只能作一般的视察、记录2022/11/314二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理5.声速的测量方法v=l/t,l为测距，t为声时5.1 测距的测量方法对测时，钢卷尺测量T、R间距离平测时，钢卷尺测量T、R间净距离5.2 声时的测读方法游标测读自动关门,适用于信号较强时测量计算机自动找寻2022/11/315二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理5.3 5.3 零读数零读数t0t0的标定方法的标定方法仪器显示时间仪器显示时间t1t1包含超声波在被测物体中传播时间包含超声波在被测物体中传播时间t t、延迟时、延迟时间（电延迟、电声转换、声延迟）间（电延迟、电声转换、声延迟）t0t0，t=t1-t0t=t1-t0干脆相对法，适用于作为精度要求不高或测距较大状况下，干脆相对法，适用于作为精度要求不高或测距较大状况下，夹心式换能器的夹心式换能器的t0t0标定标定长短测距法，适用各类平面换能器长短测距法，适用各类平面换能器t0t0标定标定标准棒法标准棒法2022/11/316二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理6.振幅的测量方法直读法：固定放射电压、衰减器刻度及增益值，干脆读取首波波谷（峰）距水平刻线的高度衰减器法：固定放射电压、增益刻度，将首波高度衰减至某预定高度，此时从衰减器读得的dB值即为首波幅度的指标2022/11/317二、超声法检测的基本原理超声法检测的基本原理7.频率的测量方法l测量周期法 f=1/4(t2-t1)=1/2(t3-t2)=1/(t4-t2)l一般取前一、二个周期的波形2022/11/318三、超声波法检测混凝土缺陷（一）混凝土裂缝深度检测（一）混凝土裂缝深度检测1.平测法1.1 适用范围l只有一个表面可供超声检测l裂缝深度不大于500mm2022/11/319三、超声波法检测混凝土缺陷1.2 检测步骤：第一步，不跨缝声时测量：将T和R置于裂缝同一侧，以两个换能器内边缘距离li为100、150、200mm，分别读取声时值ti，绘制“时-距”坐标图，或用回来分析求出：li=a+bti，则每测点超声波实际传播距离：li=li+|a|，得出超声波传播速度：v=(ln-l1)/(tn-t1)或v=b2022/11/320三、超声波法检测混凝土缺陷l其次步，跨缝声时测量：将T和R置于裂缝对称的两侧，li取100、150、200mm，分别读取声时值tci，同时观测首波相位的变更l第三步，计算：裂缝深度按下式计算2022/11/321三、超声波法检测混凝土缺陷1.3 裂缝深度的确定跨缝测量中，当在某测距发觉首波反相时，取该测距及两个相邻测距的裂缝深度平均值无反相，则将剔除li3mhc数据，取余下的hci的平均值当有钢筋穿过裂缝时，换能器须离开钢筋确定距离或将T、R连线与钢筋轴线形成确定角度（4050）裂缝中不得有水或泥浆充填2022/11/322三、超声波法检测混凝土缺陷2.斜测法2.1 适用范围结构裂缝部位有一对相互平行的表面时，优先选用2.2 测量方法保持T、R换能器连线的距离相等、倾斜角一样，进行过缝与不过缝检测，分别读取相应的声时、波幅和频率值。T、R连线通过裂缝时的波幅与频率比不过缝测点比较，存在显著差异2022/11/323三、超声波法检测混凝土缺陷3.钻孔测法3.1 适用范围l大体积混凝土，裂缝深度大于500mml被测混凝土允许在裂缝两侧钻测试孔2022/11/324三、超声波法检测混凝土缺陷3.2 钻孔要求孔径大于换能器直径510mm测孔深度应大于裂缝深度600800mm对应的两个测孔应始终位于裂缝两侧，且平行对应测孔间距宜2m左右，同一结构各对应测孔的间距应相同孔中粉末碎屑应清理干净横向测孔的轴线应具在确定的倾斜角宜在裂缝一侧多钻一个孔距相同但较浅的孔2022/11/325三、超声波法检测混凝土缺陷3.3 测试方法l测试孔注满清水，将T、R置于裂缝同侧的B、C孔中l以200300mm的相同步距向下移动T、R，并读取相应的声时与波幅值l将T、R置于裂缝两侧对应的A、B测孔中，同步向下移动，逐点读取声时、波幅和换能器所处深度2022/11/326三、超声波法检测混凝土缺陷3.4 裂缝深度判定l主要以波幅测值作为判据l绘制深度-波幅坐标图l波幅最大并基本保持稳定位置即对应裂缝深度2022/11/327三、超声波法检测混凝土缺陷3.5 裂缝末端位置的判定接受斜测法当两个换能器的连线超过裂缝末端后，波幅测值保持最大值，判定测线AB、CD的位置通过裂缝的末端AB、CD两条测线的连线交点便是裂缝的末端位置2022/11/328三、超声波法检测混凝土缺陷（二）混凝土不密实区和空洞检测（二）混凝土不密实区和空洞检测1.1.测试方法测试方法1.1 1.1 平面对测平面对测结构被测部位有两对相互平行表面结构被测部位有两对相互平行表面在测区的两对平行表面上，画在测区的两对平行表面上，画100100300mm300mm网格并逐网格并逐点编号点编号l测量对应测点的声时、波幅和频率2022/11/329三、超声波法检测混凝土缺陷1.2 平面斜测被测部位只在一对平行表面可供测试，或被测部位处于结构的特殊位置2022/11/330三、超声波法检测混凝土缺陷1.3 钻孔测法适用于大体积混凝土钻一个或多个平行于侧面的测孔，直径3845mm，孔深依据测试要求确定l耦合：测孔用清水，侧面用黄油l测量同一高度或同步高度差的声时、波幅或频率2022/11/331三、超声波法检测混凝土缺陷2.不密实区和空洞的判定基本原理：超声波遇不密实区或空洞时，其测得的声时、振幅、频率必将与正常混凝土有差别异样值的判别方法：依据概率统计理论确定，即置信范围（mx1Sx)以外的观测值为异样值，同时应避开观测失误造成数据异样（检查表面是否平整、干净或是否存在别的干扰因素，必要时加密测点重复测试）2022/11/332三、超声波法检测混凝土缺陷2.1 混凝土声学参数的统计计算2022/11/333三、超声波法检测混凝土缺陷2.2 异样值的判别当测区各测点的测距相同时，可干脆用声时进行统计推断。将各测点声时值ti按大小依次排列，t1t2 t3 tn，视排在后面明显偏大的声时为可疑值，将可疑值中最小的一个数同其前面的声时值进行平均值（mt）和标准差（St）的统计 以x0=mt+1St为异样值的临界值，当参与统计的可疑值tnx0时，则tn及排列于其后的声时值为异样值，再将t1tn-1进行统计推断，直至判不出异样值为止。若tnX0时，再将xn+1放进去统计和判别，其余类推2022/11/335三、超声波法检测混凝土缺陷l相邻测点异样的临界值，按下式进行统计推断。l X0=mx-2Sx 或l X0=mx-3Sxl 1、2、3与测点数量有关，查规范表可得。l2.3 不密实混凝土和空洞范围的判定l依据异样测点的分布及波形态况判定混凝土内部存在不密实区和空洞的范围l留意：波幅测量值虽然对缺陷的反映很敏感，但由于受声耦合状态的影响较大，简洁产生误判和漏判2022/11/336三、超声波法检测混凝土缺陷3.混凝土内部空洞尺寸的估算3.1 设空洞位于放射和接收换能器的正中心 适用于只有一对可供测试的表面时，按下式估算空洞半径：2022/11/337三、超声波法检测混凝土缺陷3.2 设空洞位于放射和接收换能器连线的随意位置 适用于有两对可供测试的表面时。设X=(th-tm)/tm，Y=lh/l，Z=r/l，则可依据X、Y值，由表C.0.1查得Z值，再计算空洞的大致半径r2022/11/338三、超声波法检测混凝土缺陷（三）混凝土结合面质量检测（三）混凝土结合面质量检测1.1.测试方法测试方法有对测法和斜测法两种，测点布置要求：有对测法和斜测法两种，测点布置要求：使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位各对换能器连线应接受穿过和不穿过结合面布置各对换能器连线应接受穿过和不穿过结合面布置l各对换能器连线的倾斜角、测距应相等l测点间距100300mml测试各对测点的声时、波幅、主频值2022/11/339三、超声波法检测混凝土缺陷2.数据处理及判定测点数足够，仍用统计方法判定测点数不足，或数据较离散，可用通过结合面的声速、波幅值与不通过结合面的声速、波幅值比较，显著低者，可判为异样测点被判为异样值的测点，查明无其他缘由影响时，可判定这些部位的新老混凝土结合不良2022/11/340三、超声波法检测混凝土缺陷3.实例依据声时判别结果，t3、t4、t8、t9、t12、t15为异样值依据波幅统计和判别结果，A1、A3、A4、A8、A9、A12、A15为异样值2022/11/341三、超声波法检测混凝土缺陷（四）表层损伤层检测（四）表层损伤层检测1.测试原理 当T、R换能器间距较近时，脉冲波首先沿损伤层到达R，此时测得的为损伤层混凝土声速。当T、R换能器间距较大时，脉冲波透过损伤层沿未损伤层到达R，此时测得的为未损伤层混凝土声速。必有一测距l0，脉冲波穿过损伤层与未损伤层到达R的时间相同。据此建立方程求得hf2022/11/342三、超声波法检测混凝土缺陷2.测试方法 T耦合好保持不动，然后将R依次耦合在间距为30mm的测点1、2、3、位置上，读取相应的声时值t1、t2、t3、，并测量每次T、R内边缘之间的距离l1、l2、l3、，每一测位的测点数不得少于6点，当损伤层较厚或不匀整时，应增加测点数量2022/11/343三、超声波法检测混凝土缺陷3.损伤层厚度的判定用各测点的声时值和相应的测距绘制“时-距”坐标图，转折点前后分别代表损伤和未损伤混凝土的l和t相关直线建立回来直线方程2022/11/344三、超声波法检测混凝土缺陷l损伤层厚度的计算4.留意事项为增加接收信号，宜选择低频换能器（3050kHz）有时因损伤程度轻或损伤层厚度不大，可能出现两者速度差别不大，因此，测量时必需精确测量T、R之间距离检测完成后，宜作局部破损验证检测结果2022/11/345三、超声波法检测混凝土缺陷（五）超声法检测混凝土缺陷的主要影响因素（五）超声法检测混凝土缺陷的主要影响因素 1.1.耦合状态的影响耦合状态的影响测面平整测面平整耦合剂厚度均一耦合剂厚度均一无泥砂粘附无泥砂粘附2.2.钢筋钢筋换能器离开钢筋确定距离或与钢筋轴线形成确定夹角换能器离开钢筋确定距离或与钢筋轴线形成确定夹角3.3.水分水分力求混凝土处于干燥状态，缺陷内的空气不能被水充填力求混凝土处于干燥状态，缺陷内的空气不能被水充填2022/11/346四、超声波检测的仪器设备超声波检测的仪器设备（一）超声波检测仪的技术要求（一）超声波检测仪的技术要求 1.分类l模拟式，由时域波形信号测读声学参数。如CTS-25、SYC-2等l数字式，接收信号转化为离散数字量，具有采集、储存数字信号、测读声学参数和对数字信号处理的智能化功能。如RS型超声仪、SY型超声仪2022/11/347四、超声波检测的仪器设备超声波检测的仪器设备2.技术要求具有波形清晰，显示稳定的示波装置声时最小分度为0.1s具有最小分度为1dB的衰减系统仪器应具有良好的稳定性接收放大器频响10500kHz，总增益不小于80dB，接收灵敏度(S/N=3/1)不大于50V电源电压波动范围在标称值10%的状况下能正常工作连续正常工作时间不少于4h2022/11/348四、超声波检测的仪器设备超声波检测的仪器设备（二）换能器的技术要求（二）换能器的技术要求 1.分类l厚度振动方式l径向振动方式2.技术要求l频率选择：厚度振动方式-20250kHz l 径向振动方式-2060kHz2022/11/349四、超声波检测的仪器设备超声波检测的仪器设备2022/11/350四、超声波检测的仪器设备超声波检测的仪器设备（一）超声波检测仪的检定（一）超声波检测仪的检定1.1.声时计量校验声时计量校验取常用平面换能器一对，接于超取常用平面换能器一对，接于超声波仪上，将两个换能器的声波仪上，将两个换能器的辐射面相互对准，以间距辐射面相互对准，以间距（精确至（精确至0.5%0.5%）5050、100100、150150、200mm200mm依次放置在空依次放置在空气中，在保持首波幅度一样气中，在保持首波幅度一样的条件下，读取各间距所对的条件下，读取各间距所对应的声时值应的声时值t1t1、t2t2、t3t3、tn tn，同时测量空气温度，同时测量空气温度TkTk（精确至（精确至0.20.2）2022/11/351四、超声波检测的仪器设备超声波检测的仪器设备l绘制“时-距”坐标图（或求出回来直线方程），得出空气声速实测值vs（精确至0.1m/s）l计算空气声速的标准值vcl计算二者相对误差应不大于0.5%2022/11/352四、超声波检测的仪器设备超声波检测的仪器设备2.波幅计量校验将屏幕显示的首波幅度调至确定高度，然后把仪器衰减系统的衰减量增加或削减6dB，此时屏幕波幅高度应降低一半或上升一倍2022/11/3532022/11/354
