第三节-混凝土缺陷检测优秀PPT.ppt

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1、其次节 混凝土内部缺陷检测1.超声法检测混凝土缺陷2.不密实区和空洞检测3.混凝土裂缝深度检测1 超声法检测混凝土缺陷l原理概述l1 基本原理l超声法检测混凝土缺陷的基本原理就是，通过超声波在混凝土中传播后发生的波形变更、利用声时(本质是声速)、频率、波幅等参数的特征，来综合分析推断其内部状况。l因为超声脉冲渡传播速度的快慢，与混凝土的密实程度有干脆关系，对于技术条件相同的混凝土来说，声速高则混凝上密实，相反则混凝土不密实。当有空洞、裂缝等缺陷存在时，破坏了混凝土的整体性，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，超声波遇到蜂窝、宅空洞或裂缝等缺陷时，会在缺陷界面发生反射和散射，因此传播的路程

2、会增大，测得的声时会延长，声速会降低。l其次，在缺陷界面超声渡的声能被衰减，其中频率较高的部分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或频率谱中高频成分明显削减。l再次，经缺陷反射或绕过缺陷传播的超声渡信号与直达波信号之间存在相位差，叠加后相互干扰，致使接收信号的波形发生畸变。依据上述原理，在实际测试中，可以利用混凝土声学参数测量值和相对变更综合分析，判别混凝土缺陷的位置和范围，或者估算缺陷的尺寸。1)声时，波速2）首波波幅缺陷处声学参数特征：4)波的传播 路径困难，各种波叠加造成波形畸变3)接收波主频值1 混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序混凝土缺陷（包括

3、不密实区和空洞、结合面质量、表面损伤层）以及裂缝的检测一般程序如下：（1）制订测试方案收集资料，实地考察，制订测试方案。视测试面状况及测距大小选择平测法、对测法、斜测法或者钻孔法。（2）仪器设备超声仪及换能器应满足规范要求及现场检测须要。依据测试面状况选型式，测距选频率。（3）对测试面或钻孔的要求平面换能器要求混凝土表面平整、干净。径向换能器要求钻孔或声测管相互平行，直径略大。（4 4）耦合条件）耦合条件平面换能器：与混凝土表面达到完全平面接触，减平面换能器：与混凝土表面达到完全平面接触，减小衰减。小衰减。径向换能器：孔（管）中注满清水，换能器不偏斜。径向换能器：孔（管）中注满清水，换能器不偏

4、斜。（5 5）测线布置）测线布置尺寸较大测线疏一些，小构件测线应密一些；尺寸较大测线疏一些，小构件测线应密一些；普测时测线疏一些，单方向对测，有怀疑的区域密普测时测线疏一些，单方向对测，有怀疑的区域密一些，进一步斜测；一些，进一步斜测；平面检测时，记录各测点编号及位置；钻孔检测时，平面检测时，记录各测点编号及位置；钻孔检测时，记录各测点高程。记录各测点高程。（6 6）信号采集）信号采集记录声时、振幅、频率和波形这四个声学参数。异记录声时、振幅、频率和波形这四个声学参数。异样部位保存波形。样部位保存波形。（7 7）分析计算）分析计算在现场初步分析，缺陷部位复测或详测，室内进一在现场初步分析，缺陷

5、部位复测或详测，室内进一步分析处理。步分析处理。1 混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序2 不密实区和空洞检测不密实区和空洞检测不密实区是指因振捣不够、漏浆或离析等造成的蜂窝状，或因缺少水泥形成的松散状以及遭遇意外损伤产生的疏松状混凝土区域。空洞是指因为钢筋密集，混凝土无法振实，造成石子架空，或者在浇筑过程中混凝土中混入了声阻抗较低的杂物（如泥块、木块、砖头等）。2.1 不密实区和空洞检测测线布置不密实区和空洞检测测线布置1 1 对测法对测法适用于具有两对平行测试面的结构。在两对平行的测试面上，画出等间距的网格，网格间距0.21.0m，大型结构物可适当加大，编号确定对应

6、的测点位置。适用于只有一对平行测试面的结构；测点间距同前。2)斜测法2.1 不密实区和空洞检测测线布置斜测法立面图3）钻孔法l适用于钻孔或预埋管，孔距2-3m；l测点间距0.20.5m；l缺陷旁边，测点加密。2.1 不密实区和空洞检测测线布置不密实区和空洞检测测线布置AB1.常规对测测点间距S(0.2:1.0m)2.局部加密对测S100mm3.A高B低斜测S同加密对测4.A低B高斜测S同加密对测现场缺陷测试程序2.2 缺陷分析方法缺陷分析方法异样测点推断概率统计法缺陷范围推断阴影重叠法缺陷程度推断层析成像法2.2 异样测点推断异样测点推断概率法概率法南京水利科学探讨院罗骐先教授提出，现已编入各

7、类超声检测规范。基本构想如下：正常混凝土质量波动是偶然误差所引起，符合正态分布；缺陷是由过失误差（漏振、漏浆、架空等）引起，不符合正态分布；找出一批检测数据的临界值，低于临界值即缺陷异样点。2.2 异样测点推断概率法对n 个测点统计平均值 、标准差s。查表或计算P(1/n)的分位值ka 测点数不少于30个将全部测值按大小次序排列，即x1 x2 x3 xn-1 xn xn+1，将排在后面明显小的数据视为可疑，例如xn、xn+1，先予舍弃，以剩下的其他数据进行统计计算，得到一临界值xL1。这时可能出现两种状况：a)若xn-1xL，则将xn-1也舍掉，以其余的数据重新进行统计计算、推断，以此类推，直

8、到所舍弃的数据中最大的一个大于或等于临界值为止，则这个最大值以后的数据为异样点。b)若xn-1 xL，则将xn纳入统计数据中，将其余的数据舍弃，重新进行统计计算、推断，以此类推，直到所舍弃的数据中最大的一个小于临界值为止，则这个所舍弃的最大值及其以后的数据为异样点。2.2 异样测点推断异样测点推断概率法概率法2.2 异样测点推断异样测点推断概率法概率法序号12345678910t(us)106.4107.2107.9109.2109.4109.6109.6109.6110.4110.4序号11121314151617181920t(us)111.2111.4111.6111.8112.2112

9、.4114.3114.6115.1115.8步骤1假设 t16、t20可疑，对t1 t15统计：n=15，mt=109.9，St=1.71，1=1.50 x0=mt+1St=109.9+1.711.50=112.5t15x0说明t17为异样值。t17 t20为异常值 将全部相交的缺陷阴影区进行叠加，其交叉重叠所围成的区域，称为缺陷阴影区，即为缺陷的范围。2.3 缺陷区域推断缺陷区域推断阴影重叠法阴影重叠法声测管四周局部缺陷实际缺陷异常测线正常测线缺陷阴影检测缺陷范围abdchfgei2.3 缺陷范围推断缺陷范围推断阴影重叠法阴影重叠法声测管之间局部缺陷efabijklcdgh2.3 缺陷范围推

10、断缺陷范围推断阴影重叠法阴影重叠法 缩颈缺陷缩颈缺陷hfbg jidclkea2.3 缺陷范围推断缺陷范围推断阴影重叠法阴影重叠法分析实例分析实例-11.5-12.5-13.5-14.5-13.25-13.00A管B管C管A管 J缺陷轮廓缺陷区阴阴影影重重叠叠法法单面平测法单面平测法 适用于只有一个外露表面的结构浅裂缝，如混凝土路面、飞机跑道、隧洞、大体积混凝土浅裂缝。双面斜测法双面斜测法 适用于具备一对平行测试面的结构，例如桥梁工程的梁、柱、墩等。钻孔对测法钻孔对测法 适用于具备钻孔条件的大体积混凝土结构深裂缝。3 混凝土裂缝深度检测混凝土裂缝深度检测3.1 单面平测法单面平测法基于超声波从

11、裂缝末端绕射的原理4.1 单面平测法单面平测法v=斜率（1 1）选择测试部位。）选择测试部位。（2 2）不跨缝的声时测量）不跨缝的声时测量 T T和和R R换能器置于裂缝换能器置于裂缝旁边同一侧，两个换能器内边缘间距依次等于旁边同一侧，两个换能器内边缘间距依次等于5050、100100、150150、200mm200mm、，分别读取声时值。，分别读取声时值。（3 3）跨缝的声时测量）跨缝的声时测量 分别置于以裂缝两侧，分别置于以裂缝两侧，两个换能器同步向外侧移动，依次等于两个换能器同步向外侧移动，依次等于5050、100100、150150、200mm200mm、，分别读取声时值。，分别读取声

12、时值。测试步骤：测试步骤：4.1 单面平测法单面平测法（4 4）记录首波反转时的测距）记录首波反转时的测距当换能器置于裂缝两侧并渐渐增大间距，首当换能器置于裂缝两侧并渐渐增大间距，首波的振幅相位先后发生波的振幅相位先后发生180180的反转变更。的反转变更。4.1 单面平测法单面平测法l1/l2/l3/l1/l2/l3/1 1）不跨缝测量）不跨缝测量2 2）跨缝测量）跨缝测量 三点平均值法跨缝测试在某测距发觉首波反相时，用该测距及其两个相邻测距的声时测量值分别计算hci，取此三点的平均值hci作为该裂缝的深度。平均值加剔除法首先求出各测距计算深度hci的平均值mhc。再将各测距与相比较，凡 和

13、 ，剔除其 hci，取余下 hci的平均值作为该裂缝深度hc。4.1 单面平测法单面平测法裂缝深度确定方法4.1 单面平测法单面平测法单面平测法检测混凝土试块裂缝深度单面平测法检测混凝土试块裂缝深度测距(mm)跨缝声时(us)不跨缝声时(us)计算缝深(mm)5083.714.9184.510085.725.7182.815089.337.7181.820096.148.1185.925094.960.5165.4300103.371.3168.6350113.382.5175.3400119.791.7168.6450128.9103.3169.8500138.9116.5173.25501

14、50.5/182.4600158.1/173.9650169.3/180.5700181.3/190.8750189.3/180.9测距250mm处首波反转mhc=177.6mm 4.1 单面单面平测法平测法三点平均为：173.3mm平均值加剔除法：172.4mm影响因素：裂缝深度裂缝深度不适用于不适用于50cm50cm深的裂缝；深的裂缝；裂缝长度裂缝长度当裂缝深度大于裂缝长度的一半时，超声当裂缝深度大于裂缝长度的一半时，超声波在长度方向的绕射距离将小于从裂缝尖端波在长度方向的绕射距离将小于从裂缝尖端绕射距离；绕射距离；钢筋影响钢筋影响避开测线与钢筋平行，难以避开则换能器避开测线与钢筋平行，难

15、以避开则换能器偏离钢筋的最短距离为裂缝深度的偏离钢筋的最短距离为裂缝深度的1.51.5倍左右倍左右 4.1 单面平测法单面平测法4.2 双面斜测法双面斜测法4.2 双面斜测法双面斜测法！限制钻孔间距小于钻孔间距小于2m4.3 钻孔对测法钻孔对测法钻孔直径应比换能器直径大510mm；孔深应至少比裂缝预料深度深700mm；对应的两个钻孔A、B，必需始终位于裂缝两侧，其轴线应保持平行；两个对应测试孔的间距宜为2000mm；孔中粉末碎屑应清理干净；在裂缝一侧多钻一个孔距相同但较浅的孔。4.3 钻孔对测法钻孔对测法钻孔要求：接受扶正器以确保换能器在孔中居中；选用频率在20-60kHz之间的一对径向换能器，为增加信号的可读性，接收换能器应带有前置放大器；以首波波幅A变更为推断依据。4.3 钻孔对测法钻孔对测法测试及分析：4.3 钻孔对测法钻孔对测法接受特地制作的径向换能器（15mm，80kHz），对钻孔直径要求小，接受电锤打孔，钻头直径为20mm。