浅析超声波法测混凝土结构裂缝深度

浅析超声波法测混凝土结构裂缝深度

作者：周巍

来源：《丝路视野》2017年第25期

[摘要]裂缝是混凝土工程中常见一种病害，查清裂缝深度并推定结构物的安全性尤为重要，能为后期加固处理等提供参考依据。在基建大发展的背景下，这一结构检测需求很大，同时裂缝深度测试是一种相对较复杂的测试方法，对检测工程师的检测技能和经验要求很高。 [关键词]混凝土结构；裂缝深度；超声波法；量化评价

砼结构裂缝声波透射法检验的工作原理（单面平测法）：当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度又不大于500mm时，可采用单面平测法，在被测结构表面布置发射换能器及接收换能器，表面用黄油作为偶合剂，由仪器中脉冲信号发出一系列的电脉冲，加在发射换能器的压电体上，转换为超声脉冲，该脉冲穿过待测的结构体，并被接收换能器接收转换成电信号，仪器中的数字信号采集系统（A/D）将声信号转换成离散化的数字信号送到计算机系统，由PC机的测量分析软件判读出超声波穿过砼的声时、接收首波的波幅以及接收波主频等参数。对比不同路径的信号，通过数据处理与判断分析即可对结构裂缝深度进行判断，完成检测工作。

裂缝深度测试工况一般较复杂，裂缝特征和走向变化也比较复杂，现场干扰因素多，容易误判，容易影响测试质量。能否准确的测试并得到可靠的检测结果尤为重要。结合自己的工作经验，从多个方面分析下影响超声波法测混凝土结构裂缝深度测试质量的因素。 一、影响测试质量的问题调查

结合近几年来完成的工程实例，通过收集和查阅相关资料，经统计分析得出影响超声波法测混凝土结构裂缝深度测试质量的原因及发生频率，如调查表（表1）。

从调查表和排列图中可知，混凝土裂缝的物理特性和测试波形的判断是影响测试质量的主要原因。

二、测试质量的量化评价

为了准确直观的验证超声波法测裂缝深度的测试效果和质量，分别在三个项目中，选取一些裂缝，用钻芯取样测裂缝深度的方法来验证超声波法的测试质量，并进行质量评价，详细见下表2。表中可以看出三个项目的测试质量评价量化平均值为81%。 三、影响测试质量的主要因素

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（1）换能器耦合程度不够，通过对比试验得出：超声波换能器和混凝土面的耦合程度不够，会导致超声波信号不稳定，首波接受时间有延迟，影响测试质量。

（2）混凝土材质的均匀性，通过调查分析得出：测试面混凝土由于浇筑施工工艺、后期养护等原因，在均匀性上有些区别，会影响多个测点超声波首波到达时间的线性关系，从而影响后期裂缝深度计算精度。

（3）裂缝的物理特性，通过对比试验得出：因裂缝特性、混凝土结构附近的环境、砼龄期的影响，测试时，裂缝内部或局部积水、或局部已填充砂浆，这些因素都能明显影响超声波在混凝土结构中的传播路径和速度，从而影响测试质量。

（4）测试波形的判断，通过现场验证得出：超声波换能器跨裂缝时的波形特征和首波判断，超声波换能器不跨裂缝时的波形特征和首波判断都比较重要，判断错误会很大程度上影响测试结果，需要现场经验的积累，也需要测试人员对超声波在缺陷结构物中的波形特征有深刻的理解。

经分析确认，引起超声波法测裂缝深度测试质量的主要原因为第3条和第4条：A、混凝土裂缝的物理特性；B、测试波形的判断。 四、提高测试质量的主要途径

1.详细调查混凝土裂缝的物理特性，测试前加强调查，和施工人员积极沟通，掌握裂缝的产生时间，裂缝产生后的周围环境变化等情况。

2.加大测试前现场勘察力度，通过选取裂缝局部位置进行开凿验证，确认无不利因素后再在附近选取测点。

3.熟练掌握超声波在缺陷结构物中的传播波形特征并准确判断，加强学习超声波换能器不跨裂缝时的波形特征和首波判断。

4.加强学习超声波换能器跨裂缝时的波形特征和首波判断。通过以上的探索和多次实践，测试质量数值上有明显提高，2017年以来的类似项目的测试质量评价基本都能达到90%左右，比以前的平均值81%有很大的提高。

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