【学 习 重 点】 1超声波检测技术; 2回弹法检测混凝土强度; 3超声回弹综合法检测混凝土强度; 4钢筋的位置检测。 3.1超声波检测技术 1基本原理 超声波检测的基本原理是：超声波在不同的介质中传播时，将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象，使我们由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化，测定这些变化就可以判定建筑材料的某些方面的性质和结构内部构造的情况达到测试的目的。 现代的非金属超声波检测仪采用模块化数字式的测量电路，由键盘输入测量指令后计时电路和脉冲发生器同时启动，脉冲发生器产生的脉冲信号经辐射换能器变换成超声波在被测结构或构件的混凝土中传播，而计时电路产生的时标信号调制显示器在横轴方向上的坐标值。此刻，接收换能器没有接收到超声波信号，所以显示器在横轴上显示的是一条匀速向前移动的横亮线。当接收换能器接收到由混凝土中传出的超声信号后变换成电信号，再输入放大器放大和经模数转换板后成数字信号输入中央处理器，将测量信号存储和显示，或由键盘输入指令打印测试结果或输入微机进行处理。设超声波穿过结构混凝土所需要的时间为t，超声波穿过混凝土的距离为L，则可获得超声波在混凝土中传播的波速V。 根据不同的检测目的和检测结构形状的要求，辐射换能器和接收换能器有下面三种布置形式测量结构混凝土的声时：直穿法、斜穿法和平测法。 2混凝土强度的检测 1.超声测强的原理 混凝土抗压强度 与超声波在其内部传播时的速度有一定的相关性，这就是超声法检测混凝土强度的基本原理。混凝土强度越高，超声波在混凝土中传播的波速也越大，反之波速就小。经过大量的试验研究证明，影响超声波在混凝土中传播速度的因素有：粗骨科的品种、粒径、用量，水泥的品种，含砂量，添加剂，水灰比，养护条件，龄期，温度，钢筋混凝土中的钢筋粗细、疏密和方向等等。因此，超声波在混凝土中传播时对波速的影响因素是复杂的和随机的，改变其中的每一个因素均会对测试结果造成影响。 3裂缝深度的检测 超声法为检测混凝土的裂缝提供了一种方便、快速和准确的检测手段。超声波在混凝土传播过程中遇到裂缝，将产生反射、折射、绕射等物理现象，使超声波声时延长，根据声时的变化推测裂缝的深度。 浅裂缝检测 结构和构件混凝土由表面开裂，裂缝深度小于或等于500mm时称为浅层裂缝。结构和构件混凝土裂缝处有一对平形表面时，可采用直穿法或斜穿法进行测量。由于超声波在钢筋中的波速比混凝土中的波速大，为了降低测量误差，在布置测点时要求辐射和接收换能器的连线与钢筋轴线至少相距1.5倍的裂缝预测的深度。 4混凝土内部缺陷的检测 1) 混凝土结合面的质量检测 如果前后两次浇筑混凝土的时间间隔大于3小时，前后两次浇筑混凝土的界面间形成了混凝土的结合面。常采用超声斜射法检测混凝土结合面的浇筑质量，测试前需要判断结构和构件混凝土结合面的位置及走向，布置测点时应避开与声波传播方向平行的主钢筋或预埋件。按布置的测点测量声时、波的振幅和频率值，当某些测点的测量数据异常时，如声时增大，波幅减小等，可判定这些测点超声路径与混凝土结合面相交部位结合不良。 2) 混凝土内部空洞和疏松等缺陷的检测 超声法检测结构和构件混凝土内部空洞和疏松等缺陷的原理与前面的原理一样，是利用超声波在混凝土中的声时、波幅或频率值的变化来确定异常测点的位置达到判别缺陷的范围的目的。 当建筑结构和构件有两对相互平行的测试面时可采用对测法。当建筑结构和构件仅有一对平行的测试面时应采用斜测法。当建筑结构和构件的尺寸较大时，利用钻孔法检测混凝土内部的缺陷。 5钢材和焊缝缺陷的检测 如果钢材和焊缝的内部存在缺陷，缺陷的质量密度往往小于钢材的质量密度使缺陷与钢材间存在着界面，当超声波到达该界面时，一部分入射的超声波在缺陷界面处被反射，另一部分超声波经折射入射缺陷中。也就是，原来单方向传播的超声波能量由于一部分被反射，通过缺陷界面的能量相应减少。如果在缺陷界面反射方向接收反射波的能量，或在传播方向接收穿过缺陷的透射超声波的能量，都要小于超声检测仪发射超声波能量的正常值，这两种情况说明在钢材中存在缺陷。利用超声反射波检测钢材和焊缝缺陷位置和尺寸大小的方法称为超声脉冲反射法。采用超声穿透波检测钢材和焊缝缺陷的方法称为超声脉冲穿透法。 3.2回弹法检测混凝土强度 1.回弹仪的结构和基本测试原理 回弹仪的重锤在拉簧拉力的作用下沿导向杆急速运动，当重锤撞击弹击杆后，弹击杆撞击混凝土表面，而重锤向相反的方向回弹一定的距离，从刻度尺上的指针位置读取回弹值。回弹仪的基本测试原理：就是利用拉力弹簧驱动重锤，通过弹击杆作用混凝土表面，以重锤回弹的距离与拉力弹簧初始拉伸长度比值的百倍整数值为被测混凝土的回弹值W，再由回弹值与混凝土抗压强度间的相关关系推定混凝土的抗压强度。 通常情况下，结构和构件混凝土抗压强度越高，混凝土表面的硬度就越大，测试获得的回弹值W也就越大。 2. 回弹法的测强曲线 回弹法测定结构和构件混凝土强度的依据是：回弹值与混凝土抗压强度间的相关性，这种相关性是以基准测强曲线或经验公式的形式给出的。 回弹法基准测强曲线或经验公式是回弹法检测结构和构件混凝土强度的关键，它直接关系到回弹法测量混凝土抗压强度的准确性，所以，基准测强曲线或经验公式的确定是回弹法检测混凝土强度的关键。 为了提高回弹法检测结构和构件混凝土强度的测量精度，目前国内常用的基准测强曲线分三种类型：专用测强曲线、地区测强曲线和统一测强曲线。 专用测强曲线是针对某工程、某构件预制厂或某商品混凝土供应站，仅考虑使用特定的原材料、成型和养护工艺、成型的日期等影响因素制定的基准测强曲线。地区测强曲线是针对某省、市、自治区或者是特定地区制定的基准测强曲线。统一测强曲线是建设部在全国广泛布点，由全国有代表性的材料、成型养护工艺配制的混凝土，通过试验建立的曲线。 在使用测强曲线时应优先选用本单位的专用测强曲线，其次是使用本地区测强曲线，当没有专用和地区测强曲线时才考虑使用统一测强曲线。 3.回弹法检测结构和构件混凝土强度时测区应满足下列要求： 测区应设置在混凝土浇筑的側面，尽量选择保证回弹仪处于水平工作位置的测区;每一结构和构件测区数不少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.5m的构件，其测区数量可适当减少，但测区也不得少于5个;相邻两测区的间隔控制在2m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m，其面积不宜大于0.04m ;当在某测区有一对平行側面时，测量时在每个側面各测取8个回弹值;若测区仅有一个側面时，在该側面需测取16个回弹值，回弹值的读数精度至1;测区应清洁、平整、无疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，不应残留粉末或碎屑。 4.回弹法在测量时的注意事项是： 同一测点只允许弹击一次，不可重复;相邻两测点的净距离不小于20mm，测点距构件的边缘、外露钢筋或石子和预埋件的距离不小于30mm;对于体积小、刚度差、测量部位厚度小于100mm的构件，测量时应进行支承加固，否则，影响回弹法的测量结果。 5. 碳化层的测量 由于碳酸钙使混凝土表面硬度增高，为此，在回弹法测试完毕后，应对测区混凝土表面碳化层的深度进行测量。采用直径为15mm钻头垂直于混凝土表面钻一定深度的孔，并将孔清理干净(注意：不可用水清理)，立刻用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴入孔洞内壁边缘处进行检测，不呈现紫红色反应的表面厚度层即为碳化深度。待碳化层界线清楚后，用专用深度尺测量3次以上，每次读数的精确至0.5mm，然后取其平均值，即为混凝土的碳化深度。 6.回弹值的数据处理 将每一测区16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值按下式计算每个测区回弹值的平均值。 7.结构混凝土抗压强度的确定 建筑结构测区混凝土抗压强度换算值，可按该测区的平均回弹值及碳化深度，利用测强曲线确定之，再由各测区的混凝土抗压强度的换算值可推定建筑结构测区混凝土强度平均值。当结构或构件的测区数n不少于10个时，还必须计算混凝土强度标准差 ，结构和构件混凝土的抗压强度推定值 ，按下式确定 (1)当结构或构件测区数少于10个时 (2)当结构或构件的测区强度值中出现小于10Mpa时 < 10 Mpa (3)当结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时，应按下式计算 对于按批量进行检测的构件，当这批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，这批构件全部按单个构件进行混凝土强度的推定： 1)当这批构件混凝土强度的平均值小于25Mpa时， > 4.5Mpa; 2)当这批构件混凝土强度的平均值大于或等于25MPa， > 5.5Mpa。 当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。 |
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