超聲波---回彈法

1、2021-11-211超聲法檢測砼缺陷超聲法檢測砼缺陷第七組匯報人：段鑫晶組員：宋文威 趙金橋 賈寒宇 任小濤 李妍 段鑫晶2021-11-212一、概述一、概述f混凝土缺陷：內(nèi)部不密實或空洞，外部蜂窩麻面、裂縫或損傷層f檢測目的：查明混凝土缺陷的性質(zhì)、范圍及尺寸f檢測方法：l機械波法：超聲脈沖波、沖擊脈沖波、聲發(fā)射l穿透幅射法：x射線、射線、中子流l超聲波介紹l 在彈性介質(zhì)中傳播的振動叫彈性波，人耳可聞范圍的彈性波為20-20000Hz，叫聲波，低于此范圍叫次聲波，頻率超過2萬Hz,并不能引起聽覺的彈性波叫超聲波。2021-11-213一、一、概述概述f超聲法定義 指采用帶波形顯示的低頻超聲

2、波檢測儀和頻率為20250kHz的聲波換能器，測量混凝土的聲速、波幅和主頻等聲學(xué)參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)及其相對變化分析判斷混凝土缺陷的方法f在混凝土檢測中的應(yīng)用l非破損檢測混凝土內(nèi)部的空洞、離析l檢測混凝土裂縫的深度l檢測混凝土接觸面的結(jié)合質(zhì)量l檢測混凝土表面的損傷層厚度2021-11-214二、超聲法檢測的基本原理二、超聲法檢測的基本原理 （一）基本原理 利用脈沖波在技術(shù)條件相同的混凝土中傳播的時間（或速度）、接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的相對變化，來判定混凝土的缺陷。 （注：技術(shù)條件相同：指混凝土的原材料、配合比、齡期和測試距離一致）2021-11-215f一、超聲波法缺陷檢測原理f假設(shè)混凝

3、土中有一處缺陷，用超聲法檢測時，由于正?；炷潦沁B續(xù)體，超聲波在其中正常傳播。當(dāng)換能器正對著缺陷時，由于混凝土連續(xù)性中斷，缺陷區(qū)與混凝土之間出現(xiàn)界面（空氣與混凝土）。在界面上超聲波傳播發(fā)生反射、散射與繞射。超聲波用于混凝土缺陷評估的4個聲學(xué)參數(shù)聲時（或波速）、振幅、頻率和波形將發(fā)生變化。 2021-11-216p 上述兩種情況測得的聲時都將比正常部位長。在計算測點聲速時，總是以換能器間的直線距離L作為傳播距離，因此有缺陷處的計算聲速就減小。2021-11-217三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷（一）混凝土裂縫深度檢測（一）混凝土裂縫深度檢測1. 平測法1.1 適用范圍l只有

4、一個表面可供超聲檢測l裂縫深度不大于500mm2021-11-218三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷1.2 檢測步驟：l第一步，不跨縫聲時測量：將T和R置于裂縫同一側(cè)，以兩個換能器內(nèi)邊緣距離li為100、150、200mm，分別讀取聲時值ti，繪制“時-距”坐標(biāo)圖，或用回歸分析求出：li=a+bti，則每測點超聲波實際傳播距離：li= li+|a|，得出超聲波傳播速度： v=(ln-l1)/(tn-t1)或v=b2021-11-219三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷l第二步，跨縫聲時測量：將T和R置于裂縫對稱的兩側(cè)，li取100、150、200mm，分別

5、讀取聲時值tci，同時觀測首波相位的變化l第三步，計算：裂縫深度按下式計算tlv/nicihciciicihnmlvtlh121122021-11-2110三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷2. 斜測法2.1 適用范圍l結(jié)構(gòu)裂縫部位有一對相互平行的表面時，優(yōu)先選用2.2 測量方法l保持T、R換能器連線的距離相等、傾斜角一致，進行過縫與不過縫檢測，分別讀取相應(yīng)的聲時、波幅和頻率值。T、R連線通過裂縫時的波幅與頻率比不過縫測點比較，存在顯著差異2021-11-2111三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷3. 鉆孔測法3.1 適用范圍l大體積混凝土，裂縫深度大于50

6、0mml被測混凝土允許在裂縫兩側(cè)鉆測試孔2021-11-2112三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷3.2測試方法l測試孔注滿清水，將T、R置于裂縫同側(cè)的B、C孔中l(wèi)以200300mm的相同步距向下移動T、R，并讀取相應(yīng)的聲時與波幅值l將T、R置于裂縫兩側(cè)對應(yīng)的A、B測孔中，同步向下移動，逐點讀取聲時、波幅和換能器所處深度2021-11-2113三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷3.3 裂縫末端位置的判定l采用斜測法l當(dāng)兩個換能器的連線超過裂縫末端后，波幅測值保持最大值，判定測線AB、CD的位置通過裂縫的末端lAB、CD兩條測線的連線交點便是裂縫的末端位置20

7、21-11-2114三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷1.3 鉆孔測法l適用于大體積混凝土l鉆一個或多個平行于側(cè)面的測孔，直徑3845mm，孔深根據(jù)測試要求確定l耦合：測孔用清水，側(cè)面用黃油l測量同一高度或同步高度差的聲時、波幅或頻率2021-11-2115三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷2. 不密實區(qū)和空洞的判定l基本原理：超聲波遇不密實區(qū)或空洞時，其測得的聲時、振幅、頻率必將與正?；炷劣胁顒el異常值的判別方法：根據(jù)概率統(tǒng)計理論確定，即置信范圍（mx1Sx)以外的觀測值為異常值，同時應(yīng)避免觀測失誤造成數(shù)據(jù)異常（檢查表面是否平整、干凈或是否存在別的干擾因

8、素，必要時加密測點重復(fù)測試）2021-11-2116三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷2. 數(shù)據(jù)處理及判定l測點數(shù)足夠，仍用統(tǒng)計方法判定l測點數(shù)不足，或數(shù)據(jù)較離散，可用通過結(jié)合面的聲速、波幅值與不通過結(jié)合面的聲速、波幅值比較，顯著低者，可判為異常測點l被判為異常值的測點，查明無其他原因影響時，可判定這些部位的新老混凝土結(jié)合不良2021-11-2117三、超聲波法檢測混凝土缺陷三、超聲波法檢測混凝土缺陷（五）超聲法檢測混凝土缺陷的主要影響因素（五）超聲法檢測混凝土缺陷的主要影響因素 1. 耦合狀態(tài)的影響l測面平整l耦合劑厚度均一l無泥砂粘附2. 鋼筋l換能器離開鋼筋一定距離或與

9、鋼筋軸線形成一定夾角3. 水分l力求混凝土處于干燥狀態(tài)，缺陷內(nèi)的空氣不能被水充填2021-11-2118四、超聲波檢測的儀器設(shè)備四、超聲波檢測的儀器設(shè)備（一）超聲波檢測儀的技術(shù)要求（一）超聲波檢測儀的技術(shù)要求 1. 分類l模擬式，由時域波形信號測讀聲學(xué)參數(shù)。如CTS-25、SYC-2等l數(shù)字式，接收信號轉(zhuǎn)化為離散數(shù)字量，具有采集、儲存數(shù)字信號、測讀聲學(xué)參數(shù)和對數(shù)字信號處理的智能化功能。如RS型超聲儀、SY型超聲儀2021-11-2119四、超聲波檢測的儀器設(shè)備四、超聲波檢測的儀器設(shè)備2. 技術(shù)要求l具有波形清晰，顯示穩(wěn)定的示波裝置l聲時最小分度為0.1sl具有最小分度為1dB的衰減系統(tǒng)l儀器應(yīng)

10、具有良好的穩(wěn)定性l接收放大器頻響10500kHz，總增益不小于80dB，接收靈敏度(S/N=3/1)不大于50Vl電源電壓波動范圍在標(biāo)稱值10%的情況下能正常工作l連續(xù)正常工作時間不少于4h2021-11-2120四、超聲波檢測的儀器設(shè)備四、超聲波檢測的儀器設(shè)備（二）換能器的技術(shù)要求（二）換能器的技術(shù)要求 1. 分類l厚度振動方式l徑向振動方式2. 技術(shù)要求l頻率選擇：厚度振動方式-20250kHz l 徑向振動方式-2060kHz2021-11-2121四、超聲波檢測的儀器設(shè)備四、超聲波檢測的儀器設(shè)備（一）超聲波檢測儀的檢定（一）超聲波檢測儀的檢定1. 聲時計量校驗l取常用平面換能器一對，接

11、于超聲波儀上，將兩個換能器的輻射面相互對準(zhǔn)，以間距（精確至0.5%）50、100、150、200mm依次放置在空氣中，在保持首波幅度一致的條件下，讀取各間距所對應(yīng)的聲時值t1、t2、t3、 tn ，同時測量空氣溫度Tk（精確至0.2）2021-11-2122回彈法利用回彈儀檢測普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗壓強度的方法簡稱回彈法。回彈法是應(yīng)用最廣的無損檢測方法?；貜椃ㄔ谖覈褂靡堰_五十余年。而且越用越廣泛，這不僅僅是因為回彈法簡便、靈活、符合國情，更是由于我國已解決了回彈法使用精度不高和不能普遍推廣的關(guān)鍵問題.2021-11-2123(一)回彈法的基本原理及特點 f 回彈儀是一種直射錘擊式儀器?；炷猎?/p>

12、塊的抗壓強度與無損檢測的參數(shù)回彈值之間建立起來的關(guān)系曲線，稱為測強曲線，它是無損檢測推定混凝土強度的基礎(chǔ)。測強曲線根據(jù)材料來源，分為統(tǒng)一測強曲線、地區(qū)測強曲線和專用(率定)測強曲線三類。 2021-11-21241 回彈法的原理是： f 由于混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間存在某種相關(guān)關(guān)系，而回彈儀的彈擊錘被一定的彈力打擊在混凝土表面上，其回彈高度(通過回彈儀讀得回彈值)與混凝土表面硬度成一定的比例關(guān)系。因此以回彈值反映混凝土表面硬度，根據(jù)表面硬度則可推求混凝土的抗壓強度。f 回彈法是用彈簧驅(qū)動重錘，通過彈擊桿彈擊混凝土表面，測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值(反彈距離與彈簧初始長度之比)作為

13、與強度相關(guān)的指標(biāo)來推定混凝土強度的一種方法。由于測量在混凝土的表面上進行，所以應(yīng)屬于表面硬度法的一種。2021-11-2125 2021-11-2126 f圖4-18為回彈法的原理示意圖。當(dāng)重錘被拉到?jīng)_擊前的起始狀態(tài)時，若重錘的質(zhì)量等于1，則這時重錘所具有的勢能e為： （4-17）f式中：k拉力彈簧的剛度系數(shù)；f L拉力彈簧起始拉伸長度。 212ek l2021-11-2127 f混凝土受沖擊后產(chǎn)生瞬時彈性變形，其恢復(fù)力使重錘彈回，當(dāng)重錘被彈回到x位置時所具有的勢為： （4-18）f式中：x重錘反彈位置或重錘彈回時彈簧的拉伸長度。所以重錘在彈擊過程中，所消耗的能為： （4-19）212xek

14、x2221()1 ( ) 2xxe e ek lxel 2021-11-2128 f令： （4-20）f在回彈儀中，L 為定值，所以R與x成正比，稱為回彈值。將R代入式（4-19）得：f （4-21） f 由式(421)可知，回彈值等于重錘沖擊混凝土表面后剩余勢能與原有勢能之比的平方根。xRl1xeeRee2021-11-2129 f 簡而言之，回彈值的大小，取決于與沖擊能量有關(guān)的回彈能量，而回彈能量主要取決于被測混凝土的彈塑性性能?；炷恋膹姸扔?，則塑性變形愈大，消耗于產(chǎn)生塑性變形的功也愈大，彈擊錘所獲得的回彈功能就愈小，回彈距離相應(yīng)也愈小，從而回彈值就愈小，反之亦然。據(jù)此，可由實驗方法建

15、立“混凝土抗壓強度一回彈值”的相關(guān)曲線，通過回彈儀對混凝土表面彈擊后的回彈值來推算混凝土的強度值。 2021-11-2130 f2 2 回彈法的特點是：回彈法的特點是：f 用回彈法檢測混凝土抗壓強度，雖然檢測精度不高，但是設(shè)備簡單、操作方便、測試迅速以及檢測費用低廉，且不破壞混凝土的正常使用，故在現(xiàn)場直接測定中使用較多。 該方法影響因素較多，如操作方法、儀器性能、氣候條件等都會影響測定結(jié)果，產(chǎn)生較大誤差，必須掌握正確的操作方法，注意回彈儀的保養(yǎng)和校正，這樣可以減小測量誤差。2021-11-2131 f ( (二二) )回彈儀回彈儀f1 1回彈儀的構(gòu)造及工作原理回彈儀的構(gòu)造及工作原理f 回彈儀的

16、類型比較多，有重型、中型、輕型和特輕型，一般工程使用最多的是中型回彈儀。f 我國自20世紀(jì)50年代中期，相繼投入生產(chǎn)指針直讀式、自記式、帶電腦自動記錄及處理數(shù)字功能等回彈儀。其中以指針直讀的直射錘擊式儀器應(yīng)用最廣，其構(gòu)造見圖4-19。2021-11-2132 2021-11-2133 f2.2.對中型回彈儀的技術(shù)要求對中型回彈儀的技術(shù)要求: :f(1)水平彈擊時，彈擊錘脫鉤的瞬間，回彈儀的標(biāo)準(zhǔn)能量e應(yīng)為2.207J；f(2)彈擊錘與彈擊桿碰撞的瞬間，彈擊拉簧應(yīng)處于自由狀態(tài)，此時彈擊錘起跳點應(yīng)相應(yīng)于指針指示刻度尺上“0”處；f(3)在洛氏硬度HRC為602的鋼砧上，回彈儀的率定值應(yīng)為802； f

17、(4)回彈儀使用時的環(huán)境溫度應(yīng)為-440。2021-11-2134 f3.3.回彈儀的率定方法回彈儀的率定方法: :f回彈儀在工程檢測前后，應(yīng)在鋼砧上做率定試驗，并應(yīng)符合下述要求。f回彈儀率定試驗宜在干燥、室溫為535的條件下進行。率定時，鋼砧應(yīng)穩(wěn)固地平放在剛度大的物體上。測定回彈值時，取連續(xù)向下彈擊三次的穩(wěn)定回彈值的平均值。彈擊桿應(yīng)分四次旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)宜為90o。彈擊桿每旋轉(zhuǎn)一次的率定平均值應(yīng)為802。2021-11-2135 f4 4回彈儀的校驗回彈儀的校驗: : f 回彈儀具有下列情況之一時，應(yīng)由法定部門按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)混凝土回彈儀檢定規(guī)程JJG 817對回彈儀進行校驗。f (1)新回彈

18、儀啟用前；f (2)超過檢定有效期限(有效期為半年)； f (3)累計彈擊次數(shù)超過6000次：f (4)經(jīng)常規(guī)保養(yǎng)后鋼砧率定值不合格；f (5)遭受嚴(yán)重撞擊或其他損害。2021-11-2136 f5 5回彈儀的保養(yǎng)方法回彈儀的保養(yǎng)方法: :f當(dāng)回彈儀的彈擊次數(shù)超過2000次，或者對檢測值有懷疑以及在鋼砧上的率定值不合格時，應(yīng)對回彈儀進行保養(yǎng)。常規(guī)保養(yǎng)應(yīng)符合下列規(guī)定：f(1)使彈擊錘脫鉤后取出機芯，然后卸下彈擊桿，取出里面的緩沖壓簧，并取出彈擊錘、彈擊拉簧和拉簧座；f(2)清洗機芯各零部件，重點清洗中心導(dǎo)桿、彈擊錘和彈擊桿的內(nèi)孔和沖擊面，清洗后應(yīng)在中心導(dǎo)桿上涂抹鐘表油，其他零部件均不得抹油；f(

19、3)應(yīng)清理機殼內(nèi)壁，卸下刻度尺，并應(yīng)檢查指針，其摩擦力應(yīng)為0.50.8N；2021-11-2137 f一般檢測步驟如下一般檢測步驟如下: :f 1 1收集基本技術(shù)資料收集基本技術(shù)資料, ,收集的基本技術(shù)資料包括：收集的基本技術(shù)資料包括：f(1)工程名稱及設(shè)計、施工、監(jiān)理(或監(jiān)督)和建設(shè)單 位名稱。f(2)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件名稱、外形尺寸、數(shù)量及混凝土強度等級。f(3)水泥品種、強度等級、安定性、廠名；砂石種類、粒徑；外加劑或摻合料品種、摻量；混凝土配合比等。f(4)施工時材料計量情況，模板、澆筑、養(yǎng)護情況及成型日期等。 f(5)必要的設(shè)計圖紙和施工記錄。f(6)檢測原因。 2021-11-2138 f

20、2 2選擇符合下列規(guī)定的測區(qū)選擇符合下列規(guī)定的測區(qū)f(1)每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不應(yīng)少于10個，對某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的構(gòu)件，其測區(qū)數(shù)量可減少，但不應(yīng)少于5個；f(2)相鄰兩測區(qū)的間距應(yīng)控制在2m以內(nèi)，測區(qū)離構(gòu)件端部或施工縫邊緣的距離不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m。f(3)測區(qū)應(yīng)選在使回彈儀處于水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面。當(dāng)不能滿足這一要求時，可使回彈儀處于非水平方向檢測混凝土構(gòu)件的澆筑側(cè)面、表面或底面。2021-11-2139 f3 3回彈值測量回彈值測量: :f (1)回彈儀的操作f將彈擊桿頂住混凝土的表面，輕壓儀器，松開按鈕，彈擊桿徐徐伸出。使儀器對混凝

21、土表面緩慢均勻施壓，待彈擊錘脫鉤沖擊彈擊桿后即回彈，帶動指針向后移動并停留在某一位置上，即為回彈值。繼續(xù)頂住混凝土表面并在讀取和記錄回彈值后，逐漸(快速)對儀器減壓，使彈擊桿自儀器內(nèi)伸出，重復(fù)進行上述操作，即可測得被測構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的回彈值。操作中注意儀器的軸線應(yīng)始終垂直于混凝土構(gòu)件的檢測面，緩慢施壓，準(zhǔn)確讀數(shù)，快速復(fù)位。 2021-11-2140 f(2)測點宜在測區(qū)范圍內(nèi)均勻分布，相鄰兩測點的凈距不宜小于20mm；測點距外露鋼筋、預(yù)埋件的距離不宜小于30mm。測點不應(yīng)在氣孔或外露石子上，同一測點只應(yīng)彈擊一次。每一測區(qū)應(yīng)記取16個回彈值，每一測點的回彈值讀數(shù)估讀至1。2021-11-2141 f( (四四) ) 回彈值計算和測區(qū)混凝土強度的確定回彈值計算和測區(qū)混凝土強度的確定f1 1計算測區(qū)平均回彈值，應(yīng)從該測區(qū)的16個