混凝土缺陷測(cè)試技術(shù)脫空與剝離

1、混凝土缺陷測(cè)試技術(shù)（剝離與脫空）目錄1 概述22 基本原理33 影響因素與注意事項(xiàng) 44 驗(yàn)證及實(shí)際應(yīng)用 55 脫空厚度的檢測(cè)66 測(cè)試精度和范圍71概述在混凝土結(jié)構(gòu)的表層部分，由于鋼筋銹蝕、表層裂縫等原因，會(huì)產(chǎn)生剝離等現(xiàn)象。 對(duì)隧道襯砌的天頂、立交橋的下部等部分，剝離引起的混凝土脫落有可能威脅到通行車(chē) 輛、行人的安全。此外，混凝土面板等與支撐物體間、鋼管混凝土、壓力隧道中鋼襯與周?chē)炷林?間也會(huì)產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。這樣的脫空會(huì)嚴(yán)重影響鋼管或者混凝土的受力狀況，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，危害很大：（1）對(duì)于鋼管混凝土，脫空使得混凝土的圍壓下降，從而降低了混凝土的抗壓 強(qiáng)度。嚴(yán)重時(shí)可能造成混凝土的壓碎，也可能使

2、得鋼管本身發(fā)生座屈，進(jìn) 而大幅降低結(jié)構(gòu)的承載力；（2）對(duì)于壓力管道：由于壓力管道在設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)壓由鋼管和周?chē)囊r砌聯(lián)合承 擔(dān)。如鋼管與襯砌產(chǎn)生較大面積的脫空，使得鋼管單獨(dú)承擔(dān)內(nèi)壓，進(jìn)而產(chǎn) 生過(guò)大變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鋼管的破裂。鋼管混凝土鋼管混凝土及壓力管道剝離的概念為此，我們開(kāi)發(fā)了“打聲法”和“振動(dòng)法”，并結(jié)合快速成像技術(shù)（QPG,可以高效率、高精度地測(cè)試剝離的有無(wú)和范圍?；炷炼喙δ軣o(wú)損測(cè)試儀SCE-MATS-S2基本原理當(dāng)錘擊混凝土結(jié)構(gòu)表面時(shí)，在表面會(huì)誘發(fā)振動(dòng)。該振動(dòng)還會(huì)壓縮/拉伸空氣形成聲波。因此，一方面可以用傳感器直接拾取結(jié)構(gòu)表面的振動(dòng)信號(hào)（在此稱(chēng)為“振動(dòng)法”），也可以利用工業(yè)拾音器（麥克

3、風(fēng)）拾取聲波信號(hào)（在此稱(chēng)為“打聲法”或“聲振法”）。通常，在產(chǎn)生剝離的部位，振動(dòng)特性會(huì)發(fā)生以下變化（如下圖）：（1）彎曲剛度顯著降低，卓越周期增長(zhǎng)；（2）彈性波能量的逸散變緩，振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)。這兩個(gè)特性對(duì)激振力的大小沒(méi)有要求。 另一方面，剝離會(huì)引起結(jié)構(gòu)抵抗特性的變化, 也就是說(shuō)，剝離使得參與振動(dòng)的質(zhì)量減少，在同樣的激振力下，產(chǎn)生的加速度會(huì)增加。 因此，用沖擊錘激振并用激振力歸一化后，加速度幅值也是一個(gè)重要的指標(biāo)。剝離時(shí)各種振動(dòng)參數(shù)的變化特點(diǎn)上述指標(biāo)（卓越周期、持續(xù)時(shí)間和最大加速度）的比較如下所示剝離測(cè)試各參數(shù)的比較項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間卓越周期最大加速度有剝離時(shí)變長(zhǎng)變長(zhǎng)變大特征對(duì)邊界條件敏感對(duì)厚度敏

4、感優(yōu)點(diǎn)激振力的影響小對(duì)表層剝離敏感缺點(diǎn)受材質(zhì)、邊界條件影響大要求對(duì)激振力歸一化適用結(jié)構(gòu)周?chē)矂冸x（下圖A）大面積剝離（下圖B）周?chē)矂冸x（下圖A）B： 大面積剝離剝離的形狀和規(guī)模3影響因素與注意事項(xiàng)i）影響打聲或振動(dòng)特性的主要因素（1）激振、拾振（聲）位置(2)激振方法（錘重、錘頭形狀、材質(zhì)）(3)邊界條件(4)混凝土的性質(zhì)（表面狀態(tài)、含水率等）(5)缺陷狀況2）主要注意事項(xiàng)(1)閾值的設(shè)定：需要說(shuō)明的是，上述各個(gè)參數(shù)均只有相對(duì)意義。因此，在實(shí)際測(cè)試，根據(jù)健全部位的測(cè)試結(jié)果事先確定剝離的閾值是必要的。(2)激振錘的選?。簩?duì)于較深剝離的測(cè)試通常需要更大的激振錘。(3)與其他方法的結(jié)合：對(duì)于較深的

5、剝離，沖擊回波（重復(fù)反射）法更為有效;(4)打聲法中的注意事項(xiàng)：由于空氣的存在，使得打聲法的分辨力要弱于振動(dòng)法。因此，防止周?chē)肼暤幕烊?、保持測(cè)試距離的一致是有益的此外，根據(jù)上述參數(shù)，不僅可以測(cè)試剝離，對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)也可以進(jìn)行初步的判斷 振幅（聲強(qiáng)）（f：高）頻率（聲調(diào)）二高）混凝土結(jié)構(gòu)健全性的判斷4驗(yàn)證及實(shí)際應(yīng)用1）混凝土試塊驗(yàn)證我們澆筑了混凝土快，并在其中預(yù)埋了如下圖所示的缺陷。通過(guò)振動(dòng)法和彈性波雷 達(dá)掃描（EWR快速成像（QPG的分析，可以很好地識(shí)別了預(yù)埋的缺陷。vn .wFTgJHS H0J Li 回.d 口 杓 4 BrdiAnf nliv r tar-i |f? ws.WfftorV.

6、K2H卓電RMHg- ifl.A Ml*.%: Pt.mcMWOm b-iH tiHHft# it*1#?Mt A Ar.pwtJM模擬場(chǎng)所的碾壓質(zhì)量測(cè)試結(jié)果5脫空厚度的檢測(cè)當(dāng)鋼板脫空面積較大時(shí)，其脫空厚度可根據(jù)頻譜分析（EWR的方法檢測(cè):脫空區(qū)域 周期時(shí)間 -脫空空氣柱振動(dòng)脫空厚度檢測(cè)的概念H為:如上圖可見(jiàn)，若能識(shí)別出空氣柱的共振周期Ta，則脫空厚度H =Ta Vpa/2其中，Vpa為空氣中聲波的波速，一般可取0.340km/s 。【注意】由于脫空中空氣柱振動(dòng)的能量一般比較微弱，因此在測(cè)試時(shí)需要用特制的磁性卡座固定傳感器，激振錘也宜用較小的規(guī)格。此外，在頻譜分析時(shí)，有時(shí)會(huì)需要增強(qiáng)用 增強(qiáng)模式。6測(cè)試精度和范圍1） 混凝土中剝離：有效測(cè)試深度由測(cè)試方法決定。對(duì)于打聲法（聲振法），其測(cè)試