混凝土缺陷測試技術脫空與剝離

1、混凝土缺陷測試技術（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 44 驗證及實際應用 55 脫空厚度的檢測66 測試精度和范圍71概述在混凝土結構的表層部分，由于鋼筋銹蝕、表層裂縫等原因，會產(chǎn)生剝離等現(xiàn)象。 對隧道襯砌的天頂、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 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圍混凝土之 間也會產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。這樣的脫空會嚴重影響鋼管或者混凝土的受力狀況，降低結構強度，危害很大：（1）對于鋼管混凝土，脫空使得混凝土的圍壓下降，從而降低了混凝土的抗壓 強度。嚴重時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 而大幅降低結構的承載力；（2）對于壓力管道：由于壓力管道在設計時，內壓由鋼管和周圍的襯砌聯(lián)合承 擔。如鋼管與襯砌產(chǎn)生較大面積的脫空，使得鋼管單獨承擔內壓，進而產(chǎn) 生過大變形，嚴重時會造成鋼管的破裂。鋼管混凝土鋼管混凝土及壓力管道剝離的概念為此，我們開發(fā)了“打聲法”和“振動法”，并結合快速成像技術（QPG,可以高效率、高精度地測試剝離的有無和范圍?；炷炼喙δ軣o損測試儀SCE-MATS-S2基本原理當錘擊混凝土結構表面時，在表面會誘發(fā)振動。該振動還會壓縮/拉伸空氣形成聲波。因此，一方面可以用傳感器直接拾取結構表面的振動信號（在此稱為“振動法”），也可以利用工業(yè)拾音器（麥克

3、風）拾取聲波信號（在此稱為“打聲法”或“聲振法”）。通常，在產(chǎn)生剝離的部位，振動特性會發(fā)生以下變化（如下圖）：（1）彎曲剛度顯著降低，卓越周期增長；（2）彈性波能量的逸散變緩，振動的持續(xù)時間變長。這兩個特性對激振力的大小沒有要求。 另一方面，剝離會引起結構抵抗特性的變化, 也就是說，剝離使得參與振動的質量減少，在同樣的激振力下，產(chǎn)生的加速度會增加。 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重要的指標。剝離時各種振動參數(shù)的變化特點上述指標（卓越周期、持續(xù)時間和最大加速度）的比較如下所示剝離測試各參數(shù)的比較項目持續(xù)時間卓越周期最大加速度有剝離時變長變長變大特征對邊界條件敏感對厚度敏

4、感優(yōu)點激振力的影響小對表層剝離敏感缺點受材質、邊界條件影響大要求對激振力歸一化適用結構周圍也剝離（下圖A）大面積剝離（下圖B）周圍也剝離（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i）影響打聲或振動特性的主要因素（1）激振、拾振（聲）位置(2)激振方法（錘重、錘頭形狀、材質）(3)邊界條件(4)混凝土的性質（表面狀態(tài)、含水率等）(5)缺陷狀況2）主要注意事項(1)閾值的設定：需要說明的是，上述各個參數(shù)均只有相對意義。因此，在實際測試，根據(jù)健全部位的測試結果事先確定剝離的閾值是必要的。(2)激振錘的選?。簩τ谳^深剝離的測試通常需要更大的激振錘。(3)與其他方法的結合：對于較深的

5、剝離，沖擊回波（重復反射）法更為有效;(4)打聲法中的注意事項：由于空氣的存在，使得打聲法的分辨力要弱于振動法。因此，防止周圍噪聲的混入、保持測試距離的一致是有益的此外，根據(jù)上述參數(shù)，不僅可以測試剝離，對結構狀態(tài)也可以進行初步的判斷 振幅（聲強）（f：高）頻率（聲調）二高）混凝土結構健全性的判斷4驗證及實際應用1）混凝土試塊驗證我們澆筑了混凝土快，并在其中預埋了如下圖所示的缺陷。通過振動法和彈性波雷 達掃描（EWR快速成像（QPG的分析，可以很好地識別了預埋的缺陷。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模擬場所的碾壓質量測試結果5脫空厚度的檢測當鋼板脫空面積較大時，其脫空厚度可根據(jù)頻譜分析（EWR的方法檢測:脫空區(qū)域 周期時間 -脫空空氣柱振動脫空厚度檢測的概念H為:如上圖可見，若能識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的能量一般比較微弱，因此在測試時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，有時會需要增強用 增強模式。6測試精度和范圍1） 混凝土中剝離：有效測試深度由測試方法決定。對于打聲法（聲振法），其測試