土木工程材料原理與方法13-超聲法測(cè)缺

1、土木工程材料試驗(yàn)原理與方法(設(shè)計(jì))東南大學(xué)材料學(xué)院龐超明Email: 辦公電話：52090638 手機(jī)木工程材料試驗(yàn)原理與方法2超聲法：重點(diǎn)超聲法：重點(diǎn)一一 原理、方法、定義原理、方法、定義二二 聲波的衰減聲波的衰減三三 分貝分貝四四 混凝土中的超聲波特征混凝土中的超聲波特征五五 參數(shù)參數(shù)六六 影響因素影響因素七七 測(cè)強(qiáng)測(cè)試方法測(cè)強(qiáng)測(cè)試方法綜合法綜合法土木工程材料試驗(yàn)原理與方法3土木工程材料試驗(yàn)原理與方法定義：采用定義：采用能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換的方法，運(yùn)用的方法，運(yùn)用電能轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換為超聲為超聲能量，在材料中傳播后，將其放大處能量，在材料中傳播后，將其放大處理后又轉(zhuǎn)換為電

2、能，用來(lái)測(cè)試材料性能的一理后又轉(zhuǎn)換為電能，用來(lái)測(cè)試材料性能的一種測(cè)試方法。種測(cè)試方法。超聲脈沖波速與材料的彈性性質(zhì)有關(guān)，以最超聲脈沖波速與材料的彈性性質(zhì)有關(guān)，以最短距離傳遞。短距離傳遞。超聲波超聲波: :頻率頻率2210104 4HzHz的一種彈性介質(zhì)的機(jī)的一種彈性介質(zhì)的機(jī)械波，是聲波的一種。械波，是聲波的一種。參數(shù)：聲壓、聲強(qiáng)和聲阻抗參數(shù)：聲壓、聲強(qiáng)和聲阻抗4土木工程材料試驗(yàn)原理與方法衰減：振幅隨傳播距離的增大而逐漸減小。衰減：振幅隨傳播距離的增大而逐漸減小。聲波衰減的大小取決：聲波衰減的大小取決：一一超聲波頻率及其傳播距離，超聲波頻率及其傳播距離，二二被測(cè)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能。被測(cè)材料的內(nèi)

3、部結(jié)構(gòu)及性能。固體材料中三個(gè)原因：固體材料中三個(gè)原因：一一吸收衰減，散射衰減：吸收衰減，散射衰減： afafbfbf2 2cfcf4 4；二二擴(kuò)散衰減：擴(kuò)散衰減：取決于聲輻射器取決于聲輻射器的擴(kuò)散性能及波的擴(kuò)散性能及波的幾何形狀，與傳播介質(zhì)無(wú)關(guān)的幾何形狀，與傳播介質(zhì)無(wú)關(guān)分貝分貝(dB)(dB)：聲學(xué)、電學(xué)中，兩個(gè)量綱相同的：聲學(xué)、電學(xué)中，兩個(gè)量綱相同的量的比。量的比。20lg20lg（A/A0A/A0）或）或10lg10lg （J/J0J/J0）5土木工程材料試驗(yàn)原理與方法重復(fù)間斷發(fā)射，非持續(xù)、一定頻率重復(fù)間斷發(fā)射，非持續(xù)、一定頻率(100Hz(100Hz或或50Hz)50Hz)間斷發(fā)射。間斷

4、發(fā)射。脈沖超聲波不具有單一頻率，而是由許多不同脈沖超聲波不具有單一頻率，而是由許多不同頻率的余弦波組成的復(fù)頻波，有固定主頻率。頻率的余弦波組成的復(fù)頻波，有固定主頻率。頻散現(xiàn)象：不同頻率的余弦波在媒質(zhì)中傳播時(shí)頻散現(xiàn)象：不同頻率的余弦波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，波速不同，波形將隨距離的增大而發(fā)生畸變，波速不同，波形將隨距離的增大而發(fā)生畸變：脈沖開(kāi)始部分的頻率比后面的頻率要高，越：脈沖開(kāi)始部分的頻率比后面的頻率要高，越來(lái)越平、寬。來(lái)越平、寬。頻漂：頻率越高，衰減越大，引起主頻率向低頻漂：頻率越高，衰減越大，引起主頻率向低頻側(cè)的漂移頻側(cè)的漂移62022-3-24聲速：聲速即超聲波在砼中的傳播速度。聲速：聲速即超

5、聲波在砼中的傳播速度。振幅：首波振幅與接受換能器處被測(cè)介質(zhì)超聲聲首波振幅與接受換能器處被測(cè)介質(zhì)超聲聲壓成正比，大小反映衰減情況；繞過(guò)裂縫和缺陷壓成正比，大小反映衰減情況；繞過(guò)裂縫和缺陷而傳播，振幅減小。振幅的大小還取決于儀器設(shè)而傳播，振幅減小。振幅的大小還取決于儀器設(shè)備的性能、所處的狀態(tài)、耦合狀況及測(cè)距大小等備的性能、所處的狀態(tài)、耦合狀況及測(cè)距大小等。頻率：高頻成分首先被吸收和散射頻率：高頻成分首先被吸收和散射波形：直達(dá)波，反射波和繞射波相繼達(dá)到接受換波形：直達(dá)波，反射波和繞射波相繼達(dá)到接受換能器，由于頻率和相位的不同，不同波的疊加有能器，由于頻率和相位的不同，不同波的疊加有時(shí)也會(huì)使波形發(fā)畸變

6、。時(shí)也會(huì)使波形發(fā)畸變。2022-3-241 1橫向尺寸效應(yīng)橫向尺寸效應(yīng)2 2溫度和濕度溫度和濕度3 3鋼筋鋼筋4 4粗骨料品種、粒徑和含量粗骨料品種、粒徑和含量5 5水灰比和水泥用量水灰比和水泥用量6 6齡期和養(yǎng)護(hù)方法齡期和養(yǎng)護(hù)方法7 7砼的缺陷和損傷砼的缺陷和損傷2022-3-24分為統(tǒng)一曲線、地區(qū)性曲線和校準(zhǔn)曲線。分為統(tǒng)一曲線、地區(qū)性曲線和校準(zhǔn)曲線。測(cè)強(qiáng)曲線的建立測(cè)強(qiáng)曲線的建立與回彈法相似與回彈法相似常用砼測(cè)強(qiáng)曲線常用砼測(cè)強(qiáng)曲線f-Vf-V的關(guān)系曲線形式：的關(guān)系曲線形式： ( (二次函數(shù)二次函數(shù)) ) ( (指數(shù)函數(shù)指數(shù)函數(shù)) ) ( (冪函數(shù)冪函數(shù)) )2cvbvafcubvcuaefb

7、cuavf2022-3-24綜合法特點(diǎn)：減少齡期和含水率的影響；彌補(bǔ)相綜合法特點(diǎn)：減少齡期和含水率的影響；彌補(bǔ)相互不足，提高測(cè)試精度互不足，提高測(cè)試精度主要影響因素主要影響因素一一石子品種、用量及粒徑石子品種、用量及粒徑二二含水率含水率/ /測(cè)試面測(cè)試面三其他因素的分析l水泥品種水泥品種POPO、PSPS、PFPF，水泥用量，水泥用量200200450450/m/m3 3 : :無(wú)顯無(wú)顯著影響著影響l粗砂、中砂及細(xì)砂、砂率在粗砂、中砂及細(xì)砂、砂率在28284444無(wú)顯著影響。無(wú)顯著影響。l碳化深度每碳化深度每1 1，高，高0.60.6左右；僅影響回彈值，碳左右；僅影響回彈值，碳化深度較大，含水

8、量低，聲速下降?；疃容^大，含水量低，聲速下降。超聲法測(cè)缺：重點(diǎn)超聲法測(cè)缺：重點(diǎn)一一裂縫裂縫二二缺陷缺陷其他無(wú)損檢測(cè)法其他無(wú)損檢測(cè)法一一電磁法電磁法二二紅外技術(shù)紅外技術(shù)三三共振法共振法四四沖擊回波法沖擊回波法五五聲發(fā)射聲發(fā)射土木工程材料試驗(yàn)原理與方法112022-3-24原理：最短距離、最快速度傳輸原理：最短距離、最快速度傳輸砼：裂縫中含水或空氣砼：裂縫中含水或空氣, , 兩種兩種阻抗差別很大阻抗差別很大的物質(zhì)，能量幾乎全部被反射，接收信號(hào)極的物質(zhì)，能量幾乎全部被反射，接收信號(hào)極其微弱。其微弱。采用較低頻率，當(dāng)探頭置于裂縫兩側(cè)時(shí)，低采用較低頻率，當(dāng)探頭置于裂縫兩側(cè)時(shí)，低頻的超聲波又可以從裂縫尾

9、端繞過(guò)而傳到接頻的超聲波又可以從裂縫尾端繞過(guò)而傳到接受換能器，傳播時(shí)間變長(zhǎng)、聲時(shí)計(jì)算值變小受換能器，傳播時(shí)間變長(zhǎng)、聲時(shí)計(jì)算值變小來(lái)判斷裂縫。來(lái)判斷裂縫。2022-3-24要求：要求：一一需檢測(cè)的裂縫中，不得充水或泥漿；裂縫中需檢測(cè)的裂縫中，不得充水或泥漿；裂縫中存在水分時(shí)，絕大部分超聲波經(jīng)水穿過(guò)裂縫傳存在水分時(shí)，絕大部分超聲波經(jīng)水穿過(guò)裂縫傳播到接受換能器，使得無(wú)裂縫的波幅值無(wú)明顯播到接受換能器，使得無(wú)裂縫的波幅值無(wú)明顯差異，但可使用橫波換能器差異，但可使用橫波換能器二二如有主筋穿過(guò)裂縫且于兩探頭的位置大致平如有主筋穿過(guò)裂縫且于兩探頭的位置大致平行，布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注意使兩探頭所在位置的行，布置測(cè)

10、點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注意使兩探頭所在位置的連線至少與該主筋軸線相距連線至少與該主筋軸線相距1.51.5倍的裂縫隙預(yù)倍的裂縫隙預(yù)計(jì)深度。計(jì)深度。測(cè)試方法：平測(cè)法或斜測(cè)法等。當(dāng)只有一測(cè)試方法：平測(cè)法或斜測(cè)法等。當(dāng)只有一個(gè)可測(cè)面，可采用平測(cè)法檢測(cè)。個(gè)可測(cè)面，可采用平測(cè)法檢測(cè)。2022-3-24以不同測(cè)距同時(shí)測(cè)跨縫和不跨縫聲時(shí)。以不同測(cè)距同時(shí)測(cè)跨縫和不跨縫聲時(shí)。步驟：步驟：1.1.不跨縫隙聲時(shí)測(cè)量，間距分別為不跨縫隙聲時(shí)測(cè)量，間距分別為5050、100100、150150、200200、250mm250mm等，分別讀取聲時(shí)值等，分別讀取聲時(shí)值t tm m。2 2跨縫聲時(shí)測(cè)量，換能器中心連線垂直于裂縫跨縫聲時(shí)測(cè)量，

11、換能器中心連線垂直于裂縫方向，裂縫兩側(cè)間距分別為方向，裂縫兩側(cè)間距分別為5050、100100、150150、200200、250mm250mm等，讀取聲時(shí)值等，讀取聲時(shí)值t tf f。3 3計(jì)算裂縫隙深度計(jì)算裂縫隙深度hfhf聲波傳播速度一致，則聲波傳播速度一致，則mtLv 222)2()2.(Lttlhmff1)(22mffttLh 。.。 .。.。 。 . 。. 。. hl/2l/22022-3-24跨縫測(cè)量中，某測(cè)距跨縫測(cè)量中，某測(cè)距首波反相首波反相時(shí)，可取時(shí)，可取該測(cè)距及該測(cè)距及兩個(gè)相鄰測(cè)距兩個(gè)相鄰測(cè)距的測(cè)量值按上式計(jì)算，取三點(diǎn)的深的測(cè)量值按上式計(jì)算，取三點(diǎn)的深度度h h平均值作為該

12、裂縫的深度值平均值作為該裂縫的深度值h hc c。否則計(jì)算不同測(cè)距測(cè)得的深度否則計(jì)算不同測(cè)距測(cè)得的深度h hi i，并，并計(jì)算出深度平計(jì)算出深度平均值均值m mh h，將各測(cè)距與平均值，將各測(cè)距與平均值m mh h的測(cè)距相比較，凡測(cè)的測(cè)距相比較，凡測(cè)距小于平均值距小于平均值m mh h和大于和大于3m3mh h的數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)組剔除剔除，然后取，然后取余下的余下的h hi i的平均值，作為該裂縫的深度。的平均值，作為該裂縫的深度。 2022-3-24 相互平行的測(cè)試表面。直觀，可靠，相互平行的測(cè)試表面。直觀，可靠， 保持通過(guò)縫與不通過(guò)縫的測(cè)試距離相等、傾斜角一致保持通過(guò)縫與不通過(guò)縫的測(cè)試距離相等

13、、傾斜角一致時(shí)，讀取相應(yīng)各點(diǎn)的聲時(shí)值時(shí)，讀取相應(yīng)各點(diǎn)的聲時(shí)值titi波幅波幅AiAi及頻率及頻率fifi。如發(fā)。如發(fā)射與接收探頭的連線通過(guò)裂縫時(shí)，由于混凝土失去了射與接收探頭的連線通過(guò)裂縫時(shí)，由于混凝土失去了連續(xù)性，在裂縫界面產(chǎn)生很大衰減，接收信號(hào)的波幅連續(xù)性，在裂縫界面產(chǎn)生很大衰減，接收信號(hào)的波幅及頻率與不過(guò)縫相比較，存在顯著差異，據(jù)此所可判及頻率與不過(guò)縫相比較，存在顯著差異，據(jù)此所可判斷裂縫深度，及是否在水平方向貫通。斷裂縫深度，及是否在水平方向貫通。 （三）對(duì)測(cè)法：兩個(gè)換能器平行放置于同一水平面（三）對(duì)測(cè)法：兩個(gè)換能器平行放置于同一水平面.。.。. .。.。. .。. .。.。. .。.

14、 .。.。.。. .。. .。.。.。.。. .。.。. .。. .。.。. .。.。.。.。. .。. .。. .。.。. .。. .。. .。. .。.。.2022-3-24 用于大體積，深度在用于大體積，深度在500mm500mm以上的裂縫檢測(cè)。以上的裂縫檢測(cè)。一一大體積結(jié)構(gòu)中如施工管理不善，易產(chǎn)生深度裂縫，大體積結(jié)構(gòu)中如施工管理不善，易產(chǎn)生深度裂縫， 因?yàn)樗療岬纳⑹鄬?duì)較慢，內(nèi)部溫差較大，而產(chǎn)生拉因?yàn)樗療岬纳⑹鄬?duì)較慢，內(nèi)部溫差較大，而產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。溫差越大，產(chǎn)生的應(yīng)力，從而在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。溫差越大，產(chǎn)生的拉應(yīng)力越大，裂縫越深。拉應(yīng)力越大，裂縫越深。

15、混凝土裂縫總是表面較寬，越向里深入越窄直至完全混凝土裂縫總是表面較寬，越向里深入越窄直至完全閉合閉合 跨縫與不跨縫的測(cè)點(diǎn)，其聲時(shí)差異不明顯，而波幅差跨縫與不跨縫的測(cè)點(diǎn)，其聲時(shí)差異不明顯，而波幅差異卻很大，且隨著裂縫寬度減小波幅值增大，直至裂異卻很大，且隨著裂縫寬度減小波幅值增大，直至裂縫末端，波幅才達(dá)最大值并基本保持穩(wěn)定?？p末端，波幅才達(dá)最大值并基本保持穩(wěn)定。 2022-3-24 允許在裂縫兩旁鉆孔測(cè)試；允許在裂縫兩旁鉆孔測(cè)試； 當(dāng)裂縫中不得充水或水泥漿。當(dāng)裂縫中不得充水或水泥漿。一一對(duì)所測(cè)試孔的要求：對(duì)所測(cè)試孔的要求：1.1.孔徑比探頭直徑大孔徑比探頭直徑大5 510mm10mm；二二2 2

16、對(duì)應(yīng)的兩個(gè)測(cè)試孔必須始終位于裂縫兩側(cè)，其軸對(duì)應(yīng)的兩個(gè)測(cè)試孔必須始終位于裂縫兩側(cè)，其軸線應(yīng)保持平行；線應(yīng)保持平行；三三3 3孔深應(yīng)至少比裂縫預(yù)計(jì)深度深孔深應(yīng)至少比裂縫預(yù)計(jì)深度深7070，經(jīng)測(cè)試如淺，經(jīng)測(cè)試如淺于裂縫深度，則應(yīng)加深鉆孔；于裂縫深度，則應(yīng)加深鉆孔；四四4 4對(duì)應(yīng)測(cè)試孔的間距宜為對(duì)應(yīng)測(cè)試孔的間距宜為20002000，同一結(jié)構(gòu)的各對(duì)，同一結(jié)構(gòu)的各對(duì)應(yīng)測(cè)孔間距應(yīng)相同；應(yīng)測(cè)孔間距應(yīng)相同；五五5 5孔中粉末碎屑，應(yīng)清理干凈；孔中粉末碎屑，應(yīng)清理干凈；六六6 6測(cè)試無(wú)縫砼的聲學(xué)參數(shù)，供對(duì)比判別。測(cè)試無(wú)縫砼的聲學(xué)參數(shù)，供對(duì)比判別。2022-3-24 將兩探頭置于裂縫兩側(cè)的對(duì)應(yīng)將兩探頭置于裂縫兩側(cè)的

17、對(duì)應(yīng)孔中，以相同高程等間距從上孔中，以相同高程等間距從上至下同步移動(dòng)，逐步讀取聲時(shí)至下同步移動(dòng)，逐步讀取聲時(shí)，波幅和探頭所處的深度。，波幅和探頭所處的深度。n以探頭所處的深度（以探頭所處的深度（d d）與對(duì)）與對(duì)應(yīng)的波幅值（應(yīng)的波幅值（A A）繪制）繪制d-Ad-A坐標(biāo)坐標(biāo)圖，隨著探頭位置的下移，波圖，隨著探頭位置的下移，波幅逐漸增大，當(dāng)探頭下移至某幅逐漸增大，當(dāng)探頭下移至某一位置后，波幅達(dá)最大并基本一位置后，波幅達(dá)最大并基本穩(wěn)定，該位置所對(duì)應(yīng)的深度便穩(wěn)定，該位置所對(duì)應(yīng)的深度便是裂縫深度是裂縫深度d d。01020304050607080900123振幅A深度h(mm)2022-3-24懷疑存

18、在缺陷，檢測(cè)范圍一般要大于所懷疑懷疑存在缺陷，檢測(cè)范圍一般要大于所懷疑的區(qū)域，或首先大范圍粗測(cè)，再著重對(duì)可疑的區(qū)域，或首先大范圍粗測(cè)，再著重對(duì)可疑區(qū)域細(xì)測(cè)。區(qū)域細(xì)測(cè)。波形畸變，可以根據(jù)聲時(shí)，首波幅值及接收波形畸變，可以根據(jù)聲時(shí)，首波幅值及接收信號(hào)頻率的變化進(jìn)行綜合分析判斷砼內(nèi)部有信號(hào)頻率的變化進(jìn)行綜合分析判斷砼內(nèi)部有無(wú)缺陷。無(wú)缺陷。當(dāng)然混凝土內(nèi)部密實(shí)性，強(qiáng)度存在一定的波當(dāng)然混凝土內(nèi)部密實(shí)性，強(qiáng)度存在一定的波動(dòng)和離散，但只要符合質(zhì)量保證率的條件下動(dòng)和離散，但只要符合質(zhì)量保證率的條件下，這種波動(dòng)和離散是允許的，不應(yīng)作缺陷處，這種波動(dòng)和離散是允許的，不應(yīng)作缺陷處理。理。2022-3-24砼強(qiáng)度服從正

19、態(tài)分布，根據(jù)砼強(qiáng)度服從正態(tài)分布，根據(jù)R-VR-V相關(guān)性，求相關(guān)性，求出出R-VR-V曲線，然后以曲線，然后以R-2R-2p p作為判定缺陷的作為判定缺陷的依據(jù)，如測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)度低于依據(jù)，如測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)度低于R-2R-2P P，則屬于砼，則屬于砼缺陷。如未具備缺陷。如未具備R-VR-V曲線，可近似以聲時(shí)的曲線，可近似以聲時(shí)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差平均值和標(biāo)準(zhǔn)差t-2t-2t t或者或者v-2v-2v v作判此缺作判此缺陷的臨界值。陷的臨界值。 2022-3-24用對(duì)測(cè)法；先測(cè)聲時(shí)，按從小到大排列，用對(duì)測(cè)法；先測(cè)聲時(shí)，按從小到大排列，排在后面明顯大的視為可疑，再將這些可排在后面明顯大的視為可疑，再將這些可疑數(shù)據(jù)中

20、最小的一個(gè)連同前面的數(shù)據(jù)計(jì)算疑數(shù)據(jù)中最小的一個(gè)連同前面的數(shù)據(jù)計(jì)算出平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算出平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算i i與測(cè)數(shù)有關(guān)（計(jì)算的點(diǎn)數(shù)）與測(cè)數(shù)有關(guān)（計(jì)算的點(diǎn)數(shù)）若若t tioio大于或等于可疑值中的最小值，則最大于或等于可疑值中的最小值，則最小值及排在其后的均為異常值，當(dāng)小值及排在其后的均為異常值，當(dāng)t tioio小于小于最小值時(shí)，則應(yīng)將最小值后的次小值，代最小值時(shí)，則應(yīng)將最小值后的次小值，代進(jìn)去重新計(jì)算。進(jìn)去重新計(jì)算。Sttiio2022-3-24n n141416161818202022222424262628283030323234343636i i1.471.471.531.531.

21、591.591.641.641.691.691.731.731.771.771.801.801.831.831.861.861.891.891.921.92n n38384040424244444646484850505252545456565858 i i1.941.941.961.961.981.982.002.002.022.022.042.042.052.052.072.072.092.092.102.102.122.12 n n60606262646466666868707072727474767678788080 i i2.132.132.142.142.162.162.172.1

22、72.182.182.192.192.202.202.212.212.222.222.232.232.232.23 n n828284848686888890909292949496969898 100100 102102 i i2.252.252.262.262.272.272.282.282.292.292.302.302.302.302.312.312.322.322.322.322.332.33 2022-3-24序號(hào)序號(hào)1 12 23 34 45 56 67 7聲時(shí)值聲時(shí)值 106.4106.4 107.2107.2 107.9107.9 109.2109.2 109.4109.4

23、109.6109.6 109.6109.6序號(hào)序號(hào)8 89 910101111121213131414聲時(shí)值聲時(shí)值 109.6109.6 110.4110.4 110.4110.4 111.2111.2 111.4111.4 111.6111.6 111.8111.8序號(hào)序號(hào)151516161717181819192020 聲時(shí)值聲時(shí)值 112.2112.2 112.4112.4 114.3114.3 114.6114.6 115.1115.1 115.8115.8 2022-3-24假設(shè)假設(shè)t t1515為可疑，則計(jì)算為可疑，則計(jì)算t t1 1t t1515的平均值的平均值m mt t和標(biāo)準(zhǔn)

24、差和標(biāo)準(zhǔn)差S St tn n1515時(shí)，時(shí)， m mt t109.9109.9，S St t1.711.71t t0101= m= mt ti i S St t 109.9109.91.561.561.711.71112.6112.6，t t15 15 =112.2=112.2 ttt0202 ，t t1717t t2020為異常數(shù)據(jù)，故舍去。為異常數(shù)據(jù)，故舍去。2022-3-24則 按 從 大 到 小 的 順 序 排 列 ，則 按 從 大 到 小 的 順 序 排 列 ，x x1 1xx2 2xx3 3xx4 4xnxn。視某。視某x xi i為可疑數(shù)為可疑數(shù)據(jù)，將可疑數(shù)據(jù)中最大的連同前面的計(jì)

25、算平據(jù)，將可疑數(shù)據(jù)中最大的連同前面的計(jì)算平均值均值m mx x、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)差S Sx x，以，以x x0 0m mx xi i S Sx x為臨界為臨界值，若可疑數(shù)據(jù)值，若可疑數(shù)據(jù)x xi ixx0 0，則，則x xi i及排在其后的及排在其后的參數(shù)值異常，反之若參數(shù)值異常，反之若x xi ixx0 0，則再將，則再將x xi+1i+1的放的放進(jìn)去，重新進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判別。進(jìn)去，重新進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判別。2022-3-24n當(dāng)砼內(nèi)部存在空洞時(shí),采用100KHZ換能器超聲檢測(cè),則在缺陷區(qū)的聲時(shí)明顯偏長(zhǎng),其波幅度和信號(hào)頻率均有明顯下下降n當(dāng)空洞位于發(fā)射器和接收器的中間位置時(shí),且空洞的范圍大于換能器直徑時(shí),缺陷

26、的最小橫向尺寸(垂直于超聲傳播方向)為 h a h a D d D d l l2022-3-24t tD D缺陷處最大傳播時(shí)間缺陷處最大傳播時(shí)間t tC C無(wú)缺陷處砼中平均聲無(wú)缺陷處砼中平均聲時(shí)時(shí)d d 缺陷的最小尺寸缺陷的最小尺寸D D 換能器直徑換能器直徑L L 試件寬度試件寬度22)2(22LaDhDd22)2()2(2LttLDdC1)(2cdttLD2022-3-24砼表面疏松層厚度：砼表面疏松層厚度：多用于砼路面、機(jī)場(chǎng)跑道、表多用于砼路面、機(jī)場(chǎng)跑道、表面受損狀況檢測(cè)。面受損狀況檢測(cè)。發(fā)射發(fā)射A A固定，接收換能器置于固定，接收換能器置于BjBj，沿表面以，沿表面以100100間距測(cè)

27、量，當(dāng)接收換能器置于間距測(cè)量，當(dāng)接收換能器置于B0B0時(shí)，縱波按一定時(shí)，縱波按一定角度入射時(shí)，以折線傳播再經(jīng)過(guò)破壞層到達(dá)接收角度入射時(shí)，以折線傳播再經(jīng)過(guò)破壞層到達(dá)接收換能器，則超聲波傳播時(shí)間與測(cè)距換能器，則超聲波傳播時(shí)間與測(cè)距t tL L的關(guān)系曲的關(guān)系曲線線B2B3B0B4B5B1AaxxL0L2L3L4L10L1L2L3L0L4L5L(mm)t(s)t1t0t4t5t3t22022-3-24x x為水平投影距離，為水平投影距離，v v1 1為損傷層中傳播速度，為損傷層中傳播速度，V V2 2為為密實(shí)層中傳播距離密實(shí)層中傳播距離聲時(shí)傳播最短，對(duì)聲時(shí)傳播最短，對(duì)x x求導(dǎo)求導(dǎo) 得疏松層厚度得疏松

28、層厚度21220221vxLvxaVLto0222221vxavx21221vvavx12122vvvvlao土木工程材料試驗(yàn)原理與方法31土木工程材料試驗(yàn)原理與方法測(cè)量原理：通過(guò)用周期力或脈沖力激勵(lì)砼試測(cè)量原理：通過(guò)用周期力或脈沖力激勵(lì)砼試件或構(gòu)件時(shí)的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)振動(dòng)，記錄振動(dòng)參件或構(gòu)件時(shí)的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)振動(dòng)，記錄振動(dòng)參數(shù)，根據(jù)基振頻率的衰減系數(shù)推算來(lái)反映材數(shù)，根據(jù)基振頻率的衰減系數(shù)推算來(lái)反映材料的彈性與非彈性性質(zhì)。料的彈性與非彈性性質(zhì)。用途：測(cè)定材料的動(dòng)彈性模量，利用聲源射用途：測(cè)定材料的動(dòng)彈性模量，利用聲源射出非衰減波，當(dāng)聲頻與待測(cè)試體的固有振動(dòng)出非衰減波，當(dāng)聲頻與待測(cè)試體的固有振動(dòng)頻率成倍數(shù)

29、關(guān)系時(shí)頻率成倍數(shù)關(guān)系時(shí),使振動(dòng)在被測(cè)試體內(nèi)發(fā)使振動(dòng)在被測(cè)試體內(nèi)發(fā)生共振生共振,在砼耐久性中抗凍性測(cè)試中使用在砼耐久性中抗凍性測(cè)試中使用,顯顯示出砼抗凍融性能。示出砼抗凍融性能。32土木工程材料試驗(yàn)原理與方法用用X、射線來(lái)測(cè)試砼的有關(guān)性能，兩種方射線來(lái)測(cè)試砼的有關(guān)性能，兩種方法：法：穿透輻射法：根據(jù)射線的穿透衰減或散射穿透輻射法：根據(jù)射線的穿透衰減或散射程度來(lái)推定。多用來(lái)測(cè)定材料密實(shí)度、腐蝕程度來(lái)推定。多用來(lái)測(cè)定材料密實(shí)度、腐蝕程度、鋼筋位置、直徑、保護(hù)層、厚度、灌程度、鋼筋位置、直徑、保護(hù)層、厚度、灌漿質(zhì)量等漿質(zhì)量等中子法，利用砼中的氫原子中子法，利用砼中的氫原子H對(duì)中子能量的對(duì)中子能量的衰減

30、作用來(lái)測(cè)定含水率。衰減作用來(lái)測(cè)定含水率。 ，式中，式中為衰減系數(shù)為衰減系數(shù)常用的中子源有：镅、鐳、钚、釙等衰減成常用的中子源有：镅、鐳、钚、釙等衰減成鈹。鈹。xoxeII33土木工程材料試驗(yàn)原理與方法應(yīng)用頻率在應(yīng)用頻率在901000MHz微波頻段的電磁波作為探測(cè)媒介微波頻段的電磁波作為探測(cè)媒介，根據(jù)鋼筋及預(yù)埋鐵件會(huì)影響磁場(chǎng)現(xiàn)象而設(shè)計(jì)，主要用于，根據(jù)鋼筋及預(yù)埋鐵件會(huì)影響磁場(chǎng)現(xiàn)象而設(shè)計(jì)，主要用于測(cè)定砼中鋼筋位置、含水量和保護(hù)層厚度，常用的方法有測(cè)定砼中鋼筋位置、含水量和保護(hù)層厚度，常用的方法有：電磁波吸收法：根據(jù)電磁波通過(guò)砼后被吸收的能量的大小電磁波吸收法：根據(jù)電磁波通過(guò)砼后被吸收的能量的大小求得

31、砼中的游離水分。游離水越多，衰減量愈少。求得砼中的游離水分。游離水越多，衰減量愈少。電磁感應(yīng)法電磁感應(yīng)法:用于測(cè)定鋼筋結(jié)構(gòu)中鋼筋的位置和直徑用于測(cè)定鋼筋結(jié)構(gòu)中鋼筋的位置和直徑,砼是弱砼是弱磁性磁性,而鋼筋具有強(qiáng)磁性而鋼筋具有強(qiáng)磁性,磁力線通過(guò)時(shí)使磁力線集中于沿鋼磁力線通過(guò)時(shí)使磁力線集中于沿鋼筋方向。筋方向。地面穿透雷達(dá)地面穿透雷達(dá)(GPR) ：利用被測(cè)物體電磁特性敏感，向被：利用被測(cè)物體電磁特性敏感，向被檢測(cè)物體發(fā)射高頻電磁波，通過(guò)電磁波的反射或透射對(duì)被檢測(cè)物體發(fā)射高頻電磁波，通過(guò)電磁波的反射或透射對(duì)被檢測(cè)物體內(nèi)部的異質(zhì)如鋼筋、孔洞以及密實(shí)度進(jìn)行成像檢測(cè)物體內(nèi)部的異質(zhì)如鋼筋、孔洞以及密實(shí)度進(jìn)行

32、成像 34土木工程材料試驗(yàn)原理與方法采用兩種采用兩種(或兩種以上或兩種以上)的測(cè)試方法。的測(cè)試方法。單一的非破損試驗(yàn)方法，由于對(duì)各種因素影單一的非破損試驗(yàn)方法，由于對(duì)各種因素影響的反應(yīng)敏感程度不同而使測(cè)試結(jié)果誤差較響的反應(yīng)敏感程度不同而使測(cè)試結(jié)果誤差較大，而采用幾種方法，綜合評(píng)定可消除片面大，而采用幾種方法，綜合評(píng)定可消除片面性，較大的提高檢測(cè)結(jié)果的精度和可靠性。性，較大的提高檢測(cè)結(jié)果的精度和可靠性。常用的有超聲常用的有超聲回彈綜合法：超聲法主要反回彈綜合法：超聲法主要反映砼的內(nèi)部性質(zhì)；回彈法主要反映砼表面硬映砼的內(nèi)部性質(zhì)；回彈法主要反映砼表面硬度。采用綜合法，可以部分抵消砼含水量對(duì)度。采用綜

33、合法，可以部分抵消砼含水量對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，且較全面的反映了砼的整測(cè)試結(jié)果的影響，且較全面的反映了砼的整體性能。目前采用的綜合法還有超聲鉆芯綜體性能。目前采用的綜合法還有超聲鉆芯綜合法，回彈鉆芯綜合法、聲速衰減綜合法等合法，回彈鉆芯綜合法、聲速衰減綜合法等。35土木工程材料試驗(yàn)原理與方法是運(yùn)用紅外熱像儀探測(cè)物體各部分輻射紅外線能量，根據(jù)是運(yùn)用紅外熱像儀探測(cè)物體各部分輻射紅外線能量，根據(jù)物體表面的溫度場(chǎng)分布狀況所形成的熱像圖，直觀的顯示物體表面的溫度場(chǎng)分布狀況所形成的熱像圖，直觀的顯示材料、結(jié)構(gòu)物及其結(jié)合上存在不連續(xù)缺陷的檢測(cè)技術(shù)。材料、結(jié)構(gòu)物及其結(jié)合上存在不連續(xù)缺陷的檢測(cè)技術(shù)。它是非接觸的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)被測(cè)物體上下、左右它是非接觸的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)被測(cè)物體上下、左右進(jìn)行非接觸的連續(xù)掃描成像，已廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備、高進(jìn)行非接觸的連續(xù)掃描成像，已廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備、