沖擊回波法混凝土厚度測試

1、沖擊回波法檢測混凝土厚度沖擊回波法為適應(yīng)具有彈、粘、塑性的非均質(zhì)多相混凝土材料質(zhì)量檢測而提出的，該方法始于1983年美國國家標準與技術(shù)研究院，隨后發(fā)展于1987年的康奈爾大學。國內(nèi)，南京水利科學研究院于1989年最先對沖擊回波法技術(shù)開展研究。沖擊回波法適用于檢測隧道襯砌、道路、地下連續(xù)墻和樓板等只有一個檢測面的厚度及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性。加拿大學者馬爾霍察在1984年的國際現(xiàn)場混凝土無損檢測會議論文集中把沖擊回波法列為“最有發(fā)展前途的現(xiàn)場檢測方法之一。一、沖擊回波原理沖擊回波法是一種基于應(yīng)力波傳播特性的無損檢測法，其原理是利用機械方式?jīng)_擊混凝土表面產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波會在結(jié)構(gòu)中傳播，因為波阻抗的

2、差異，應(yīng)力波會被內(nèi)部缺陷和外部表面反射，來回反射的應(yīng)力波會形成一種特殊模態(tài)，在激發(fā)點附近由接收換能器接收回波信號并將信號通過快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換至頻域中，通過分析主頻大小評定結(jié)構(gòu)厚度和內(nèi)部缺陷情況。圖1為沖擊回波法測試混凝土厚度原理示意圖。圖1沖擊回波檢測技術(shù)原理圖(圖片由湖南芯儀電子繪制，轉(zhuǎn)載圖片請注明出去)二、沖擊回波法檢測混凝土厚度1檢測依據(jù)公路工程質(zhì)量檢驗評定標準(JTJ071-98)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ0342000)公路路基路面現(xiàn)場檢測規(guī)程(JTJ059-95)鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程(CECS03：88)相關(guān)設(shè)計、施工文件ASTMStandardC1383-98a,

3、StandardTestMethodforMeasuringtheP-WaveSpeedandtheTliicknessofConcretePlatesUsingtheImpact-EchoMethod2原理將記錄的信號進行頻譜分析，譜圖中的主頻為沖擊表面、缺陷及其它外表面之間的多次反射產(chǎn)生瞬態(tài)共振所致，通過對主頻的提取確定磴體的厚度和缺陷位置，其計算公式如下：2/式中，0為形狀系數(shù)；乙為聲波在確中的傳播速度；/為頻譜分析得出的主頻現(xiàn)場磴體厚度測試主要有兩種方案：方案一首先，確定P波速度，然后，作沖擊回波測試獲得厚度頻率，根據(jù)厚度計算公式求得結(jié)構(gòu)的厚度。方案二首先，作沖擊回波測試獲取厚度頻率并

4、鉆芯取樣獲取對應(yīng)碗體厚度，然后對其它測點進行頻率與厚度換算獲取所有測點的厚度。Time(b)SensorFrequency圖2二步法測定混凝土結(jié)構(gòu)厚度示意圖：(a)波速測試：(b)沖擊回波測試(圖片由湖南芯儀電子繪制，轉(zhuǎn)數(shù)圖片請注明出去)3檢測中應(yīng)注意的問題表面處理一般路面施工都有一道“拉毛”工序，此道工序會使碇體路面不平整，同時使得表層產(chǎn)生微裂隙，如果不經(jīng)過任何處理就用沖擊回波法測厚，很難其至不能得出結(jié)果，原因之一是傳感器與待測表面耦合不良，很難接收到信號，從而使信號微弱；原因之二是微裂隙的存在使測試條件更復雜，所得信號質(zhì)量不好，雜波較多，有用信號不突出，所以在檢測之前，要對表面進行處理，用

5、砂輪將待測點周圍磨平，至少將“拉毛”層磨掉。傳感器的設(shè)計用于測厚的傳感器必須具有較寬的頻帶范圍，以適應(yīng)不同厚度碗體的檢測。另外，傳感器還必須有適宜的靈敏度，使得有用信號突出，干擾信號減低到最低限度，從而提高信號質(zhì)量，使測試結(jié)果更精確。本公司采用的為高靈敏度，寬頻段的加速度傳感器。沖擊器的選擇對于不同厚度的栓板，其瞬態(tài)共振頻率不同：對于較厚的栓板，此頻率值較低；對于較薄的碇板，厚度頻率值較高。應(yīng)選擇一種能產(chǎn)生相應(yīng)頻率且有足夠能量的沖擊器，使得磴板能產(chǎn)生瞬態(tài)共振，接收信號較強且質(zhì)量較高。聲速的測量在沖擊回波法測厚時，聲速越精確，所得的測厚結(jié)果就越精確。在實際應(yīng)用中，聲速的測量有兒種可行方法：通過在

6、己知厚度的區(qū)域內(nèi)用沖擊回波法確定混凝土的波速，然后用該波速檢測結(jié)構(gòu)的其它部位。直接用沖擊回波法測量P波波速來確定混凝土聲速，此方法允許測量結(jié)構(gòu)上任一點的波速。用超聲平測法測量混凝土的聲速。三、沖擊回波測試系統(tǒng)簡介沖擊回波測厚儀主要由沖擊器、傳感器和分析儀器組成。主要用于檢測混凝土及其他結(jié)構(gòu)體厚度。（檢查混凝土灌注質(zhì)量；測試表面開放裂縫深度；測試鋼筋密集的裂縫、空隙和蜂窩缺陷；檢查管道的填充質(zhì)量；測量厚度；估計早期強度的發(fā)展為本公司另外一款儀器）圖3沖擊回波法測試裝置（1）產(chǎn)生沖擊（由沖擊器完成）首先在混凝土表面施加一瞬時沖擊，產(chǎn)生應(yīng)力波。沖擊的力時間曲線可大致看成一個半周期正弦曲線。施加的應(yīng)力

7、脈沖寬度，即沖擊持續(xù)時間t（與混凝土表面的接觸時間）決定了所產(chǎn)生的應(yīng)力脈沖的頻率成分。沖擊持續(xù)時間決定了沖擊試驗所能檢測的缺陷和厚度的尺寸。沖擊持續(xù)時間應(yīng)選擇得使發(fā)生的脈沖所包含的波長大致等于或小于被探測缺陷或界面的橫向尺寸及被測后的2倍。（2）接收信號（由傳感器完成）由沖擊所產(chǎn)生的響應(yīng)由接收器接收。接收器由頂端的換能元件及內(nèi)部放大器組成，通過電纜與系統(tǒng)主機相連。接收點應(yīng)盡量靠近沖擊點。接收器的輸出與表面垂直位移成比例。（3）采集波形、頻譜分析及計算（由儀器主機完成）主機的主要功能就是釆集波形、頻譜分析及計算。由接收器送來的位移響應(yīng)波形由采樣板采集并傳輸給計算機。采集波形中的各種參數(shù)由計算機預先設(shè)定。主機上有2個控制旋鈕：“衰減”和“電平”?！八p”即一衰減器，作用是把輸入的波形幅度減小到合適大小，“電平”是調(diào)節(jié)觸發(fā)點評大小。波形釆集后儀器會自動對數(shù)據(jù)進行頻