混凝土裂缝深度的超声波检测方法研究.pdf
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1、混凝土裂缝深度的超声波检测方法研究 商涛平,童寿兴 (同济大学 混凝土材料研究国家重点实验室,上海 200092) 摘 要:根据超声波检测混凝土裂缝深度时接收信号首波相位反转的原理,提出了用正波法 检测及确定裂缝深度。在首波相位发生反转变化的临界点上,采用换能器对称和不对称布置测量 裂缝深度,均可获得满意的结果。 关键词:超声检验;裂纹深度;混凝土 中图分类号:TG115. 28 +5 文献标识码:A 文章编号:100026656(2002)0120006203 STUDY ON ULTRASONIC TESTINGOF THE DEPTHOF THE CRACKS IN CONCRETES
2、SHANG Tao2ping, TONGShou2xing (National Key Laboratory of Concrete Materials Research , Tongji University , Shanghai 200092 , China) Abstract : According to the theory of the reversion of initial wavephase in ultrasonic testing of the depth of the cracks in concretes , the method for detecting crack
3、s and estimating their depth with positive pulses was put forward. Transduc2 ers were disposed symmetrically and asymmetrically to test the depth of cracks at the critical point of the phase reversion , and the experimental results were satisfactory. Keywords :Ultrasonic testing; Crack depth; Concre
4、te 国际上对混凝土裂缝深度( 20cm的裂 缝深度的检测,由于声时测读的误差较大,裂缝深度 计算的可靠性和有效性较差。检测混凝土缺陷规程 CECS 21 : 1990是以Tc2T0法检测3,规程中第 4. 3. 1条作出了关于舍弃两换能器间距Ldc数 据的提示。但由于现场检测中的裂缝深度dc是个 未知数,给数据的取舍带来了困难。实际上,当两换 能器的测距小于裂缝深度时,超声波接收的波形为 正波。针对这些问题,本文对930cm的一系列裂 缝分别采用正波和负波进行对比检测,T0值用回归 收稿日期:2001201215 分析的方法确定,并采用首波相位反转法进行检测, 以判断各种方法的检测效果。 1
5、 超声波检测裂缝深度原理 超声波检测混凝土结构缺陷,一般是采用超声 穿透探测声速、 接收信号的首波幅度和波形这三个 声学参量,以综合分析评定混凝土材料的内在质量。 在检测裂缝深度时,可分别读取等距跨缝测量时的 声时值Tc和不跨缝测量时的声时值T0来计算裂 缝深度dc4 ,5 dc= L Tc T0 2 -1(1) 式中 L 换能器与裂缝间距离 当两换能器间距较大时,由于衰减较大,首波幅 度较低,在读取T0时误差较大;检测缺陷规程中对 不同测距的T0只读一次,读取数值时有偶然性,不 具代表性。为了解决上述问题,试验采用回归分析 的方法确定T0,即先在完好的无裂缝混凝土表面以 6 第24卷第1期
6、2 0 0 2年1月 无损检测 NDT Vol. 24 No. 1 Jan . 2 0 0 2 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 两换能器间距为5,10,15,20,25和30cm测六个 点,建立测距2声时回归方程,再把跨缝检测的测距 代入回归方程即可求得相等测距下的T0。 2 试验方法 2. 1 正波和负波检测裂缝深度 当两换能器间距在两倍裂缝深度以内时,超声 波接收波形的首波出现正波;在两倍裂缝深度之外 则出现负波。根据这
7、一现象,先用首波相位反转法 找出临界点,再在临界点的里、 外各测35个点,即 分别采用正波和负波读取声时Tc,换能器间距(即 测距)以边到边计。T0的确定采用上述回归分析方 法,根据式(1)计算裂缝深度。 2. 2 首波相位反转法检测裂缝深度 根据换能器平置于裂缝两侧时,与裂缝的间距 不同而引起的首波幅度及相位变化的现象,在首波 相位发生反转变化的临界点上,直接用尺量出两换 能器到裂缝中心的距离,计算出裂缝的深度。 3 试验结果及讨论 3. 1 正、 负波检测裂缝深度结果及讨论 对不同深度的裂缝进行检测,试验结果见表1。 表1 各组裂缝测量的平均误差 裂缝实际 深度/ cm 正波测量平均 误差
8、/ % 负波测量平均 误差/ % 9. 3 4. 0 7. 2 13. 85. 54. 6 17. 22. 11. 0 22. 00. 945. 6 26. 08. 512. 0 从表中可知: (1)当裂缝深度 20cm时,正、 负波测量误差 均很小,两者相差不大。 (2)随着裂缝深度的增加,尤其是 20cm时, 负波测量的平均误差明显增大,主要原因是采用负 波测量时,换能器间距大于两倍的裂缝深度,发射波 绕过裂缝传播到达接收换能器的信号已经很微弱, 即声能的衰减很大,首波幅度相当低(一般在5mm 左右 ) , 使得在读取声时值时难以识别首波信号而误 读后续波,采用估读的结果易产生较大的误差,
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