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1、鋼管混凝土密實度檢測方案1．超聲法檢測混凝土缺陷的基本原理利用超聲脈沖法檢測混凝土缺陷依據(jù)以下原理：（1）超聲脈沖波在混凝土中遇到缺陷時產(chǎn)生繞射，可根據(jù)聲時和聲程的變化，判別和計算缺陷的大??；（2）超聲脈沖波在缺陷界面產(chǎn)生散射和反射，到達接受換能器的聲波能量（波幅）顯著減小，可根據(jù)波幅變化的程度判斷缺陷的性質(zhì)和大?。唬?）超聲脈沖波通過缺陷時，部分聲波會產(chǎn)生路徑和相位的變化，不同路徑或不用相位的聲波疊加后，造成接收信號波形畸變，可參考畸變波形分析判斷缺陷；（4）超聲脈沖波中各頻率成分在缺陷界面衰減程度不同，接收
2、信號的頻率明顯降低，可根據(jù)接收信號主頻或頻率譜的變化分析判別缺陷情況。當混凝土的組成材料、工藝條件、內(nèi)部質(zhì)量及測試距離一定時，各個測點超聲傳播速度、首波幅度和接收信號主頻率等聲學參數(shù)一般無明顯差異。如果某部分混凝土存在空洞、不密實或裂縫等缺陷，破壞了混凝土的整體性，通過該處的超聲波與無缺陷混凝土相比較，聲時明顯偏長，波幅和頻率明顯降低。超聲法檢測混凝土缺陷，正是根據(jù)這一基本原理，對同條件下的混凝土進行聲速、波幅和主頻測量值的相對比較，從而判斷混凝土的缺陷情況。2.超聲法檢測鋼管混凝土缺陷2.1檢測原理采用超聲波
3、檢測是鋼管混凝土密實度和均勻性無損檢測的首選方案。目前該技術(shù)已經(jīng)在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。采用超聲波檢測鋼管混凝土的質(zhì)量，是由于超聲波在混凝土中傳播時它的聲學參數(shù)發(fā)生變化，而超聲波的聲學參數(shù)與核心混凝土的密實度、均勻性及其與鋼管壁的粘結(jié)情況等有關(guān)。根據(jù)超聲儀接收信號的超聲聲時或聲速、初至波幅度、接收信號的波形和頻率的變化情況，作相對比較分析判定鋼管混凝土各類質(zhì)量問題。鋼管混凝土超聲檢測方法如圖1所示。圖1超聲波檢測系統(tǒng)方塊圖檢測鋼管混凝土缺陷采用對穿檢測法。超聲波沿鋼管混凝土徑向傳播的時間t混和沿
4、鋼管壁半周長傳播的時間t管的關(guān)系為：式中R—鋼管的半徑；—超聲波在鋼管內(nèi)混凝土中傳播的速度；—超聲波在鋼管中傳播的速度。在工程領(lǐng)域，超聲波在混凝土中的傳播聲速一般在4000～4900m/s，鋼材的聲速大致為5700～5900m/s。以最大值計算，認為鋼材中超聲波傳播速度為5900m/s，那么只要在測試過程中所有測點的波速大于3756m/s，便可認為檢測時的超聲波為直接穿透鋼管混凝土的。2.2缺陷判斷硬化的鋼管混凝土中如果存在缺陷，超聲脈沖通過這種結(jié)構(gòu)材料傳播的聲速比相同材質(zhì)的無缺陷混凝土傳播的聲速為小，能量衰減
5、大，接收信號的頻率下降，波形平緩甚至發(fā)生畸變，綜合這些聲學參量，評定混凝土的質(zhì)量狀況。超聲參量的變化與鋼管混凝土的質(zhì)量有關(guān)，實際上是與核心混凝土的密實度、均勻性及其與鋼管內(nèi)壁結(jié)合脫粘或局部空殼有關(guān)，鋼管混凝土缺陷判斷的依據(jù)，從原理上可作如下解釋：（1）“聲時”或聲速變化當混凝土或表層存在缺陷時，在超聲波發(fā)—收通路上形成了不連續(xù)的介質(zhì)，即缺陷的孔、縫或疏松的空間充有較低阻抗的氣體或水，超聲波傳播通路上遇到這些缺陷，將繞過缺陷向前傳播，在探測距離內(nèi)，超聲波縱波在復(fù)核介質(zhì)中傳播的平均“聲時”，或繞射到達所需的時間將比
6、超聲縱波在密致的混凝土中直接傳播所需要的“聲時”長，反映了存在缺陷的混凝土的超聲波傳播的聲速為小，對測法的換能器一旦順著密致-缺陷-密致區(qū)域的混凝土掃測，聲速則是從大-小-大過渡變化的。（2）接收信號能量衰減由于混凝土存在缺陷，不連續(xù)介質(zhì)則構(gòu)成固-氣、固-液的截面，使投射的聲波產(chǎn)生不規(guī)則的散射，相對于無缺陷密致的混凝土而言，接收到得超聲波能量損失較大，即接收信號的首波幅度下降，反應(yīng)了聲能的衰減。超聲波在混凝土中傳播，垂直射到充氣缺陷的界面上，其能量近乎100%反射，也就是說超聲波繞射到達的信號是極其微弱的。（3
7、）信號頻率變化混凝土的組織構(gòu)造的非均質(zhì)性，加上內(nèi)部缺陷，使探測脈沖在傳播的過程中發(fā)生反射、折射，高頻成分的能量衰減比低頻的快，也就是說，在探測的過程中高頻部分消失比較快，因此，混凝土超聲檢測接收信號的頻率總是比發(fā)射的探測頻率或通過相同測距的無缺陷混凝土收到的頻率低，故測定接收信號頻率的變化或作頻譜分析，借以判斷混凝土質(zhì)量情況是個有效的參量。（4）信號波形變化由于超聲波在缺陷的界面上復(fù)雜的反射、折射，使聲波傳播的相位產(chǎn)生差異，迭加的結(jié)果導(dǎo)致接收信號的波形發(fā)生畸變，同質(zhì)量正常的鋼管混凝土的探測波形的比較信號波形變化
8、具有很強的可比性。所以，根據(jù)探測波形的重視性，可以作為判斷鋼管混凝土質(zhì)量的依據(jù)之一。以上諸參量，除超聲聲速和聲時、接收信號頻率變化（采用游標測讀計算或作頻譜分析）可以作量化的檢測判斷，聲能衰減和波形變化，由于受人為、耦合狀況以及檢測面平整度等隨機性的影響，在目前的技術(shù)條件小，尚只能作定性和經(jīng)驗性的判斷，但其有效性是毋庸置疑的。鋼管混凝土的質(zhì)量主要針對混凝土的質(zhì)量及其與鋼管膠結(jié)緊密程度，
