现场混凝土质量检测

发展现状

水利水电工程质量检测培训研讨材料

第十二章 现场混凝土质量检测

南京水利科学研究院 水利部基本建设工程质量检测中心

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第二节 混凝土内部缺陷检测1 声学基础 2 超声波仪器设备 3 混凝土内部缺陷检测

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2.1 声学基础

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2.1.1 混凝土超声波检测技术的发展混凝土超声检测技术因其用途广泛、探测距离大、 混凝土超声检测技术因其用途广泛、探测距离大、 用途广泛 完全不破坏结构物等优点，迅速在国内外普及推广 完全不破坏结构物等优点， 等优点 ，成为应用最广泛的混凝土无破损检测方法。 成为应用最广泛的混凝土无破损检测方法。 应用情况 国外上世纪40年代后期； 国外上世纪40年代后期； 40年代后期 国内上世纪50年代中期，80年代用于桩基检测。 国内上世纪50年代中期，80年代用于桩基检测。 50年代中期 年代用于桩基检测

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2.1.2 混凝土超声波检测技术规范水利部行业标准《水工混凝土试验规程》(SL 352-2006) 电力行业标准《水工混凝土试验规程》(DL/T 5150-2001) 交通部行业标准《水运工程混凝土试验规程》 (JTJ270—98) 中国工程建设标准化协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术 规程》(CECS 21:2000) 中国工程标准化委员会《超声回弹综合法检测混凝土强度技 术规程》(CECS 02:2005) 建设部行业标准《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ 106-2003)

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2.1.3 规范及规程中华人民共和国水利行业标准

水工混凝土试验规程Test code for hydraulic concrete SL 352-2006

中华人民共和国水利部

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2.1.3 规范及规程中国工程建设标准化协会标准 超声法检测混凝土缺陷 技 术 规 程Technical Specification for Inspection of Concrete Defects by Ultrasonic Method CECS 21-2000

2000 北京

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2.1.4 超声波波形声波是物体机械振动时迫使周围介质也 发生振动并使振动向外传播而形成的一种波 动。 接收换能器接收到的由声源传过来的声 是该点在声波作用下的振动过程。 波，是该点在声波作用下的振动过程。 振动大小和方向随时间而变化的过程曲 线称为波形。 线称为波形。超声仪屏幕上的图线就是传播 到接收换能器所在位置的声波的波形。 到接收换能器所在位置的声波的波形。

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2.1.4.1 波形参数

周期T 周期 相位相同的相邻的波 之间所经历的时间。 频率f 频率 周期的倒数，Hz。混 凝土超声检测使用频率 20~200kHz。 振幅A 振幅 波动的幅度，表征波 的强弱，以屏幕上波高度的 毫米数、输出电压值或分贝 (db)表示。 波长λ 波长 声波波动一次所传播 的距离。 波速v 波速 单位时间波传播的距 离，m/s。

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2.1.4.2 波形参数波长、频率、波速间关系

v 4500 = 9cm λ= = 3 f 50×10

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2.1.5 波的分类纵波(

P波 纵波(P波) 介质质点的振动方向与波 (P 的传播方向一致。 的传播方向一致。

依靠介质时疏时密(即时而拉伸，时而压缩) 依靠介质时疏时密(即时而拉伸，时而压缩)使介 质的容积发生变形引起压强的变化而传播的， 质的容积发生变形引起压强的变化而传播的，和介 质的容变弹性有关。 质的容变弹性有关。 任何弹性介质(固体、液体、气体) 任何弹性介质(固体、液体、气体)在容积变化时 都能产生弹性力，纵波可以在任何固体、液体、 都能产生弹性力，纵波可以在任何固体、液体、气 体中传播。 体中传播。

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2.1.5.1 波的分类横波(S波) 介质质点 横波(S波 (S 的振动方向与波的传 播方向垂直。 播方向垂直。使介质产生剪切变形时引起的剪切应力变化而传 和介质切变弹性有关。 播，和介质切变弹性有关。 液体、气体无一定形状， 液体、气体无一定形状，其形状发生变化时不产 生切变应力，所以液体、 生切变应力，所以液体、气体不能传播横波 ,横 波只能在固体中传播。 波只能在固体中传播。

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2.1.5.2 波的分类表面波 波。 通常的超声换能器置于混凝土表面发射 时，振动状况复杂，既有纵向振动又有 横向振动，发射出的超声波既有纵波, 也有横波和表面波。 沿固体表面传播的波，它是由

纵波和横波组合而成，又称瑞利波，R

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2.1.6.1 声波在介质中的传播速度同一种类型的波，在同一种介质中， 同一种类型的波，在同一种介质中，边界条件不 传播速度也不同。 同，传播速度也不同。 无限大或半无限大 介质中纵波速度 薄板中( 薄板中(板厚远小 于波长) 于波长)纵波速度 细长杆中( 细长杆中(杆的横向尺寸 远小于波长) 远小于波长)纵波速度

vp =

1 σ E ρ( +σ) 1 2σ) 1 (

vB =

E ρ( σ 2) 1E

vL =

ρ

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2.1.6.2 声波在介质中的传播速度

无限介质中 横波速度 固体表面传播的 表面波速度

vS =

E

1 ρ 2(1+σ )

vR =

0.87+1.12σ 1+σ

vS

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2.1.6.3 声波在介质中的传播速度混凝土σ=0.2-0.3

vp =

2(1 σ ) ( 2σ S 1 1

v = (1.63 1.87)vS

vS =1.11vR因此

vp > vS > vR