杨玉恒 王 腾 魏域虎

（1甘肃建大土木工程检测有限公司，甘肃 兰州 730050；2兰州理工大学，甘肃 兰州 730050）

近些年来， 随着无损检测数字化技术的应用，使很多质量隐患得到及时发现，客观的检测数据为建筑结构检测工作提供了科学可靠的判断依据，从而使建筑工程结构质量监督更加科学化和规范化[1]。

在同一个结构或构件上，两次浇筑的混凝土之间，应保持良好的结合，使其形成一个整体，共同承担荷载，方能确保结构的安全使用。但是，由于施工方施工技术问题使得柱端钢筋排列过于紧密，在做第二次混凝土浇筑时，会出现漏浆、漏振或石子架空在钢筋骨架上等各种问题，从而使混凝土内部出现不密实区和空洞。因此，两次浇筑的混凝土之间结合质量的检测方法很重要。超声波检测混凝土不密实区或空洞技术的应用，为两次浇筑的混凝土结合质量检测提供了有效的方法[2]。

本文结合某小区地下车库工程施工中出现的施工事故问题，利用NM-4A 非金属超声检测分析仪对其进行分析判断，确定出现事故的位置，并对事故大小进行定性。

1 超声波检测混凝土不密实区或空洞的原理

超声波检测技术是利用超声波在物体传播中的反射、绕射和衰减等物理特性，测定物体内部缺陷的一种无损检测方法[3]。

超声波检测混凝土不密实区或空洞主要采用“穿透法”，即用发射换能器发射超声波，当超声波在所检测的混凝土传播，遇到空洞、裂缝、疏松等缺陷部位时，超声波振幅和超声波的高频成分发生衰减，同时由于超声波的绕射、反射和传播路径的复杂化，不同波的叠加会使波形发生畸变。因此当超声波穿过缺陷区时，其声速、振幅、波形和频率等参数都会发生变化。

2 混凝土内部不密实区和空洞的估算

一般我们用平面对测法（平面斜测法）测量混凝土空洞（或不密实区）的位置和大小，如图1所示。

混凝土空洞（或不密实区）尺寸的大小，由下面公式和图2所示。

式中 为空洞半径， 为换能器直径，为测距，为绕空洞传播的最大声时， 为无缺陷混凝土平均声时。

图1 平面对测法测量混凝土空洞位置和大小示意图

图2 平面对测法测量混凝土空洞尺寸示意图

3 工程概况

兰州市某工程项目地下车库建设中，由于梁底钢筋密集（采用了搭接锚固方式而非设计方推荐的机械连接如套筒等方式）造成柱身与上部梁板预留的50mm 左右连接处，出现了较为严重的混凝土漏浇现象，以致在上部堆土等荷载作用下在梁板与柱身连接处出现混凝土压碎塌落现象，如图3所示。考虑到次标段其它柱子施工工艺相同，所以利用超声波检测混凝土不密实区或空洞的原理对次标段所有柱子进行检测，以消除工程隐患。

3.1 测试前的准备

对混凝土试件用无损检测仪进行超声检测前，首先要确定测试面，对测点应做工程处理。对所有已经粉刷过的柱子进行处理，去除粉刷层；然后用细砂纸打磨平，磨光滑；最后在测试面上按照尺寸布置好测点，并用墨迹做好标记。耦合剂采用黄油。发射和接受换能器测试时应在一条直线上。

3.2 数据分析与处理

3.2 .1 声时、声速及振幅判断

分析处理数据时，把过缝和不过缝的声时（或声速）、波幅或频率测量值放在一起，分别进行排列统计。当施工缝中局部地方存在疏松、孔隙或填进杂物时，该部位混凝土失去连续性脉冲波通过，其波幅和频率会明显降低，声时也有不同程度增大。当测试数据较少或较离散，无法用统计法判断时，可用通过结合面的声速、波幅值与不通过结合面的声速、波幅值进行比较，如果前者的声速、波幅值明显比后者低，则该点可判为异常测点[4]。

3.2 .2 波形判断

波形就是在显示屏上面显示的接收波波形。正常的混凝土，超声波接收波形是衰减正弦波，其包络线大致为半圆形，如图5。当超声波在混凝土中传播时，由于混凝土内部缺陷、裂缝或者疏松，造成传播路径的复杂化，直达波、反射波、绕射波等各类波相继到达接收换能器，它们的频率和相位各不相同，这些波的叠加有时会使波形叠加。当混凝土内存在缺陷时，有时会出现畸变波，如图6。

图3 接收波包络线

图4 接收波波形

因此，对波形的研究有助于对混凝土内部质量及缺陷的判断。但波形受许多因素影响，在判断缺陷中只能作为一种辅助参数。

3.3 判定结果

参考肖维勒和格拉布斯法，结合混凝土缺陷检测的特点，制订了如下判别异常值的方法：因测区各测点的测距相同，可直接用声时进行统计判断。将各测点声时值按大小顺序排列，视排于后面明显偏大的声时为可疑值，将可疑值中最小的一个数同其前面的声时值进行平均值（ ）和标准差（ ）的统计，以为异常值的临界值。当参与统计的可疑值 时，则 及排列于其后的声时均为异常值，再将 进行统计判断，直至判不出异常值为止。若 时，再将 进行统计和判别[2]。

通过对表1数据分析及图形判断得出如下结论：其中2#、7#、14#数据有异常，判定为外表面有破损空洞或含有建筑垃圾以及波形紊乱疑似内部空洞；8#、15#数据凌乱且波形出现畸变波形，判定柱子内部出现空洞；其余柱子为完好柱。

4 结 语

利用超声波检测系统检测混凝土构件内部不密实区和空洞，不仅在监控混凝土的施工质量、加快工程进度、消除工程隐患等方面具有重要的意义，而且对长期使用的工程结构物进行质量鉴定，以便确定混凝土的维修方案方面，也具有决定性的作用。用其检测混凝土内的缺陷，测试方法简单，成果直观，适用性强。通过试验研究和数据处理与分析，效果比较理想，实践证明，利用超声波检查混凝土内缺陷的方法是可行的， 并且有着广阔的发展前景。

[1]黄湘平,史承明.超声波检测混凝土不密实区和空洞[J].陕西工学院学报.2005,(6).45-47

[2]梁惕平.超声波检测混凝土结构内部缺陷数据处理研究[D].江西:江西理工大学，2009

[3]张有才,建筑物的检测、鉴定、加固与改造[M].北京:冶金工业出版社,1997

[4]封世东,田晓璞.无损检测技术在混凝土的应用研究[J].建筑与工程.2008,(13).62-63