魏玉升 王静 陈建亮

摘 要：超声波在混凝土中传播过程中遇到裂缝，将产生反射、折射、绕射等物理现象，超声波声时延长，根据声时的变化推测裂缝的深度。在两平行表面上对测时向混凝土构件发送的超声波的波型有纵波、横波和面波。纵波的声速最快，波幅最小；横波的波速次之，波幅较大；面波的波速相对最小，波幅相对最大。接收到的波形图中首波为幅度相对较小的纵波，随后为波幅较大的横波，最后为波幅最大的面波。利用超声波检测混凝土构件裂缝深度的关键：一方面是确定首波的到达时间；另一方面是确定超声波的类型。

关键词：超声波；缺陷；检测技术

1 实验准备

1.1 实验设备及实验材料

搅拌机（容量75L～100L，转速18r/min～22r/min）；磅秤（称量50kg，感量50g）；天平（称量5kg，感量1g）；量筒；拌板；拌铲、盛器、抹布、镊子，刀子，砂纸、坍落度桶，千斤顶、混凝土打磨机等。

实验材料：水泥、沙，石子，水、木片、凡士林

检测仪器采用由北京大地科技有限公司生产的DJUS-05非金属超声仪。

1.2 试件尺寸、裂缝设置及混凝土配比

实验需要制备两种混凝土试块，尺寸为150mm×150mm×1000mm。

横向裂缝设置于距边缘500mm处，裂缝用木片来模拟，尺寸为70mm×150mm×1mm， 由于顶面、底面与侧面在浇筑时的振捣不同等因素影响，均会使混凝土浇筑侧面、表面、底面的状况略有不同。因此像这种跨中正裂缝分别要有顶面、底面、侧面三种裂缝设置位置。试块编号如下表1。

2 实验方法

分别采用单面平测与双面斜测对试块预制裂缝进行检测，其中单面平测分跨缝测量与不跨缝测量。平测检测面可以选择浇筑侧面、表面、底面，因混凝土为多相混合材料，且浇筑时的振捣不同，均会使混凝土浇筑侧面、表面、底面的状况略有不同。平测时超声波沿检测面传播，检测面状况不同必然会对超声声速产生影响。为分析不同检测面对平测超声声速的影响，对同一混凝土试件的浇筑侧面、表面、底面分别进行超声声速的平测。

3 实验结果分析

测点号

a1号试件

测点号

b2号试件

测点号

c 3号试件

综合以上分析图表知，所测得各个裂缝深度均在理论值附近上下波动，其中顶面及底面正裂缝因为裂缝周围混凝土较均匀，计算所得裂缝深度平均值与理论值相比，误差较小，均在10%之内。

4 结论

通过实验证明，在无缺陷情况下，超声波在混凝土中传播的声时值基本随着测距的增大而增大的；而当存在裂缝时，超声波不得不采取“绕路”的方式来通过缺陷区域，这就造成了声时值的增大。另外通过对实验所得数据分析计算知，当裂缝设置在素混凝土试块顶面及底面时，顶面裂缝试块的声时值基本高于裂缝在底面时的声时值。通过以上分析，表明通过超声波检测仪器也可以检测混凝土质量的优劣，是否密实等特征。

参考文献：

[1] 候宝隆，蒋之峰.混凝土的非破损检测[M].北京：地震出版社，1992：.

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