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超声法检测混凝土缺陷
三、声波的声学参数和性质
声波是一种波，它就具有波的一切物理力学 参数和一切性质，如：波速也叫声速，振幅也 叫波幅，频率，相位等。在界面上会产生反射 折射，而且附合波动在界面上的反射折射规律， 即遵守波的各种运动规律。
四、声波或超声波在各种工程检测中 的概况
❖ 振波特征变化在建筑工程检测中的应用 ❖ 集中质量块弹簧倒置，振动，周光龙 ❖ 低应变测桩，波动 ❖ 高应变测桩，波动、振动
5.超声波通过缺陷后波形改变
不过缺陷的波形特征
通过缺陷的波的波形特征
（1）初至波陡峭，振幅大 （1）初至波平缓，振幅小
（2）第一周期的后半周期即 （2）第一周期后半周甚
达到较高振幅
至到第二周期，振幅增
加得仍不多
（3）第一周期的波无畸变 （3）在第一、二周期后有
时还会出现畸变
（4）接收波的波头包络线部分 （4）接收波包络线呈叭
Vp1 ，Vs1 ，Vp2 ，Vs2 分别为介质1、 2中的P波和SV波波速。
由定律可知 ip1 ip1'
isv1 isv1'
三、
SV1 P1
P1
iP1
iSV1 iP1
iSV1 iP2
ρ V V 1 P1 Sv1 ρ2VP2Vsv2
P2
SV2
Z
图 1—2 波在界面上的反射和折射 即同名反射击波的反射角等于入射角。 P波或SV波入射到自由表面，为满足边界条件， 就要迭加，产生同名反射波（P反）、异名反射波 （SV反 ）。
振幅：振动物体偏离平衡位置的最大距离。
振动方程
M
d2x dt 2
2
dx dt
kx
0
❖ 其解为 X X 0e( / M )t cos(t )
超声波测试培训教材——超声法检测砼缺陷.
2、测点布置方法
L4 L3 L2 L1
ti
ti
H
2
2
跨裂缝测点布置图
L4 L3 L2
L1
0
1
2
3
4
不跨裂缝测点布置图
H c 2 b2
v ti 2 l0i 2 2 2
l 0i l 0i
vti 2
2
l 0i 2
2
• 3．注意考察是否有其它因素造成声参量 的差异
第六章 表面损伤层检测
• 一、表面损伤层：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ• 因受冻、高温火烧、化学腐蚀等引起由表及里的表面损
伤 • 二、测试方法
• • • • • 原理：当T、R较近时，首波声时对应由损伤层传播的
声波 • 当T、R间距加大时，首波声时为由正常砼传播的声波
三、损伤层厚度计算
对判定为异常点后，可局部加密
• ③ 测点数要足够多，大于20～30个 • ④多参数记录，波形存贮，尤其是有疑问的
波形
• ⑤ 测试中保持测量系统与测量参数不变 • ⑥ 换能器的选择，在保证测试灵敏度条件
下，选择高的频率为好
四、声参数异常值的判定
• 1．异常值判定的原理 — 数理统计概率 法：
• ① 正常砼质量的波动由不可避免的随 机误差引起，符合正态分布。
• 3．计算时-距图中直线转折点所对应的测距
•
L0 a1b2 a2b1 /b2 b1
• 4．计算损伤层厚度
•
h T0 2 * (b2 b1 ) /(b2 b1)
•
四、测试要求
• 1．选用有代表性部位测试，测点表面平 • 整干燥，无饰面层 • 若表面有水或潮湿，使表面损伤层声
超声法检测混凝土缺陷
超声法检测混凝土缺陷一、概述及定义（1）缺陷检测：是指对混凝土内部空洞和不密实区的位置和范围、裂缝深度、表面损伤厚度、不同时间浇筑的混凝土结合面质量、灌注桩和钢管混凝土中的缺陷进行检测（2）混凝土缺陷：是指破坏混凝土的连续性和完整性，并在一定程度上降低混凝土的强度和耐久性的不密实区、空洞、裂缝或夹杂泥沙、杂物等。
（3）超声法：系指采用带波形显示功能的超声波检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度（声速），首波幅度（波幅）和接受信号主频率（主频）等声学参数，并根据这些参数及其相对变化，判定混凝土中缺陷的情况二、基本方法一般根据构件的几何形状、环境条件、尺寸大小以及测试表面等情况，选择不同的测试方法。
三、检测混凝土缺陷的主要影响因素：1：耦合状态的影响（1）对于测试距离一定的混凝土来说，测试表面的平整程度和耦合剂的厚薄，是影响波幅测值的主要因素，一般要求换能器辐射面与混凝土测试表面完全平面接触，即耦合层中午空气、粉尘杂物并保持耦合层最薄。
（2）如果测试面凹凸不平或黏附泥沙，便保证不了换能器辐射面与混凝土测试面的平面接触，发射和接收换能器与混凝土测试面之间只能通过一些接触点传递超声波，使得大部分声波能量损耗，造成波幅降低。
（3）当耦合层中垫有砂粒或作用在换能器上的压力不均衡，使其耦合层半边厚半边薄，还有换能器扶持者的人为因素造成某些测点耦合层薄某些测点耦合层厚，耦合状态不一致，这些因素都会造成波幅不稳定。
2：钢筋的影响超声波在钢中传播的速度比在混凝土中传播的快，如果在发射和接收换能器的连线上或其附近存在钢筋，测得的声速必然偏大，钢筋对混凝土声速的影响，除了测试方向与钢筋位置有关，还与测点附近钢筋的数量和直径有关。
3：水分的影响水的声速和特性阻抗比空气的大许多倍，如果缺陷中的空气被水取代，会给结果判断带来困难，因此，混凝土缺陷检测时，尽量使混凝土处于自然干燥状态。
四、裂缝深度检测（1）单面平测法：结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度不大于500mm时，采用单面平测法，平测时应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按跨缝和不跨缝布置测点。
超声法检测混凝土缺陷课件
选择合适的超声波检测仪器，包括发射器、接收器和显示器等，确保其 性能稳定、精度高。
确定检测的测区、测线、测点布置，以及对应的检测参数，如超声波频 率、波速等。
检测过程中的操作步骤
01
在测区表面涂抹耦合剂 ，将超声波发射器放置 在测点上，并调整发射 角度和深度。
存在缺陷的混凝土的超声波波形可以用于指点后续的 缺陷类型和等级判定。
混凝土缺陷的类型与等级判定
根据超声波波形特征，可以初步判断混凝土内部的缺陷类型，例如空泛、裂缝、不密实等。
根据缺陷对结构性能的影响程度，可以将混凝土缺陷分为不同等级，例如轻微、中等和严重 等。
对于不同类型和等级的缺陷，应采取相应的处理措施，以确保结构的安全性和稳定性。
耦合剂
耦合剂是用来填充探头和混凝土 之间的间隙，使超声波能够顺利
地传播。
常用的耦合剂包括机油、水、甘 油等，应根据实际情况选择合适 的耦合剂以保证检测的准确性和
可靠性。
在使用耦合剂时应注意清洁，避 免对检测结果造成影响。
PART 03
超声法检测混凝土缺陷操 作流程
REPORTING
检测前的准备工作
除了检测已建成结构的缺陷， 超声法还可以用于施工过程中 的混凝土质量检测，控制施工 质量。
PART 02
超声法检测混凝土缺陷设 备与工具
REPORTING
超声波检测仪
超声波检测仪是用于检测混凝土内部 缺陷的主要设备，它能够发出和接收 超声波信号。
检测仪的性能参数包括工作频率、动 态范围、分辨率等，这些参数直接影 响检测结果的准确性和可靠性。
02
启动超声波发射器，通 过接收器记录超声波的 传播时间、振幅等信息 。
3_超声法检测混凝土内部缺陷
京建质检J3—G字2002第（）号
工程名称
委托单位
检测类别一般委托
北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司
2002年月日
北京市建设工程质量检测中心
工程质量检测报告
京建质检（J3—G）字（2002）第（）号共3页第1页
工程名称
施工单位
委托单位
设计单位
监理单位
检测项目
混凝土密实性
一、工程概况
某工程由某公司某项目部施工，其中某墩柱高约8.5米，断面尺寸1.0米×1.3米，设计混凝土强度等级为C40，于2002年月日浇筑完成，采用自然养护方式。粗骨料为碎石，最大粒径25mm。拆模后发现柱底面向上2.80米～3.00米范围内混凝土颜色与周围混凝土有明显区别，西北角部位混凝土有大的缺损（有人工剔凿的痕迹）。
北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司
北京市建设工程质量检测中心
工程质量检测报告
京建质检（J3—G）字（2002）第（）号共3页第2页
斜测法检测混凝土密实度测点及测线分布图
三、三、检测结果
1.经现场观测，某工程Z5-13-2墩柱西北角部位底面向上2.8米～3.0米区域内混凝土缺失（有人工剔凿的痕迹），缺失面积：西侧面为长0.55米，高0.20米，最大深度5厘米；北侧面为长0.42米，高0.25米，最大深度7厘米。
受某公司某项目部委托，我所对某工程Z5-13-2墩柱委托方指定区域的混凝土密实性进行了检测。
二、检ห้องสมุดไป่ตู้方法
按照《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）的要求，结合实际情况在待检区域的两个相对侧面上均匀布置网格，网格间距0.1米，同时编号确定对应的测点，采用斜测法进行检测，对应的测点高差0.5米。测点布置如下页图所示。
超声法检测混凝土缺陷宣讲课件
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波阵面形状不同的波
❖ (a)平面波 (b)球面波(剖面示意图) (c)柱面波 ❖ 1——波线 2——波阵面 3——波前
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❖ 值得一提的是，国内的超声检测仪比较注重 波型的显示，无论是模拟式还是数字式、智 能型的仪器，都具备波型显示、手动游标判 读功能。而国外的仪器，基本上都不具备波 型显示功能，超声参数均由仪器自动判读， 必要的时候可以将显示信号输出到示波器上 显示波型，在实际使用中反而不如国产仪器 方便。
世。20世纪30年代初开始有学者尝试进行混凝土中 声波传播性质的研究，有的采用金属超声波探伤仪， 有的采用敲击产生振动的方法。40年代末50年代初， 加拿大、德国和英国的一些学者开创了超声波检测 混凝土质量这一新领域。至20世纪70年代末，随着 电子技术的发展，超声波检测仪的不断改进和完善， 促进了超声波检测技术的发展。
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❖ c 表面波：质点的振动方向与波的传播方向具有纵 波和横波质点振动的综合特性，固体介质表面质点 以纵向和横向两种振动的合成振动，便围绕其平衡 位置做椭圆形振动。表面波的振动能量随着深度的 增加而迅速减小，故只能沿着固体表面传播。产生 在固体介质自由表面的表面波称为瑞利波，瑞利波 的最大特点是其波速只与介质的弹性常数有关，与 振动频率无关，且属于二维振动的波，在固体表面 传输的能量损耗小，传播距离远，可用于检测水下 混凝土的表面裂缝情况。
实验报告--超声法检测混凝土缺陷实验报告
合肥学院建筑工程系
超声法检测混凝土缺陷实验报告
学号
专业
班级
组别
时间
工程名称工程地点检测项目不密实区和空洞检测检测原因
检测依据《超声法检测混凝土缺陷技术规程》
CECS21:2000
检测数量 1
检测环境检测日期2013-5-15 检测方法无损法〔超声法〕
检测过程
概述
检测设备
设备名称型号量程范围检定有效期非金属超声波仪DJUS-05
—629000
μs
有效
二、现场主要检测方法：
当构件具有两对相互平行的测试面时，要采用对测法。
如下图，在测试部位两对相互平行的测试面上，分别画出
等间距的网格〔网格间距：工业与民用建筑为100~300mm，
其它大型结构物可适放宽〕，并编号确定对应的测点位置。
三、检测数据：
超声法检测混凝土缺陷记录表
测点序号声时(μm) 声速(km/s) 波幅(dB) 频率(kHz) 测距(mm) 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15。
超声法检测混凝土缺陷 ppt课件
PPT课件
5
二、超声法检测的基本原理
2. 振幅
指首波，即第一个波前半周的幅值，反映了接收
到声波的强弱 强度↑，振幅↑ 内部有缺陷、裂缝，振幅↓ 振幅与仪器性能、耦合状况、测距大小均有关系， 没有统一的度量标准，目前只作为同条件（同一 仪器、同一状态、同一测距）下相对比较用
PPT课件
三、超声波法检测混凝土缺陷
3.2 设空洞位于发射和接收换能器连线的任意位置 适用于有两对可供测试的表面时。设X=(th-tm)/tm， Y=lh/l，Z=r/l，则可根据X、Y值，由表C.0.1查得Z值， 再计算空洞的大致半径r
PPT课件
32
三、超声波法检测混凝土缺陷
（三）混凝土结合面质量检测
1. 测试方法 有对测法和斜测法两种，测点布置要求： 使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位 各对换能器连线应采用穿过和不穿过结合面布置 各对换能器连线的倾斜 角、测距应相等 测点间距100~300mm 测试各对测点的声时、 波幅、主频值
在混凝土检测中的应用 非破损检测混凝土内部的空洞、离析 检测混凝土裂缝的深度 检测混凝土接触面的结合质量 检测混凝土表面的损伤层厚度
PPT课件 3
二、超声法检测的基本原理
（一）基本原理 利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传 播的时间（或速度）、接收波的振幅和频 率等声学参数的相对变化，来判定混凝土 的缺陷。
二、超声法检测的基本原理
7. 频率的测量方法
测量周期法
f=1/4(t2-t1) =1/2(t3-t2) =1/(t4-t2) 一般取前一、二个周期 的波形
PPT课件 12
三、超声波法检测混凝土缺陷
（一）混凝土裂缝深度检测 1. 平测法 1.1 适用范围
超声法检测混凝土缺陷
三、超声波法检测混凝土缺陷
2.1 混凝土声学参数的统计计算
1 n mx xi n i 1 n 2 2 S x xi n mx / n 1 i 1
三、超声波法检测混凝土缺陷
2.2 异常值的判别 当测区各测点的测距相同时，可直接用声时进行 统计判断。将各测点声时值ti按大小顺序排列， t1≤t2 ≤t3 …tn，视排在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（mt）和标准差（St）的统计 以x0= mt+λ1· St为异常值的临界值，当参与统计 的可疑值tn≥x0时，则tn及排列于其后的声时值为 异常值，再将t1~tn-1进行统计判断，直至判不出 异常值为止。若tn<x0时，再将tn+1放进去统计和 判别，其余类推
三、超声波法检测混凝土缺陷
2. 测试方法
T耦合好保持不动，然后 将R依次耦合在间距为 30mm的测点1、2、3、… 位置上，读取相应的声时 值t1、t2、t3、…，并测 量每次T、R内边缘之间的 距离l1、l2、l3、…，每 一测位的测点数不得少于 6点，当损伤层较厚或不 均匀时，应增加测点数量
频超声脉冲波，包含了一系列不同频率成分 测距越远，高频成分衰减越多 混凝土内部缺陷及裂缝使主频下降 频率与仪器性能、耦合状况、测距大小均有关系， 没有统一的度量标准，目前只作为同条件(同一 仪器、同一状态、同一测距)下相对比较用 各频率成分通过频谱分析取得（FFT）
二、超声法检测的基本原理
（注：技术条件相同：指混凝土的原材料、配合比、龄期 和测试距离一致）
二、超声法检测的基本原理
（二）声学参数 1. 声速
弹性模量↑,孔隙率↓,密实度↑,声速↑ 强度↑，声速↑ 混凝土内部有缺陷(孔洞、蜂窝)，声速↘ 超声波穿过裂缝传播，声速↘ 声速可以反映混凝土的性能与内部情况
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超声法检测混凝土内部缺陷报告
工程名称/ 委托编号/
委托单位/ 检测类别/
施工单位/ 工程地点/
设计单位/ 委托日期2013.07.01 监理单位/ 检测日期2013.07.04 监理资料/ 报告日期2013.07.06 检测部位二层柱A/10 轴检测环境条件/
检测依据G B/T 50344-2004《建筑结构检测技术标准》
CECS 21:2000 《超声法检测混凝土缺陷技术规程》
本次共检测 1 个构件，所检构件根据声速等其他数据综合判断该构件混凝土内部不存在不密实区或空洞。
详细检测结果见汇总表。
检测结论
备注/
1、报告未盖检测单位“检测报告专用章”无效；
声明2、复制报告未重新加盖检测单位“检测报告专用章”无效；
3、对报告若有异议，应于十五日内向检测单位提出；
4、有关检测数据未经允许，委托单位不得擅自向社会发布报告信息。
批准：审核：校核：项目负责：
超声法检测混凝土内部缺陷报告（附录）
一、工程概况：
该工程主体结构为地下一层地上三十二层混凝土框剪结构，为商品混凝土。
二、检测依据：
《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004
《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CS 21:2000
《某工程施工图》
三、检测内容及检测目的：
检测内容：本次检测受总工办委托拟对工程二层柱A/10 轴钢管混凝土缺陷情况进行检测，根据检测结果对混凝土浇筑质量进行评估。
四、检测仪器设备：
非金属超声波检测仪***** 型管理编号：有效期至：
钢卷尺5m - 管理编号：有效期至：
五、检测方法：
根据《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS 21：2000）超声波在钢管柱混凝土中的传播时的声速、声时以及频率变化，可以判定混凝土内部的不密实区、空洞等缺陷情况。
采用超声波检测钢管混凝土质量的主要检测方法有首波声时法、波形识别法和首波频
率法。
试验时应选择径向对测法放置换能器：先用钢卷尺测量出钢管的实际周长，再将圆
周等分，在钢管测试部位画出若干根母线和等间距（200mm）的环向线，然后对画线交点依次进行编号确定对应的测点位置，布点方式如下图所示：
（a）平面图（b）立面图
测位混凝土表面应保持清洁、平整，必要时可用砂轮磨平或用高强度的快凝砂浆抹平。
检测时在钢管混凝土每一环线上保持T、R换能器连线通过圆心，沿环向测试，逐点读取声时、波幅和主频，并记录数据。
六、数据处理及缺陷判断
将一测区各测点的波幅、频率或由声时计算的声速值由大至小按顺序排列，将排在后
面明显小的数据视为可疑，再将这些可疑数据中最大的一个连同其前面的数据计算出平均
值m x 及标准差s x ，并代入下式计算出异常情况的判断值X 0 ：
X0 m x 1 s
x
将判断值X 0 与可疑数据的最大值X n 相比较，如X n 小于或等于X0 ，则X n 及排列于其后的各数据均为异常值；当X大于X 0 ，应再将X n 1 放进去重新进行统计计算和判别。
n
当测区中某些测点的声速值、波幅值（或频率值）被判为异常值时，可结合异常测点
的分布及波形状况确定混凝土内部存在不密实区或空洞的范围。
七、超声法测缺分析结果：
工程名称:/
构件编号: 二层柱A/10 轴
检测日期:2013-07-04
分析处理参数:
判定值来源: 内定声时修正:15.60(us)
分析处理结果:
声速平均值(km/s) 2.979 声速离异系数0.036
2.913 声速标准差(km/s) 0.012
声速异常判定值
(km/s)
幅度平均值(dB) 114.115 幅度离异系数 1.266
幅度异常判定值(dB) 111.761 幅度标准差(dB) 0.011
频率平均值(kHz) ----- 频率离异系数-----
----- 频率标准差(kHz) ----- 频率异常判定值
(kHz)
数据列表:
构件：二层柱A/10 轴
测点序号位置(m) 测距(mm) 声时(μs) 幅值(dB) 声速(km/s) 001-01 0.20 1000 340.8 113.1 2.934
001-02 0.20 1000 340.4 112.6 2.938
001-03 0.20 1000 338.0 116.0 2.959
001-04 0.20 1000 339.2 114.0 2.948
002-01 0.40 1000 337.2 115.6 2.966
002-02 0.40 1000 336.8 115.2 2.969
002-03 0.40 1000 333.2 116.3 3.001
002-04 0.40 1000 332.4 117.5 3.008
003-01 0.60 1000 340.8 113.1 2.934
003-02 0.60 1000 340.8 113.1 2.934
003-03 0.60 1000 337.6 115.2 2.962
003-04 0.60 1000 334.8 113.6 2.987
004-01 0.80 1000 335.6 112.6 2.980
004-02 0.80 1000 334.8 113.1 2.987
004-03 0.80 1000 330.0 112.6 3.030
004-04 0.80 1000 324.0 114.4 3.086
005-01 1.00 1000 327.6 113.6 3.053
005-02 1.00 1000 329.2 113.6 3.038
005-03 1.00 1000 334.0 114.0 2.994
005-04 1.00 1000 333.6 113.6 2.998
006-01 1.20 1000 340.4 112.6 2.938
006-02 1.20 1000 338.0 113.6 2.959
006-03 1.20 1000 338.4 113.1 2.955
006-04 1.20 1000 332.8 116.0 3.005
007-01 1.40 1000 337.2 114.0 2.966
007-02 1.40 1000 337.6 113.6 2.962
007-03 1.40 1000 337.2 113.6 2.966
007-04 1.40 1000 334.4 115.6 2.990
008-01 1.60 1000 334.8 115.2 2.987
008-02 1.60 1000 338.0 113.1 2.959
008-03 1.60 1000 337.6 113.6 2.962
008-04 1.60 1000 336.0 114.8 2.976
（以下空白）。