超声波法检测混拟土内部缺陷JGHNT06

1. 适用范围、检测项目及技术标准
1.1.适用范围
本细则适用于能进行穿透测量以及经钻孔或预埋管可进行穿透测量的建筑物和
构件。

1.2.基本原理:
采用超声法探测构筑物混擬土内部缺陷, 如峰窝、空洞、架空、来泥层、低强区等。

1.3.检测项目
超声波法检测混擬土内部缺陷。

1.4.引用标准
JTJ270-98《水运工程混凝土试验规程》
2.检测设备
2.1.非金属超声检测仪: 技术性能应符合JTJ270-98规程附录G中的有关规定；
2.2.各种声波频率的平面換能器: 当测距小于1m时宜采用50～100kHZ换能
器; 当测距大于2m时, 宜采用50kHZ 以下的换能器。

在穿透能力允许情况下, 宜用较高频率的換能器。

2.3.孔中测量须采用径向换能器：技术性能应符合JTJ270-98规程附录G中的
有关规定；
2.4.长度测量工具:如铜卷尺等。

3.试验步骤
3.1.超声仪仪器零读数校正:
当采用平面换能器测量时, 仪器零读数t0的定义及校正见超声波检测混凝土强度JGHNT02。

对于在钻孔中或预埋声测管中以径向换能器进行检测的场合,仪器零读数 to 定义为: 孔间混凝土介质厚度为零时仪器的声时读数。

可采用以下方法标定计算: 将发、收径向换能器表面相互紧贴, 置于水中, 读取此时的接收波首波声时t1则仪器(包括换能器)的零读数t0可按下式计算:
（1）在钻孔中测量时:
3-1
（2）在预理管中测量时:
3-2注:某些带有零读数调节的仪器在構定换能器零读数中及以后使用中,调零旋
钮须固定在同一位置,不得変更。

3.2.测点布置:
一个构件或一个统计总体, 测点不得少于30个。

(1)对于一般结构,如梁、柱、墩、墙等,在其相对的两面对称地画出方格网。

方格网交点即为测点。

方格网的间距视结构物尺寸和要求的测量精度而定,宜为0.2- 0.5m;
(2)对于钴孔或理管法测量,则从孔口开始向下逐点对测。

测点间距通常为
0.2 ～0.5m。

换能器向下移动的距离以钢卷尺或绳尺丈量。

在测得缺陷附近, 测点还应加密。

3.3.测点处理:
测点处表面应打磨平整, 然后涂上耦合剂 (黄油或浆糊) 。

表面凹凸严重难以整平的测点可涂抹石膏或砂浆, 硬化后待用。

钻孔或预理管中充满淡水作耦合介质。

3.4.测距测量:
相对两测点的测距,应以不大于±l %的误差准确测量。

钻孔或预理管测量中的测距指的是两孔间混凝土的净距离。

要求每对测孔相互平行,在孔口处准确丈量测距。

3.5.声学参数测量:
调整仪器状态(发射电压、增益、衰减等),使适合于该测量场合,逐点测量各测点全部或部分声学参数。

(l)声传播时间(声时t)及声传播速度(声速v):以不低于l%的精度测读各测点首波声时读数t i',则声时t i按下式计算:
t i= t i'-t0 3-3
式中t0一该场合下的仪器零读数(µs)。

根据各测点声时按下式计算各测点声速:
µi = l i /t i 3-4
式中µi一测点声速(m/s)；
l i一测点测距；
t i一声时(µs)。

(2)接收信号首波振幅(振幅A):
首波振幅指的是接收波第一个波前半周波
波谷(或波峰)的幅度A i (图-3-1)。

振幅的表示及测量可按下述二种方法之一：
刻度法: 将仪器衰减器固定在某一档不变,
从仪器示波屏上的刻度读取振幅A i的高度(单位mm或格) 图-3-l 接收波形分贝法:利用衰减器将首波振幅调整至某一预定高度(如5mm或l格),读取
衰减器上的衰减值(单位dB)。

在进行各测点振幅测量过程中, 仪器的发射电压、放大器增益均不得变化, 各测点的声招合应良好并宜保持一致。

(3)接收信号频率(频率f i):接收信号频率是指接收波第一个周波的主频率,
可采用下述两种方法之一进行测量:
频谱法: 凡具有快速频谱分析功能的超声仪, 可将来集的一串接收波中
的前一个周波,即图-3-1中的 a～b 段波以不低于2kHz 分辨力进行频谱 (振幅谱) 分析, 把分析结果中的主频率(幅度最大者)作为频率测值f i。

周期法:移动仪器时问游标(标刻),先对准波谷a,读取相应声时t a,再移动
,则频率f i用下式计算:
游标对准波谷b,读取相应声时 t
b
f i=1/（t b - t a） (kH z)
(4)接收波波形(波形):观察各测点波形,注意前一个周波是否有畸变。

必要
时可采集打印或拍擬或描绘该波形。

3.6.二个方向对测和斜交又测:
当在一个方向进行二面对测后,发现某些测点声学参数明显偏低,这时首先
应复测,确定无疑后,再在可疑点附近加密测点测量。

当证实这些部位有可能内部有缺陷时, 如果构筑物条件允许,可采用=个方向对测或斜测的方法以确定缺陷
的纵深位置。

(l)二个方向对测:对于柱、墩一类构件,如图-3-2所示。

当在I-I'方向对测,发现3～3'测线测值异常,则可再在II～II'方向逐点对测, 如果在II～II'方向b～b'测线测值异常,则缺陷出现在3～3'测线与b～b'测
线交点处可能性最大。

(2)斜交又测量:对于墙体一类结构,或在钴孔、预埋管中测量时如图-3-3,
当对测发现 a～b测线异常,可将发、收換能器彼此错开一定高度(0.2～2.0m)在a～b测线所在的铅直面内进行斜交叉测量。

各斜测线彼此等长度、等斜度。

比较各斜线测值, 可以确定缺陷的纵深位置及范围。

检测灌注桩时,可用斜测法判断是否是“夹泥层”或“缩颈”。

如图-3-4所示,当a～b測线测值明显低下,斜测线中除l～1'、2～2'、9～9'、10～l0'正常外,其余斜测线均异常,a～b处多为央泥层。

如图-3-5所示,当a～b测线測值明显低下,3～3'、4 ～4'、7～7'、8～8'测值也异常,其余测线正常,a、b处多为缩颈。

必要时可作双向斜测, 相互印证。

3.7.数据处理:
由于混擬土系非均质体，内部各处质量有正常的波动与离散, 因此各处测点的测值也必然波动与离散。

应当从这些正常的波动与离散中分辨出那些非正常的异常测值。

为此,采用概率法进行判断。

其步骤如下:
(l)统计总体:以同条件、同龄期、一次浇注的单个构件或结构的一部分作为一判断总体。

统计总体的测点数不得少于30；
(2) 测值的取舍及统计计算: 将判断总体各测点测值按大小次序排列,即X1 >
X2 > X3……> X n-2 > X n-1 > X n > X n+1 > X n+2……。

将排在后面且明显小的某些测值 (例如X n+1 X n+2……) 视为可疑值予以舍弃, 把X n及其以上各值参加统计,计算这些值的平均值m x及标准差s x:
式中X i一某点测值;
n一参加统计的测点数。

(3)计算单点临界值X L1:
X L1= M X– k1S X
式中k1---单点异常值判定系数, 其值根据所有测点总数n査下表:
异常値判定系数表
(4) 单个异常值的判断: 把 X
L1
,与测值序列中各值相比较, 情况如下:
若 X
n+1≤X
L1
， X
n
> X
L1
则判 X
n+1
及其以下各测值为异常值,计算结束。

若 X
n ≤X
L1
, X
n-1
> X
L1
则把 Xn也舍弃, 以其余各测值參加统计,按3-1重新计
算 m
x '、s
x
'及X
L1
',并重新判断: 若 X
n
≤X
L1
, X
n-1
'> X
L1
', 则判 Xn及其以下各测
值为异常值,计算结束;若X
n-1'≤X
L1
',则再舍弃X
n-1
重新计算与判断, 直至舍弃某值
而其上一值大于X
L1
为止,并判该值及其以下各值为异常值。

有条件时, 也可采用以下方法舍弃数据: 先从最小测值逐个舍弃, 每舍弃一个
值, 即对剰下的数据作正态检验, 直至所余数据符合正态分布,再按第3-2、3-3、3-4方法进行计算和判断。

(5)相邻异常值的判断:当按上述方法进行单个测值异常值判断结束后, 宜
再进行相部二点测值的判断:首先计算相邻点临界值X
L2
X L2= m x– k2S X
式中m x、S X一单点判断中最后一次统计计算的平均值与标准差;
k2一相部点异常值判定系数, 其值根据所有测点总数 ,n査表(分一般结构与孔中测量两种情况)。

若结构或构件中任何相邻的=个测点值均同时小于或等于X L2 则可判该相邻二测点测值均为异常值。

用以统计判断的测值可以是声速,也可以是振幅或频率。

都可按以上方法获得判断结果。

考虑到振幅及频率测值测试误差较大，在最后确定某测点是否属异常值
时,宜以声速的判断结果为主,以振幅或频率的判断结果为辅,并参考波形的观察结
果综合判断。

3.8.异常点位置图:
按比例结制构件側面轮廓图,将实测的各测点参数值点绘在图上。

以阴影线勾
画出异常点的位置及范围。

若是孔中测量,则绘制出沿孔深度变化的测值变化图并标
出 X u、X L2二条临界值线。

3.9.缺陷的判定:
经上述方法确定的异常值,表明该测点内部混凝土情况异常。

最后应根据结构
施工过程的实际情况、施工记录、异常点所处部位判定缺陷的类型、范围及严重程
度。

3.10.缺陷尺寸的估计:
当缺陷形状近于圆球或圆柱体,且缺陷类型为空洞或虽不是空洞, 但缺陷介质的声速仅为该结构混凝土声速的0.7倍以下时,可按以下方法估算缺陷的半径r。

如图所示，设半径为 r的圆形缺陷的中心,位
于测距为l的结构物一側,距该側面距离为l1。

声波
在缺陷附近正常混凝土处的声时为t0,在缺陷中心
处的声时(声波绕缺陷传播)为t f。

图空洞尺寸根据 X、y值査表可得 Z值。

则缺陷半径 r=l·z。

缺陷尺寸估算表
4.检测结束工作
4.1.试验完毕后，收拾整理好试验设备，以备下次使用。

5.异常事故处理
5.1.检测仪器、设备发生意外损坏：
停止试样进行维修。

重新检测。

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