混凝土缺陷检测
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异常测点判断
概率统计法
缺陷范围判断
阴影重叠法
缺陷程度判断
层析成像法
2.2 异常测点判断——概率法
南京水利科学研究院罗骐先教授提出，现已编 入各类超声检测规范。
基本构想如下： 1) 正常混凝土质量波动是偶然误差所引起，符合正态分布； 2) 缺陷是由过失误差（漏振、漏浆、架空等）引起，不符合
正态分布 ； 3) 找出一批检测数据的临界值，低于临界值即缺陷异常点。
9 110.4
19 115.1
10 110.4
20 115.8
假设 t16、…… t20可疑，对t1 ～t15统计： n=15，mt=109.9，St=1.71，λ1=1.50 x0=mt+ λ1St=109.9+1.71×1.50=112.5 t15<x0 说明t15为正常值。 同样计算得到t16也为正常值
（5）测线布置
尺寸较大测线疏一些，小构件测线应密一些； 普测时测线疏一些，单方向对测，有怀疑的区域密一些，进一步斜测； 平面检测时，记录各测点编号及位置；钻孔检测时，记录各测点高程。
（6）信号采集
记录声时、振幅、频率和波形这四个声学参数。异常部位保存波形。
（7）分析计算
在现场初步分析，缺陷部位复测或详测，室内进一步分析处理。
第二节 混凝土内 部缺陷检测
1.超声法检测混凝土缺陷 2.不密实区和空洞检测 3.混凝土裂缝深度检测
1 超声法检测混凝土缺陷
㈠原理概述
1 基本原理
超声法检测混凝土缺陷的基本原理就是，通过超声波在混凝 土中传播后发生的波形变化、利用声时(本质是声速)、频率、 波幅等参数的特征，来综合分析判断其内部状况。
缺陷处声学参数特征： 1) 声时↑，波速↓
2）首波波幅↓
3) 接收波主频值↓
4) 波的传播 路径复杂 ，各种波叠加造成 波形畸变
1 混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序
混凝土缺陷（包括不密实区和空洞、结合面质量、表面损 伤层）以及裂缝的检测一般程序如下：
（1）制订测试方案
收集资料，实地考察，制订测试方案。视测试面情况及测 距大小选择平测法、对测法、斜测法或者钻孔法。
（2）仪器设备
超声仪及换能器应满足规范要求及现场检测需要。根据测 试面情况选型式，测距选频率。
（3）对测试面或钻孔的要求
平面换能器要求混凝土表面平整、干净。径向换能器要求 钻孔或声测管互相平行，直径略大。
1 混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序
（4）耦合条件
平面换能器：与混凝土表面达到完全平面接触，减小衰减。 径向换能器：孔（管）中注满清水，换能器不偏斜。
1 对测法
适用于具有两对平行测试面的结构。在两对平行的测试面 上，画出等间距的网格，网格间距0.2～1.0m，大型结构 物可适当加大，编号确定对应的测点位置。
2 .1 不密实区和空洞检测测线布置
2) 斜测法
适用于只有一对平行测试 面的结构；
测点间距同前。
斜测法立面图
来自百度文库
2 .1 不密实区和空洞检测测线布置
3）钻孔法
适用于钻孔或预埋管，孔距2-3m； 测点间距0.2～0.5m； 缺陷附近，测点加密。
A
现 场 缺 陷 测 试 程 序
B 1.常规对测 测点间距S (0.2:1.0m)
2. 局部加密对测 S≤100mm 3. A高B低斜测 S同加密对测
4. A低B高斜测 S同加密对测
2.2 缺陷分析方法
其次，在缺陷界面超声渡的声能被衰减，其中频率较 高的部分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低， 频率明显减小或频率谱中高频成分明显减少。
再次，经缺陷反射或绕过缺陷传播的超声渡信号与直 达波信号之间存在相位差，叠加后互相干扰，致使接 收信号的波形发生畸变。根据上述原理，在实际测试 中，可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合 分析，判别混凝土缺陷的位置和范围，或者估算缺陷 的尺寸。
2 不密实区和空洞检测
不密实区是指因振捣不够、漏浆或离析等造 成的蜂窝状，或因缺少水泥形成的松散状以 及遭受意外损伤产生的疏松状混凝土区域。
空洞是指因为钢筋密集，混凝土无法振实， 造成石子架空，或者在浇筑过程中混凝土中 混入了声阻抗较低的杂物（如泥块、木块、 砖头等）。
2 .1 不密实区和空洞检测测线布置
2.2 异常测点判断——概率法
序号 t(us) 序号 t(us)
1 106.4
11 111.2
2 107.2
12 111.4
3 107.9
13 111.6
4 109.2
14 111.8
5 109.4
15 112.2
6 109.6
16 112.4
7 109.6
17 114.3
8 109.6
18 114.6
因为超声脉冲渡传播速度的快慢，与混凝土的密实程度有直 接关系，对于技术条件相同的混凝土来说，声速高则混凝上 密实，相反则混凝土不密实。当有空洞、裂缝等缺陷存在时， 破坏了混凝土的整体性，由于空气的声阻抗率远小于混凝土 的声阻抗率，超声波遇到蜂窝、宅空洞或裂缝等缺陷时，会 在缺陷界面发生反射和散射，因此传播的路程会增大，测得 的声时会延长，声速会降低。
2.2 异常测点判断——概率法
序号 t(us) 序号 t(us)
1 106.4
11 111.2
2 107.2
12 111.4
3 107.9
13 111.6
4 109.2
14 111.8
5 109.4
15 112.2
a) 若xn-1＜xL，则将xn-1也舍掉，以其余的数据重新进行统 计计算、判断，以此类推，直到所舍弃的数据中最大的一 个大于或等于临界值为止，则这个最大值以后的数据为异 常点。
b) 若xn -1＞ xL，则将xn纳入统计数据中，将其余的数据舍 弃，重新进行统计计算、判断，以此类推，直到所舍弃的 数据中最大的一个小于临界值为止，则这个所舍弃的最大 值及其以后的数据为异常点。
2.2 异常测点判断——概率法 对n 个测点统计平均值 x、标准差s。
查表或计算P(1/n)的分位值ka
xL x kaS
测点数不少于30个
2.2 异常测点判断——概率法
将所有测值按大小次序排列，即x1≥ x2≥ x3≥… ≥xn-1≥ xn≥ xn+1…，将排在后面明显小的数据视为可疑，例如xn、 xn+1…，先予舍弃，以剩下的其他数据进行统计计算，得 到一临界值xL1。这时可能出现两种情况：
概率统计法
缺陷范围判断
阴影重叠法
缺陷程度判断
层析成像法
2.2 异常测点判断——概率法
南京水利科学研究院罗骐先教授提出，现已编 入各类超声检测规范。
基本构想如下： 1) 正常混凝土质量波动是偶然误差所引起，符合正态分布； 2) 缺陷是由过失误差（漏振、漏浆、架空等）引起，不符合
正态分布 ； 3) 找出一批检测数据的临界值，低于临界值即缺陷异常点。
9 110.4
19 115.1
10 110.4
20 115.8
假设 t16、…… t20可疑，对t1 ～t15统计： n=15，mt=109.9，St=1.71，λ1=1.50 x0=mt+ λ1St=109.9+1.71×1.50=112.5 t15<x0 说明t15为正常值。 同样计算得到t16也为正常值
（5）测线布置
尺寸较大测线疏一些，小构件测线应密一些； 普测时测线疏一些，单方向对测，有怀疑的区域密一些，进一步斜测； 平面检测时，记录各测点编号及位置；钻孔检测时，记录各测点高程。
（6）信号采集
记录声时、振幅、频率和波形这四个声学参数。异常部位保存波形。
（7）分析计算
在现场初步分析，缺陷部位复测或详测，室内进一步分析处理。
第二节 混凝土内 部缺陷检测
1.超声法检测混凝土缺陷 2.不密实区和空洞检测 3.混凝土裂缝深度检测
1 超声法检测混凝土缺陷
㈠原理概述
1 基本原理
超声法检测混凝土缺陷的基本原理就是，通过超声波在混凝 土中传播后发生的波形变化、利用声时(本质是声速)、频率、 波幅等参数的特征，来综合分析判断其内部状况。
缺陷处声学参数特征： 1) 声时↑，波速↓
2）首波波幅↓
3) 接收波主频值↓
4) 波的传播 路径复杂 ，各种波叠加造成 波形畸变
1 混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序
混凝土缺陷（包括不密实区和空洞、结合面质量、表面损 伤层）以及裂缝的检测一般程序如下：
（1）制订测试方案
收集资料，实地考察，制订测试方案。视测试面情况及测 距大小选择平测法、对测法、斜测法或者钻孔法。
（2）仪器设备
超声仪及换能器应满足规范要求及现场检测需要。根据测 试面情况选型式，测距选频率。
（3）对测试面或钻孔的要求
平面换能器要求混凝土表面平整、干净。径向换能器要求 钻孔或声测管互相平行，直径略大。
1 混凝土缺陷及裂缝探测的一般程序
（4）耦合条件
平面换能器：与混凝土表面达到完全平面接触，减小衰减。 径向换能器：孔（管）中注满清水，换能器不偏斜。
1 对测法
适用于具有两对平行测试面的结构。在两对平行的测试面 上，画出等间距的网格，网格间距0.2～1.0m，大型结构 物可适当加大，编号确定对应的测点位置。
2 .1 不密实区和空洞检测测线布置
2) 斜测法
适用于只有一对平行测试 面的结构；
测点间距同前。
斜测法立面图
来自百度文库
2 .1 不密实区和空洞检测测线布置
3）钻孔法
适用于钻孔或预埋管，孔距2-3m； 测点间距0.2～0.5m； 缺陷附近，测点加密。
A
现 场 缺 陷 测 试 程 序
B 1.常规对测 测点间距S (0.2:1.0m)
2. 局部加密对测 S≤100mm 3. A高B低斜测 S同加密对测
4. A低B高斜测 S同加密对测
2.2 缺陷分析方法
其次，在缺陷界面超声渡的声能被衰减，其中频率较 高的部分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低， 频率明显减小或频率谱中高频成分明显减少。
再次，经缺陷反射或绕过缺陷传播的超声渡信号与直 达波信号之间存在相位差，叠加后互相干扰，致使接 收信号的波形发生畸变。根据上述原理，在实际测试 中，可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合 分析，判别混凝土缺陷的位置和范围，或者估算缺陷 的尺寸。
2 不密实区和空洞检测
不密实区是指因振捣不够、漏浆或离析等造 成的蜂窝状，或因缺少水泥形成的松散状以 及遭受意外损伤产生的疏松状混凝土区域。
空洞是指因为钢筋密集，混凝土无法振实， 造成石子架空，或者在浇筑过程中混凝土中 混入了声阻抗较低的杂物（如泥块、木块、 砖头等）。
2 .1 不密实区和空洞检测测线布置
2.2 异常测点判断——概率法
序号 t(us) 序号 t(us)
1 106.4
11 111.2
2 107.2
12 111.4
3 107.9
13 111.6
4 109.2
14 111.8
5 109.4
15 112.2
6 109.6
16 112.4
7 109.6
17 114.3
8 109.6
18 114.6
因为超声脉冲渡传播速度的快慢，与混凝土的密实程度有直 接关系，对于技术条件相同的混凝土来说，声速高则混凝上 密实，相反则混凝土不密实。当有空洞、裂缝等缺陷存在时， 破坏了混凝土的整体性，由于空气的声阻抗率远小于混凝土 的声阻抗率，超声波遇到蜂窝、宅空洞或裂缝等缺陷时，会 在缺陷界面发生反射和散射，因此传播的路程会增大，测得 的声时会延长，声速会降低。
2.2 异常测点判断——概率法
序号 t(us) 序号 t(us)
1 106.4
11 111.2
2 107.2
12 111.4
3 107.9
13 111.6
4 109.2
14 111.8
5 109.4
15 112.2
a) 若xn-1＜xL，则将xn-1也舍掉，以其余的数据重新进行统 计计算、判断，以此类推，直到所舍弃的数据中最大的一 个大于或等于临界值为止，则这个最大值以后的数据为异 常点。
b) 若xn -1＞ xL，则将xn纳入统计数据中，将其余的数据舍 弃，重新进行统计计算、判断，以此类推，直到所舍弃的 数据中最大的一个小于临界值为止，则这个所舍弃的最大 值及其以后的数据为异常点。
2.2 异常测点判断——概率法 对n 个测点统计平均值 x、标准差s。
查表或计算P(1/n)的分位值ka
xL x kaS
测点数不少于30个
2.2 异常测点判断——概率法
将所有测值按大小次序排列，即x1≥ x2≥ x3≥… ≥xn-1≥ xn≥ xn+1…，将排在后面明显小的数据视为可疑，例如xn、 xn+1…，先予舍弃，以剩下的其他数据进行统计计算，得 到一临界值xL1。这时可能出现两种情况：