超聲法檢測(cè)混凝土缺陷作業(yè)指導(dǎo)書

1、超聲法檢測(cè)混凝土缺陷作 業(yè) 指 導(dǎo) 書文件編號(hào)： 發(fā)布日期：版次號(hào)：批 準(zhǔn)：審 核：編 寫：一、適用范圍 本作業(yè)指導(dǎo)書適用于超聲法檢測(cè)混凝土的缺陷。缺陷檢測(cè)系指對(duì)混凝土內(nèi)部空洞和不密實(shí)區(qū)的位置和范圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時(shí)間澆注的混凝土結(jié)合面質(zhì)量、鋼管混凝土中的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。二、檢測(cè)目的 采用帶波形顯示功能的超聲波檢測(cè)儀，測(cè)量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度（簡(jiǎn)稱聲速），首波幅度（簡(jiǎn)稱波幅）和接收信號(hào)主頻率（簡(jiǎn)稱主頻）等聲學(xué)參數(shù)并根據(jù)這些參數(shù)及其相對(duì)變化，判斷混凝土中的缺陷情況。三、檢測(cè)依據(jù)超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程 CECS21：2000；建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50344

2、-2004。四、檢測(cè)設(shè)備 超聲波檢測(cè)儀。超聲波檢測(cè)儀應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并在法定計(jì)量檢定有效期限內(nèi)使用五、抽檢數(shù)量依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50344-2004的規(guī)定的樣本最小容量限定值抽檢六、檢測(cè)工作檢測(cè)準(zhǔn)備 檢測(cè)前應(yīng)取得下列有關(guān)資料：1） 工程名稱；2） 檢測(cè)目的與要求；3） 混凝土原材料品種和規(guī)格；4） 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)情況；5） 構(gòu)件尺寸和配筋施工圖或鋼筋隱蔽圖；6） 構(gòu)件上觀質(zhì)量及存在的問題。6.1一般規(guī)定6.1.1依據(jù)檢測(cè)要求和測(cè)試操作條件，確定缺陷測(cè)度的部位（簡(jiǎn)稱測(cè)位）。6.1.2測(cè)位混凝土表面應(yīng)清潔、平整，必要時(shí)可用砂輪磨平或用高強(qiáng)度的快凝砂漿抹平。抹平砂漿必

3、須與混凝土粘結(jié)良好。6.1.3在滿足首波幅度測(cè)讀精度的條件下，應(yīng)選用較高頻率的換能器。6.1.4換能器應(yīng)通過耦合劑與混凝土測(cè)試表面保持緊密結(jié)合，耦合層不得夾雜混砂或空氣。6.1.5檢測(cè)時(shí)應(yīng)避免超聲傳播路徑與附近鋼筋軸線平行，如無法避免，應(yīng)使兩個(gè)換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測(cè)距的1/6。6.1.6檢測(cè)中出現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)及時(shí)查找原因，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)校核或加密測(cè)點(diǎn)補(bǔ)測(cè)。6.1.7采用數(shù)字式超聲檢測(cè)儀測(cè)量應(yīng)按下列方法操作：1）檢測(cè)之前根據(jù)測(cè)距大小和混凝土外觀質(zhì)量情況，將儀器的發(fā)射電壓、采樣頻率等參數(shù)設(shè)置在某一檔并保持不變。換能器與混凝土測(cè)度表面應(yīng)始終保持良好的耦合狀態(tài)；2）聲學(xué)參數(shù)自動(dòng)測(cè)讀：

4、停止采樣后即可自動(dòng)讀取聲時(shí)、波幅、主頻值。當(dāng)聲時(shí)自動(dòng)測(cè)讀光標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置與首波前沿基線彎曲的起始點(diǎn)有差異或者波幅乍動(dòng)測(cè)讀興標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置與首波峰頂（或谷底）有差異時(shí)，應(yīng)重新采樣或改為手動(dòng)游標(biāo)讀數(shù)；3）聲學(xué)參數(shù)手動(dòng)測(cè)量：先將儀器設(shè)置為手動(dòng)判讀狀態(tài)，停止采樣后調(diào)節(jié)手動(dòng)聲時(shí)游標(biāo)至首波前沿基線彎曲的起始位置，同時(shí)調(diào)節(jié)幅度游標(biāo)使其與首波峰頂（或谷底）相切，讀取聲時(shí)和波幅值；再將聲時(shí)光標(biāo)分別調(diào)至首波鄰波的波谷（或波峰），讀取聲時(shí)差值t（µs），取1000/t即為首波的主頻(kHz)；4）波形記錄：對(duì)于有分析價(jià)值的波形，應(yīng)予以存儲(chǔ)。6.2 混凝土聲時(shí)值計(jì)算、超聲傳播距離（簡(jiǎn)稱測(cè)距）測(cè)量：混凝土聲時(shí)

5、值應(yīng)按下式計(jì)算：或 式中: 第i點(diǎn)混凝土聲時(shí)值（µs）；第i點(diǎn)測(cè)讀聲時(shí)值（µs）； 聲時(shí)初讀數(shù)（µs）。當(dāng)采用厚度振動(dòng)式換能器時(shí)，to應(yīng)參照儀器使用說明書的方法測(cè)得；當(dāng)采用徑向振動(dòng)式換能器時(shí)，too應(yīng)按規(guī)程（CECS21：2000）附錄B規(guī)定的“時(shí)距”法測(cè)得。超聲傳播距離（簡(jiǎn)稱測(cè)距）測(cè)量：6.2.1 當(dāng)采用厚度振動(dòng)式換能器對(duì)測(cè)時(shí)，宜用鋼卷尺測(cè)量T、R換能器輻射面之間的距離；6.2.2 當(dāng)采用厚度振動(dòng)式換能器平測(cè)時(shí)，宜用鋼卷尺測(cè)量T、R換能器內(nèi)邊緣之間的距離；6.2.3 當(dāng)采用徑向振動(dòng)式換能器在鉆孔或預(yù)埋管中檢測(cè)時(shí)，宜用鋼卷尺測(cè)量放置T、R換能器的鉆孔或預(yù)埋管內(nèi)邊緣

6、之間的距離；6.2.4 測(cè)距的測(cè)量誤差應(yīng)不大于±1%。七、裂縫深度檢測(cè)7.1 一般規(guī)定7.1.1 本章適用于超聲法檢測(cè)混凝土裂縫的深度。7.1.2 被測(cè)裂縫中不得有積水或泥漿等。7.2單面平測(cè)法7.2.1當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位只有一個(gè)可測(cè)表面，估計(jì)裂縫深度又不大于500mm時(shí)，可采用單面平測(cè)法。平測(cè)時(shí)應(yīng)在裂縫的被測(cè)部位，以不同的測(cè)距，按跨縫和不跨縫布置測(cè)點(diǎn)（布置測(cè)點(diǎn)應(yīng)避開鋼筋的影響）進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)步驟為：1） 不跨縫的聲時(shí)測(cè)量：將T和R換能器置于裂縫附近同一側(cè)，以兩個(gè)換能器內(nèi)邊緣間距（），等于100、150、200、250mm分別讀取聲時(shí)值（ti），繪制“時(shí)距”坐標(biāo)圖（圖7.2.11）或

7、用回歸分析的方法求出聲時(shí)與測(cè)距之間的回歸直線方程：圖7-2.1-1平測(cè)“時(shí)-距”圖圖7-2.1-2繞過裂縫示意圖=a+bti每測(cè)點(diǎn)超聲波實(shí)際傳播距離為 （7.2.1-1）式中: 第i點(diǎn)的超聲波實(shí)際傳播距離（mm）； 第i點(diǎn)的T、R換能器內(nèi)邊緣間距(mm)； a“時(shí)-距”圖中軸的截距或回歸直線議程的常數(shù)項(xiàng)(mm)。不跨縫平測(cè)的混凝土聲速值為： （km/s） （7.1.1-2）或式中: 第n點(diǎn)和第i點(diǎn)的測(cè)距(mm)；第n點(diǎn)和第i點(diǎn)讀取的聲時(shí)值（µs）；b回歸系數(shù)。2）跨縫的聲時(shí)測(cè)量：如圖(7.2.1-2)所示，將T、R換能器分別置于以裂縫為對(duì)稱的兩側(cè)，取100、150、200mm、分別讀

8、取聲時(shí)值，同時(shí)觀察首波相位的變化。7.2.2平測(cè)法檢測(cè)，裂縫深度應(yīng)按下式計(jì)算： (7.2.2-1) （7.2.2-2）式中: 不跨縫平測(cè)時(shí)第i點(diǎn)的超聲波實(shí)際傳播距離（mm）； 第i點(diǎn)計(jì)算的裂縫深度值（mm）；第i點(diǎn)跨縫平測(cè)的聲時(shí)值（µs）各測(cè)點(diǎn)計(jì)算裂縫深度的平均值(mm)；n測(cè)點(diǎn)數(shù)。7.2.3裂縫深度的確定方法如下：1） 距縫測(cè)量中，當(dāng)在某測(cè)距發(fā)現(xiàn)首波反相時(shí)，可用該測(cè)距及兩個(gè)相鄰測(cè)距的測(cè)量值按(7.2.2-1)式計(jì)算hci值，取此三點(diǎn)hci的平均值作為該裂縫的深度值（hc）；2） 跨縫測(cè)量中如難于發(fā)現(xiàn)首波反相，則以不同測(cè)距按(7.2.2-1)式、(7.2.2-2)式計(jì)算值，取此點(diǎn)及其

9、平均值（）。將各測(cè)距與相比較，凡測(cè)距小于和大于3，應(yīng)剔除該組數(shù)據(jù)，在后取余下的平均值，作為該裂縫的深度值（hc）。7.3雙面斜測(cè)法7.3.1 當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位具有兩個(gè)相互平行的測(cè)試表面時(shí)，可采用雙面穿透斜測(cè)法檢測(cè)。測(cè)點(diǎn)布置如圖7.3.1所示，將T、R換能器分別置于兩測(cè)試表面對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)1、2、3的位置，讀取相應(yīng)聲時(shí)值ti、波幅值A(chǔ)i及主頻率fi。圖斜測(cè)裂縫測(cè)點(diǎn)布置示意圖 7.3.2 裂縫深度判定：當(dāng)T、R換能器的連線通過裂縫，根據(jù)波幅、聲時(shí)和主頻的突變，可以判定裂縫深度以及是否在所處斷面內(nèi)貫通。7.4鉆孔對(duì)測(cè)法7.4.1鉆孔對(duì)測(cè)法適用于大體積混凝土，預(yù)計(jì)深度在500mm以上的裂縫檢測(cè)。7.1.2被

10、檢測(cè)混凝土應(yīng)允許在裂縫兩側(cè)鉆測(cè)試孔。所鉆測(cè)試孔應(yīng)滿足下列要求：1) 孔徑應(yīng)比所用換能器直徑大510mm；2)孔深應(yīng)小于比裂縫預(yù)計(jì)深度深700mm。經(jīng)測(cè)試如淺于裂縫深度，則應(yīng)加深鉆孔；3) 對(duì)應(yīng)的兩個(gè)測(cè)度孔（A、B），必須始終位于裂縫兩側(cè)，其軸應(yīng)保持平行；4) 兩個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)試孔的間距宜為2000mm，同一檢測(cè)對(duì)象各測(cè)孔間距應(yīng)保持相同；5)孔中粉末碎屑應(yīng)清理干凈；6) 如圖5.6.2（a）所示，宜在裂縫一側(cè)多鉆一個(gè)孔距相同但較淺的孔（C），通過B、C兩孔測(cè)試無裂縫混凝土的聲學(xué)參數(shù)。7.4.4 裂縫深度檢測(cè)應(yīng)選用頻率為2060kHz的徑向振動(dòng)式換能器。7.4.5 測(cè)試前應(yīng)先向測(cè)試孔中注滿清水，然后將T

11、、R換能器分別置于裂縫兩側(cè)的對(duì)應(yīng)孔中，以相同高程等間距（100400mm）從上至下同步移動(dòng)，逐點(diǎn)讀取聲時(shí)、波幅和換能器所處的深處，如圖5.6.2(b)所示。7.4.6 換能器所處深度（h）與對(duì)應(yīng)的波幅值（A）繪制h-A座標(biāo)圖（如圖7.4.6所示）。隨換能器位置的下移，波幅逐漸增大，當(dāng)換能器下移至某一位置后，波幅達(dá)到最大并基本穩(wěn)定，該位置所對(duì)應(yīng)的深度便是裂縫深度值hc。圖 h-A坐標(biāo)圖圖鉆孔測(cè)裂縫深度示意圖八、不密實(shí)區(qū)和空洞檢測(cè)8.1一般規(guī)定8.1.1本章適用于超聲法檢測(cè)混凝土內(nèi)部不密實(shí)區(qū)、空洞的位置和范圍。8.1.2檢測(cè)不密實(shí)區(qū)和空洞時(shí)構(gòu)件的被測(cè)部位應(yīng)滿足下列要求：1） 被測(cè)部位應(yīng)具有一對(duì)（或

12、兩對(duì)）相互平行的測(cè)試面；2) 測(cè)試范圍除應(yīng)大于有懷疑的區(qū)域外，還應(yīng)有同條件的正?；炷吝M(jìn)行對(duì)比，且對(duì)比測(cè)點(diǎn)數(shù)不應(yīng)小于20。8.2測(cè)試方法8.2.1根據(jù)被測(cè)構(gòu)件實(shí)際情況，選擇下列方法之一布置換能器：1) 當(dāng)構(gòu)件具有兩對(duì)相互平行的測(cè)試面時(shí)，要采用對(duì)測(cè)法。如圖8.2.1-1所示，在測(cè)試部位兩對(duì)相互平行的測(cè)試面上，分別畫出等間距的網(wǎng)格（網(wǎng)格間距：工業(yè)與民用建筑為100-300mm，其它大型結(jié)構(gòu)物可適放寬），并編號(hào)確定對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置；2) 當(dāng)構(gòu)件只有一對(duì)相互平行的測(cè)試面時(shí)，可采用對(duì)測(cè)和斜測(cè)相結(jié)合的方法。如圖8.2.1-2所示，在測(cè)位兩個(gè)相互平行的測(cè)試面上分別畫出網(wǎng)格線，可在對(duì)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行交叉斜測(cè)；3)

13、當(dāng)測(cè)距較大時(shí)，可采用鉆孔或或預(yù)埋管測(cè)法。如圖8.2.2-3所示，在測(cè)位預(yù)埋聲測(cè)管或鉆出豎向測(cè)度也，預(yù)埋管或鉆孔間距宜為2-3m，其深度可根據(jù)測(cè)試需要確定。檢測(cè)時(shí)可用兩個(gè)徑向振動(dòng)式換能器分別置于兩測(cè)孔中進(jìn)行測(cè)試代號(hào)用一個(gè)徑向振動(dòng)式與一個(gè)厚度振動(dòng)式換能器，分別置于測(cè)孔中和平行于測(cè)孔的側(cè)面進(jìn)行測(cè)試。8.2.2每一測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)、波幅、主頻和測(cè)距，應(yīng)按本z指導(dǎo)書第6節(jié)進(jìn)行測(cè)量。圖-2斜測(cè)法立面圖圖-1對(duì)測(cè)法示意圖 圖-3鉆孔法示意圖8.3數(shù)據(jù)處理及判斷8.3.1 測(cè)位混凝土聲學(xué)參數(shù)的平均值（mx）和標(biāo)準(zhǔn)差(sx)應(yīng)按下式計(jì)算： (8.3.1-1) (8.3.1-2)式中: 第i點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)測(cè)量值； n參與

14、統(tǒng)計(jì)的測(cè)點(diǎn)數(shù)。8.3.2異常數(shù)據(jù)可按下列方法判別：1）將測(cè)位各測(cè)點(diǎn)的波幅、聲速或主頻值由大至小按順序分別排列，即，將排在后面明顯小的數(shù)據(jù)視為可疑，再將這些可疑數(shù)據(jù)最大的一個(gè)（假定Xn）連同其前面的數(shù)據(jù)按本規(guī)程第條計(jì)算出及值，并按下計(jì)算異常情況的判斷值（）： (8.3.2-1)式中: 按表8.3.2取值。將判斷值（）與可疑數(shù)據(jù)的最大值（）相比較，當(dāng)不大于時(shí)，則及排列其后的各數(shù)據(jù)均為異常值，并且去掉，再用進(jìn)行計(jì)算和判別，直至判不出異常值為止； 當(dāng)大于時(shí)，應(yīng)再將放進(jìn)去重新進(jìn)行計(jì)算和判別；2）當(dāng)測(cè)位中判出異常測(cè)點(diǎn)時(shí)，可根據(jù)異常測(cè)點(diǎn)的分布情況，按下式進(jìn)一步判別其相鄰測(cè)點(diǎn)是否異常： 或 （8.3.2-2）

15、式中: 按表取值。當(dāng)測(cè)點(diǎn)布置為網(wǎng)格狀時(shí)取；當(dāng)單排布置測(cè)點(diǎn)時(shí)（如在聲測(cè)孔中檢測(cè)）取。注：若保證不了耦合條件的一致性，則波幅值不能作為統(tǒng)計(jì)法的判據(jù)。表8.3.2 統(tǒng)計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)n與對(duì)應(yīng)的值n202224262830323436381.651.691.731.771.801.831.861.891.921.941.251.271.291.311.331.341.361.371.381.391.051.071.091.111.121.141.161.171.181.19n404244464850525456581.961.982.002.022.042.052.072.092.102.121.411.4

16、21.431.441.451.461.471.481.491.491.201.221.231.251.261.271.281.291.301.31n606264666870727476782.132.142.152.172.182.192.202.212.222.231.501.511.521.531.531.541.551.561.561.571.311.321.331.341.351.361.361.371.381.39n808284868890929496982.242.252.262.272.282.292.302.302.312.311.581.581.591.601.611.611

17、.621.621.631.631.391.401.141.421.421.431.441.451.451.45n1001051101151201251301401501602.322.352.362.382.402.412.432.452.482.501.641.65661.671.681.691.711.731.751.771.461.471.481.491.511.531.541.561.561.59當(dāng)測(cè)位中某些測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)被判為異常值時(shí)，可結(jié)合異常測(cè)點(diǎn)的分布及波形狀況確定混凝土內(nèi)部存在不密實(shí)區(qū)和空洞的位置及范圍。 當(dāng)判定缺陷是空洞，可按CECS21：2000附錄C估算空洞的當(dāng)量尺寸。九

18、、 混凝土結(jié)合面質(zhì)量檢測(cè)9.1 一般規(guī)定9.1.1 本章適用于前后兩次澆筑的混凝土之間接觸面的結(jié)合質(zhì)量檢測(cè)。9.1.2 檢測(cè)混凝土結(jié)合面，被測(cè)部位及測(cè)點(diǎn)的確定應(yīng)滿足下列要求；1）測(cè)試前應(yīng)查明結(jié)合面的位置及走向，明確被測(cè)部位及范圍；2）構(gòu)件的被部位應(yīng)具有使聲波垂直或斜穿結(jié)合面的測(cè)試條件。9.2 測(cè)試方法9.2.1 混凝土結(jié)合面質(zhì)量檢測(cè)可采用對(duì)測(cè)法和斜測(cè)法，如圖9.2.2所示。布置測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：1）使測(cè)試范圍覆蓋全部結(jié)合面或有懷疑的部位；2）各對(duì)T-R1（聲波傳播不經(jīng)過結(jié)合面）和T-R2（聲波傳播經(jīng)過結(jié)合面）換能器連線的傾斜角測(cè)距應(yīng)相等；3）測(cè)點(diǎn)的間距視構(gòu)件尺寸和結(jié)合面外觀質(zhì)量情況而定，宜

19、為100300mm，圖混凝土結(jié)合面質(zhì)量檢測(cè)示意圖9.2.3 按布置好的測(cè)點(diǎn)分別測(cè)出各點(diǎn)的聲時(shí)、波幅和主頻值。9.3 數(shù)據(jù)處理及判斷9.3.1將同一測(cè)位各測(cè)點(diǎn)聲速、波幅和主頻值分別按第8.3.1和8.3.2條進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和判斷。9.3.2 當(dāng)測(cè)點(diǎn)數(shù)無法滿足統(tǒng)計(jì)法判斷時(shí)，可將T-R2的聲速、波幅等聲學(xué)參數(shù)與T-R1進(jìn)行比較，若T-R2的聲學(xué)參數(shù)比T-R1顯著低時(shí)，則該點(diǎn)可判為異常測(cè)點(diǎn)。 當(dāng)通過結(jié)合面的某些測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)被判為異常，并查明無其他因素影響時(shí)，可判定混凝土結(jié)合面在該部位結(jié)合不良。十、 表面損傷層檢測(cè)10.1 一般規(guī)定10.1.1 本章適用于因凍害、高溫或化學(xué)腐蝕等引起的混凝土表面損傷層厚度的檢測(cè)。10.1.2 檢測(cè)表面損傷層厚度時(shí)，被測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)的確定應(yīng)滿足下列要求：1）根據(jù)構(gòu)件的損傷情況和外觀質(zhì)量選取有代表性的部位布置測(cè)位；2）構(gòu)件被測(cè)表面應(yīng)平整并處于自然干燥狀態(tài)，且無接縫和飾面層。3）本方法測(cè)試結(jié)果宜作局部破損驗(yàn)證。10.2測(cè)試方法10.2.1 表面損傷層檢測(cè)宜選用頻率低的厚度振動(dòng)式換能器。10.2.2 測(cè)試時(shí)T換能器應(yīng)耦合好，并保持不動(dòng)，然后將R換能器依次耦合在間距為30mm的測(cè)點(diǎn)1、2、3、位置上，如圖10.2.2所示，讀取相應(yīng)的聲時(shí)值t1、t2、t3，并測(cè)量每次T、R換能器內(nèi)邊緣之間距離l1、l2、l3、。每一測(cè)位的測(cè)點(diǎn)數(shù)不得少于