混凝土是当前基础建设广泛应用的建筑材料,具有强度高、操作工艺简单、价格低等优点。然而,由于混凝土本身特性及施工工艺的局限,在成型初期就存在微裂纹等微损伤,严重影响混凝土耐久性及抗疲劳破坏特性,因此需要对混凝土微裂纹等进行检测与评估,以采取必要手段控制其发展。混凝土损伤检测及评估的方法有多种,传统的超声检测法通常是基于线性波动理论的对较大损伤的判定,对微裂纹的检测有较大局限性。由于混凝土微裂纹的变化对材料非线性有较大影响,利用该特性对混凝土微裂纹进行检测与评估具有重要研究意义。目前混凝土微裂纹检测的方法主要是基于非线性系数的高阶谐波法,但该方法受环境影响较大且灵敏度较低。本课题基于非线性声场调制法检测金属微裂纹,提出了采用非线性声场调制法检测混凝土微裂纹,通过相应的实验研究论证该方法检测混凝土微裂纹的可行性及普适性。本文以非线性超声波动理论为基础,根据单频和双频信号作为激励信号时超声波动方程的求解方式研究了宽频信号穿过固体材料时方程的解,并在该解的基础上求解了单频信号与宽频信号同时作用于固体材料时波动方程的耦合解,分析了非线性声场调制现象中调制信号的产生机理。在忽略高阶与滞回非线性的情况下,提出了边带峰计数法及损伤指标的概念,理论分析了随着材料非线性增大损伤指标增大特性,与后文实验研究结果相吻合。采用加速碱-骨料反应的方式制备微裂纹并对不同龄期试件的膨胀率进行测定,发现膨胀率随试验养护龄期的增加而增大。并经过电镜扫描(SEM)定量分析了微裂纹随碱-骨料反应时间增加而增加。对水泥砂浆试件微裂纹检测的实验研究,证明边带峰计数法检测水泥砂浆试件微裂纹的可行性,验证了采用非线性声场调制理论评估混凝土微裂纹是行之有效的,为检测混凝土试件微裂纹的可测性奠定了基础。通过对无损和有损水泥砂浆试件不同敲击力的检测实验发现,不同相对能级对应的损伤指曲线趋于重合且峰值接近0,损伤指标峰值不因相对能级的增加而改变,说明本文实验条件下,敲击力大小对微裂纹检测的结果无影响。对水泥砂浆试件累积微损伤和持续性微损伤的检测发现,损伤指标随阈值变化出现峰值,但不同龄期未加速碱-骨料反应试件的损伤指标曲线趋于重合且峰值接近于0,损伤指标峰值不随龄期的增加而改变;而加速碱-骨料反应试件的损伤指标曲线随龄期呈上升规律,损伤指标峰值随龄期逐级非线性增大,说明损伤指标随水泥砂浆试件微裂纹的发展而增大。对含有粗骨料混凝土试件微裂纹的检测进一步验证了非线性声场调制法检测混凝土微裂纹的可行性及普适性。通过对混凝土累积微损伤及持续性微损伤的检测发现,试件损伤指标随阈值变化出现峰值,但未加速碱-骨料反应试件在不同龄期的损伤指标峰值均接近于0且不随龄期变化;而加速碱-骨料反应试件的损伤指标峰值则随龄期增加而显著增大;说明对于混凝土试件,损伤指标同样随着试件微裂纹的增加而增大。且对比发现,在相同试验养护龄期时,持续性微损伤试件的损伤指标峰值大于累积微损伤试件的损伤指标峰值,这是由于渗透作用,累积微损伤的有效碱-骨料反应时间小于持续性微损伤造成的。对不同水灰比混凝土微裂纹的检测发现,试验养护龄期相同时,不同水灰比混凝土试件损伤指标曲线均从0增大后再减小至0,出现峰值,且峰值随水灰比增大而增大,说明混凝土水灰比越大,碱-骨料反应对微裂纹的发展影响越大,越容易生成微裂纹。