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【摘 要】 本文根据超声波无损检测的发展现状，详细阐述其工作原理，并就当前混凝土工程施工过程中无损检测应注意的问题展开分析。
【关键词】 混凝土；无损检测；超声波
在混凝土结构的浇筑振捣过程中，常常因为操作不当引起结构的内部缺陷，由于混凝土的质量问题常常会影响这个结构的使用，因此混凝土浇筑质量的控制越来越被重视，在工程竣工后成为结构质量评估的重要指标之一。
1、超声波检测混凝土结构的原理
1.1超声波无损检测概述
早在20世纪30年代，人们就开始研究混凝土无损检测技术。20世纪40年代末50年代初，加拿大的Leslie和Cheesman、英国的Jones等率先将超声波用于混凝土检测，开辟了混凝土无损检测的一个新领域；60年代，罗马尼亚的Facaoaru用声速、回弹综合法检测混凝土强度；80年代，美国的Sansalone和Carino将冲击回波法用于混凝土无损检测]，冲击回波法是根据接收到的反射P波信息来达到检测的目的，也可属声波反射波法的一种。我国于20世纪50年代引进超声波仪器，并展开了该方面的研究；60年代我国研制成第一台非金属（混凝土）超声仪，此后，进行了较大规模的研究工作，探测距离由1～20m发展到10～200m，从以声速为检测参数发展到以声速、振幅、频率、相位等多参数综合判断检测；80年代末，我国研制成冲击回波法仪器IES系统，并在工程检测中成功应用；1990～2000年，我国相继颁布了《超声波检测混凝土缺陷技术规程》及其修订版本，成为超声波检测混凝土缺陷的重要技术依据；90年代中期以来，我国智能型数字化超声仪相继问世，它不仅可以自动测读声参数，并可进行相应的数据处理，为该项技术的推广应用提供了良好的硬件基础。
这些研究主要针对超声波检测方法的改进以及骨料含量和含水率等对超声波检测的影响。混凝土是一个集粗骨料、细骨料、粘结料、水和外加剂为一体的复合物，特有的黏塑性、多孔性等特征对超声波无损检测有特殊的影响，随着计算机模拟技术和成像技术的发展，超声波无损检测技术将取得更大进步，并在最大程度上满足工程的需要。
1.2超声波检测混凝土缺陷的基本原理
发射换能器超声波检测时的核心部件之一，通过发射超声波进行混凝土结构缺陷检测。具体工作流程是：发射换能器发射超声波，超声波穿过混凝土结构并进行波反射，依靠信号接收器和接收换能器接受检测数据，这些检测参数结果包括波幅、波速和频谱等参数等，通过分析处理过的接收数据就可以准确的描绘出混凝土结构的强度、结构缺陷位置、缺陷性质等。
混凝土结构是非均质的材料，对超声波的能量有吸收的特性，而对于高频成分吸收更大，一般在混凝土结构够缺陷检测时采用发射频率较低的超声波。当混凝土结构质量较均匀、测试相同距离的情况下，接收的信号主频等参数往往比较一致，如果混凝土出现不密实、空洞等缺陷时，混凝土的整体性受到破坏，这时接收换能器收到的信号值和完整混凝土相比声时值较大，波幅和频率值相应较低。在混凝土检测时正式依靠检测设备处理参数后比较声速、波幅和主频测量值，得出混凝土的质量状况。混凝土结构常见的缺陷有不密实、空洞、杂物填充、意外受伤等。当超声波经过这些缺陷断面时波速、振幅值会发生突变，常常可以根据这些突变特性推断结构内部的缺陷。下面简要说明几种常见的缺陷判别方法。
1.2.1超声波穿过混凝土缺陷部位时，由于反射绕射的影响，超声波的波速和时间会受到相应的影响，我们可以根据波速的大小或者接受波段时间的长短来判断缺陷的类型和大小。
1.2.2超声波经过混凝土缺陷断面时，波的能量会被吸收或者干扰后散射，相应的信号接收器和接收换能器接收的波的能量也相应减少，可以据此判断缺陷的大小和存在位置。
1.2.3超声波经过混凝土缺陷部位时，信号接收器接收到的波的频率也会相应发生变化，往往由于波的吸收导致波的频率降低，据此可以判断缺陷的大小。
1.2.4超声波经过混凝土缺陷部位时，波形参数会发生相应的变化，不同的波段相互叠加，信号接收器接收的信号波形畸变，据此我们可以判断缺陷的类型和缺陷的大小及位置。
2、超声波在混凝土检测中的具体应用
2.1超声回弹综合法
检测混凝土的强度混凝土的强度是混凝土特性中的一个重要指标，如何能准确的检测混凝土的强度显得尤为重要，超声回弹综合法由于检测精度高、操作简单等特点，成为混凝土强度检测中常用的方法之一。超声回弹综合法是一种超声法和回弹法综合应用的一种检测方法。这两种方法的应用基本依据就是分析材料的应力应变和材料强度的关系。超声法可以通过超声比反应材料的弹性和一些内部结构信息。回弹法既可以反应材料的弹性和又能反应部分塑性，但是仅能够描述出材料的表面特性，不能揭示材料的内部结构特征。为了能更深入的揭示事物的弹性塑性特征，采用把超声法和回弹法相结合的方式，这种方式不仅能揭示事物的表面特性，还能够完成的反映出结构的内部状况、在进行混凝土抗压强度数值测定时，首先要选好测点，选好测点后采用超声回弹综合法，此種方法的主要目的就是建立测强曲线，即通过统计分析波速、表面回弹值、抗压强度这些参数的关系，具体的操作过程如下：
2.1.1通过超声检测仪，测得超声波在混凝土结构中的传播时间t；
2.1.2测得在混凝土结构中传播的波速V；
2.1.3测得表面回弹值r；
2.1.4根据所测得的超声波速V和混凝土表面回弹值r计算混凝土的抗压强度。在整理波速和混凝土抗压强度的关系时，一般当混凝土的超声波声速过高时表示混凝土的强度较大，当混凝土的声速过低时，表示混凝土的强度较低。
2.2超声波检测混凝土结构的内部缺陷或损伤
混凝土结构的内部缺陷常见的又混凝土的裂缝、不密实、空洞等。裂缝往往是由于施工工艺的干扰造成层状不连续，导致结构内部或外观上出现裂缝文理。 2.2.1裂缝的检测
由于各种因素的干扰，混凝土结构构件常常会产生裂缝，裂缝的存在不但会影响结构的使用性能，甚至会影响结构的安全与寿命。为了能准确的测量裂缝的深度及走向，超声脉冲法成为了检测的常用手法。混凝土結构的开裂深度小于500mm时，推荐采用单面平测法或双面斜测法。在进行单面平测时，要以不同的测距布置测点进行测量，要保证测点有跨缝和不跨缝两种状况，切测点的位置应尽量避开钢筋，减小钢筋的干扰。裂缝深度的确定方法有：
（1）跨缝测量中，当出现首波反相时，通过该测点的数据及相邻测距的亮点的测量数据按照一定的方法计算hci，最后取三个测点的深度平均值作为裂缝深度。
（2）如果在测量中没发现首波反相，需要计算第i点的计算深度及平均值，通过个测点的测距和平均深度的比较，如果测距小于裂缝深度平均值或者测距大于三倍的平均值，剔除改组数据，然后去剩下的个测点数据取平均值即可。双面斜测测量时，一般选取相互平行的测量表面，通过对波幅、声时和主频的突变的分析判断出雷锋的深度及联通状况。
2.2.2不密实与空洞的检测
超声检测手段具有无损伤性，相对射线方法，超声波检测方法的穿透能力强，操作简单，仪器受干扰小等特点在不密实检测中取得了广泛的应用。现在主流的检测混凝土结构缺陷的超声波检测法有超声脉冲声速法（Ultrasonic Pulse-velocity Method，简称PUV）和超声脉冲回波法（Ultrasonic Pulse-echo Method，简称PUE）两种。PUV法的工作原理是发射脉冲信号，通过测量信号穿越混凝土结构的实践来确定声速。测点应布置在混凝土结构构件的表面并按网状排布。通过超声波的相关参数和结构构件的力学性能或集合特性的联系，能够有效地测定构件的震荡不实空洞区域。PUE法的工作原理是在混凝土结构构件的一侧发射信号，通过测量波的传播速度及时间，可以准确的测量缺陷的位置及性质。
3、结语
超声波检测技术已经在混凝土结构构件的强度确定，混凝土结构内部缺陷测定中取得了广泛的应用，特别是对于结构内部缺陷的测定，是唯一的可靠的简单易行的测定方法，因此应该不断的改进推广超声波检测方法，保证混凝土结构的质量。
参考文献：
[1]吴慧敏.结构混凝土现场检测技术[M].长沙：湖南人学出版社，1988.
[2]李颖，刘小明，潘冬子.混凝土梁无损检测新技术及其进展[J].公路交通科技，2004，2（17）：83-87.
【关键词】 混凝土；无损检测；超声波
在混凝土结构的浇筑振捣过程中，常常因为操作不当引起结构的内部缺陷，由于混凝土的质量问题常常会影响这个结构的使用，因此混凝土浇筑质量的控制越来越被重视，在工程竣工后成为结构质量评估的重要指标之一。
1、超声波检测混凝土结构的原理
1.1超声波无损检测概述
早在20世纪30年代，人们就开始研究混凝土无损检测技术。20世纪40年代末50年代初，加拿大的Leslie和Cheesman、英国的Jones等率先将超声波用于混凝土检测，开辟了混凝土无损检测的一个新领域；60年代，罗马尼亚的Facaoaru用声速、回弹综合法检测混凝土强度；80年代，美国的Sansalone和Carino将冲击回波法用于混凝土无损检测]，冲击回波法是根据接收到的反射P波信息来达到检测的目的，也可属声波反射波法的一种。我国于20世纪50年代引进超声波仪器，并展开了该方面的研究；60年代我国研制成第一台非金属（混凝土）超声仪，此后，进行了较大规模的研究工作，探测距离由1～20m发展到10～200m，从以声速为检测参数发展到以声速、振幅、频率、相位等多参数综合判断检测；80年代末，我国研制成冲击回波法仪器IES系统，并在工程检测中成功应用；1990～2000年，我国相继颁布了《超声波检测混凝土缺陷技术规程》及其修订版本，成为超声波检测混凝土缺陷的重要技术依据；90年代中期以来，我国智能型数字化超声仪相继问世，它不仅可以自动测读声参数，并可进行相应的数据处理，为该项技术的推广应用提供了良好的硬件基础。
这些研究主要针对超声波检测方法的改进以及骨料含量和含水率等对超声波检测的影响。混凝土是一个集粗骨料、细骨料、粘结料、水和外加剂为一体的复合物，特有的黏塑性、多孔性等特征对超声波无损检测有特殊的影响，随着计算机模拟技术和成像技术的发展，超声波无损检测技术将取得更大进步，并在最大程度上满足工程的需要。
1.2超声波检测混凝土缺陷的基本原理
发射换能器超声波检测时的核心部件之一，通过发射超声波进行混凝土结构缺陷检测。具体工作流程是：发射换能器发射超声波，超声波穿过混凝土结构并进行波反射，依靠信号接收器和接收换能器接受检测数据，这些检测参数结果包括波幅、波速和频谱等参数等，通过分析处理过的接收数据就可以准确的描绘出混凝土结构的强度、结构缺陷位置、缺陷性质等。
混凝土结构是非均质的材料，对超声波的能量有吸收的特性，而对于高频成分吸收更大，一般在混凝土结构够缺陷检测时采用发射频率较低的超声波。当混凝土结构质量较均匀、测试相同距离的情况下，接收的信号主频等参数往往比较一致，如果混凝土出现不密实、空洞等缺陷时，混凝土的整体性受到破坏，这时接收换能器收到的信号值和完整混凝土相比声时值较大，波幅和频率值相应较低。在混凝土检测时正式依靠检测设备处理参数后比较声速、波幅和主频测量值，得出混凝土的质量状况。混凝土结构常见的缺陷有不密实、空洞、杂物填充、意外受伤等。当超声波经过这些缺陷断面时波速、振幅值会发生突变，常常可以根据这些突变特性推断结构内部的缺陷。下面简要说明几种常见的缺陷判别方法。
1.2.1超声波穿过混凝土缺陷部位时，由于反射绕射的影响，超声波的波速和时间会受到相应的影响，我们可以根据波速的大小或者接受波段时间的长短来判断缺陷的类型和大小。
1.2.2超声波经过混凝土缺陷断面时，波的能量会被吸收或者干扰后散射，相应的信号接收器和接收换能器接收的波的能量也相应减少，可以据此判断缺陷的大小和存在位置。
1.2.3超声波经过混凝土缺陷部位时，信号接收器接收到的波的频率也会相应发生变化，往往由于波的吸收导致波的频率降低，据此可以判断缺陷的大小。
1.2.4超声波经过混凝土缺陷部位时，波形参数会发生相应的变化，不同的波段相互叠加，信号接收器接收的信号波形畸变，据此我们可以判断缺陷的类型和缺陷的大小及位置。
2、超声波在混凝土检测中的具体应用
2.1超声回弹综合法
检测混凝土的强度混凝土的强度是混凝土特性中的一个重要指标，如何能准确的检测混凝土的强度显得尤为重要，超声回弹综合法由于检测精度高、操作简单等特点，成为混凝土强度检测中常用的方法之一。超声回弹综合法是一种超声法和回弹法综合应用的一种检测方法。这两种方法的应用基本依据就是分析材料的应力应变和材料强度的关系。超声法可以通过超声比反应材料的弹性和一些内部结构信息。回弹法既可以反应材料的弹性和又能反应部分塑性，但是仅能够描述出材料的表面特性，不能揭示材料的内部结构特征。为了能更深入的揭示事物的弹性塑性特征，采用把超声法和回弹法相结合的方式，这种方式不仅能揭示事物的表面特性，还能够完成的反映出结构的内部状况、在进行混凝土抗压强度数值测定时，首先要选好测点，选好测点后采用超声回弹综合法，此種方法的主要目的就是建立测强曲线，即通过统计分析波速、表面回弹值、抗压强度这些参数的关系，具体的操作过程如下：
2.1.1通过超声检测仪，测得超声波在混凝土结构中的传播时间t；
2.1.2测得在混凝土结构中传播的波速V；
2.1.3测得表面回弹值r；
2.1.4根据所测得的超声波速V和混凝土表面回弹值r计算混凝土的抗压强度。在整理波速和混凝土抗压强度的关系时，一般当混凝土的超声波声速过高时表示混凝土的强度较大，当混凝土的声速过低时，表示混凝土的强度较低。
2.2超声波检测混凝土结构的内部缺陷或损伤
混凝土结构的内部缺陷常见的又混凝土的裂缝、不密实、空洞等。裂缝往往是由于施工工艺的干扰造成层状不连续，导致结构内部或外观上出现裂缝文理。 2.2.1裂缝的检测
由于各种因素的干扰，混凝土结构构件常常会产生裂缝，裂缝的存在不但会影响结构的使用性能，甚至会影响结构的安全与寿命。为了能准确的测量裂缝的深度及走向，超声脉冲法成为了检测的常用手法。混凝土結构的开裂深度小于500mm时，推荐采用单面平测法或双面斜测法。在进行单面平测时，要以不同的测距布置测点进行测量，要保证测点有跨缝和不跨缝两种状况，切测点的位置应尽量避开钢筋，减小钢筋的干扰。裂缝深度的确定方法有：
（1）跨缝测量中，当出现首波反相时，通过该测点的数据及相邻测距的亮点的测量数据按照一定的方法计算hci，最后取三个测点的深度平均值作为裂缝深度。
（2）如果在测量中没发现首波反相，需要计算第i点的计算深度及平均值，通过个测点的测距和平均深度的比较，如果测距小于裂缝深度平均值或者测距大于三倍的平均值，剔除改组数据，然后去剩下的个测点数据取平均值即可。双面斜测测量时，一般选取相互平行的测量表面，通过对波幅、声时和主频的突变的分析判断出雷锋的深度及联通状况。
2.2.2不密实与空洞的检测
超声检测手段具有无损伤性，相对射线方法，超声波检测方法的穿透能力强，操作简单，仪器受干扰小等特点在不密实检测中取得了广泛的应用。现在主流的检测混凝土结构缺陷的超声波检测法有超声脉冲声速法（Ultrasonic Pulse-velocity Method，简称PUV）和超声脉冲回波法（Ultrasonic Pulse-echo Method，简称PUE）两种。PUV法的工作原理是发射脉冲信号，通过测量信号穿越混凝土结构的实践来确定声速。测点应布置在混凝土结构构件的表面并按网状排布。通过超声波的相关参数和结构构件的力学性能或集合特性的联系，能够有效地测定构件的震荡不实空洞区域。PUE法的工作原理是在混凝土结构构件的一侧发射信号，通过测量波的传播速度及时间，可以准确的测量缺陷的位置及性质。
3、结语
超声波检测技术已经在混凝土结构构件的强度确定，混凝土结构内部缺陷测定中取得了广泛的应用，特别是对于结构内部缺陷的测定，是唯一的可靠的简单易行的测定方法，因此应该不断的改进推广超声波检测方法，保证混凝土结构的质量。
参考文献：
[1]吴慧敏.结构混凝土现场检测技术[M].长沙：湖南人学出版社，1988.
[2]李颖，刘小明，潘冬子.混凝土梁无损检测新技术及其进展[J].公路交通科技，2004，2（17）：83-87.