[分享]想检测混凝土内部材质？或许可以用面波法

回弹法和取芯法都是测量混凝土材质强度的检测方法，都无法检测混凝土内部材质变化。今天小编给大家介绍两种全新的方法，以测试混凝土内部材质状况，具体方法如下。

当仅有一个测试面，而又需要测试混凝土内部的材质的时候，可以采用如下方法：

1） P波曲折法

2） R（表面）波法

这两种方法又各有若干个子方法，在此进行介绍。

 

P波曲折法

基本方法与单面传播法相同，在混凝土表面，沿一条直线测试不同距离下的P波的波速，通过波速的变化规律来反演混凝土内部的状况。

该方法适用于混凝土内部质量优于表面质量的情形。而根据内部的分层情况，又可以分为两种分析方法：

01 水平双层构造

图1 层曲折法测试概念图

测试得到的传播距离～时间，以及与波速的关系如下图所示：

图2 距离~时间~波速的关系

表层厚度 H，可按下式计算：

其中，临界曲折角 ic：

02 渐进构造

如果表层劣化是渐近的，没有明显的层面且弹性波的传播速度随着深度的增加而线性加快，此时，传播的最速路径为圆弧。

图3 速度分布

图4 传播路径

图5　波速回归

速度梯度 k 和路径 Zm 最大深度分别按下式计算：

 

R（表面）波法

表面波法的种类较多，按照激振的方式首先可以分为稳态法和瞬态法。

其中，稳态表面波的分析方法比较简单、直观；而瞬态表面波的分析原理相对来讲比较复杂，目前常用的分析方法主要有两种：SASW法和f-k法，其中SASW法(Spectral Analysis of Surface Wave，表面波谱分析法) 采用两道信号的互相关函数的傅立叶频谱作为分析基准，相对简单。

另一方面，我们提出了基于卓越波长的瞬态表面波法。该方法测试原理简单明确，如下图所示：

 图6  卓越波长法检测原理

通过改变激振锤的大小分辨激振，并计算表面波的传播波速和波长，即可得到频散曲线。

根据频散曲线的形状，按照下式可以反演出不同深度混凝土的R波波速：

1）当媒质的平均R波速度随深度增加而增大时：

2）当媒质的平均R波速度随深度增加而减少时：

3）不考虑媒质平均R波速度随深度变化：

式中，

Hn, Hn-1 为第n、n-1点的深度（可取波长/2）；

，为第n、n-1点深度以上的平均R波速度；

VRn 为 Hn 到 Hn-1 深度间隔内的媒质R波速度。