超声法检测混凝土缺陷
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目 录
1适用范围 3
2 检测目的 3
3 检测依据 3
4 检测设备 3
5抽检数量 4
6 检测前准备 4
7检测方法 5
8检测步骤 13
9检测分析处理 17
10检测报告 17
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一、适用范围
本作业指导书适用于超声法检测混凝土的缺陷。缺陷检测系指对混凝土内部空洞和不密实区的位置和范围、裂缝深度、表面损伤层厚度、不同时间浇注的混凝土结合面质量、钢管混凝土中的缺陷进行检测。
二、 检测目的
采用带波形显示功能的超声波检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度(简称声速)，首波幅度(简称波幅)和接收信号主频率(简称主频)等声学参数并根据这些参数及其相对变化，判断混凝土中的缺陷情况。
三、 检测依据
《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS21：2000;
《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004。
四、 检测设备
超声波检测仪。
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五、抽检数量
依据《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004的3.3.13规定的样本最小容量限定值抽检。如下表：
建筑结构抽样检测的最小样本容量
| 检测批 的容量 | 检测类别和样 本最小容量 | 检测批 的容量 | 检测类别和样 本最小容量 | |||||
| A | B | C | A | B | C | |||
| 2～8 | 2 | 2 | 3 | 501～1200 | 32 | 80 | 125 | |
| 9～15 | 2 | 3 | 5 | 1201～3200 | 50 | 125 | 200 | |
| 16～25 | 3 | 5 | 8 | 3201～10000 | 80 | 200 | 315 | |
| 26～50 | 5 | 8 | 13 | 10001～35000 | 125 | 315 | 500 | |
| 51～90 | 5 | 13 | 20 | 35001～150000 | 200 | 500 | 800 | |
| 91～150 | 8 | 20 | 32 | 150001～500000 | 315 | 800 | 1250 | |
| 151～280 | 13 | 32 | 50 | >500000 | 500 | 1250 | 2000 | |
| 281～500 | 20 | 50 | 80 | - | - | - | - | |
| 注：检测类别A适用于一般施工质量的检测，检测类别B适用于结构质量或性能的检测，检测类别C适用于结构或性能的严格检测或复检。 | ||||||||
六、 检测前准备
6.1收集资料
了解工程概况，结构型式，成型工艺等情况，收集《施工组织设计》《施工日志》等相关工程资料。
6.2制定检测方案，确定设备
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6.2.1 检测方案内容
工程概况，检测方法及其依据，抽样方案，测点的布置方法，测点间距，所需的机械或人工配合，试验周期等。
6.2.2检测所需仪器设备
超声波检测仪、换能器、电源线、盒尺等。
七、检测方法
7.1裂缝深度检测
7.1.1平面检测法
当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度又不大于500mm时，可采用单面平测法。平测时应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按跨缝和不跨裂缝布置测点(布置测点时应避开钢筋的影响)进行检测，其检测步骤为：
(1)不跨缝的声时测量：将T和R换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距l′等于100、150、200、250mm……，分别读取声时值(ti)，绘制“时——距”坐标图，或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程：
li=a+bti
每测点超声波实际传播距离li=l′+|a|
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式中：li —第i点的超声波实际传播距离(mm);
l′—第i点的R、T换能器的内边缘间距(mm);
a —“时——距”图中l′轴的截距或回归直线方程的常
数项(mm)。
不跨缝平测的混凝土声速值为：
V=(ln′- l1′)/(tn-t1) (km/s) (1)
或 V=b(km/s) (2)
ln′、l1′——第n点和第1点的测距;
tn、t1——第n点和第1点读取的声时值(us)
b——回归系数
(2)跨缝的声时测量
将T、R换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，l′取100、150、200mm……分别读取声时值ti0，同时观察首波相位的变化。
(3)平测法检测，裂缝深度应按下式计算：
(3)
式中：li——不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离(mm);
hci——第i点计算的裂缝深度值(mm);
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——第i点跨缝平测时的声时值(us);
mhc——各测点计算裂缝深度的平均值(mm);
n——测点数;
(4)裂缝深度的确定
① 跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，可用该测距及两个相邻的测量值按式(3)计算hci值，取此三点hci的平均值作为该裂缝的深度值(hc)
② 跨缝测量中如难于发现首波反相，则以不同测距按式(3)、式(4)计算hci及其平均值mhc。将各测距Li′与mhc相比较，凡测距Li′小于mhc和大于3mhc，应剔除该组数据，然后取余下hci的平均值，作为该裂缝的深度值hc。
7.1.2 双面斜测法
⑴当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试表面时，可采用双面穿透斜测法检测。测点布置如下图，将T、R换能器分贝置于两测试表面对应测点1、2、3…的位置，读取相应声时值ti、波幅值Ai及主频率。
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⑵裂缝深度判定：当T、R换能器的连线通过裂缝，根据波幅、声时和主频的突变，可以判定裂缝深度以及是否在所处断面内贯通。
7.1.3 钻孔对测法
⑴钻孔对测法适用于大体积混凝土，预计深度在500mm以上的裂缝检测。
⑵被检测混凝土应允许在裂缝两侧钻测试孔。
⑶所钻测试孔应满足下列要求：
①孔径应比所用换能器直径大5～10mm;
②孔深应不小于比裂缝预计深度深700mm。经测试如浅于裂缝深度，责应加深钻孔;
③对应的两个测试孔(A、B)，必须始终位于裂缝两侧，其轴线应保持平行;
④两个对应测试孔的间距宜为2000mm，同一检测对象各对测孔间距应保持相同;
⑤孔中粉末碎屑应清理干净;
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⑥如下图，宜在裂缝一侧多钻一个孔距相同但较浅的孔，通过B、C两孔测试无裂缝混凝土的声学参数。
⑷裂缝深度检测应选用频率为20～60kHz的径向振动式换能器。
⑸测试前应先向孔中注满清水，然后将T、R换能器分别置于裂缝两侧的对应孔中，以相同高程等间距(100～400mm)从上到下同步移动，逐点读取声时、波幅和换能器所处的深度。
⑹以换能器所处深度(h)与对应的波幅值(A)绘制h-A坐标图。随换能器位置的下移，波幅逐渐增大，当换能器下移至某一位置后，波幅达到最大并基本稳定，该位置所对应的深度是裂缝深度值hc。
7.2不密实区和空洞检测
7.2.1测试方法选择
根据被测构件时间情况，选择布置换能器。
⑴当构件具有两对互相平行的测试面时，可采用对测法。在测试部位两对互相平行的测试面上，分别画出等间距的网格(网格间距：工
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业与名用建筑为100～300mm，其它大型结构物可适当放宽)，并编号确定对应的测试位置。
⑵当构件只有一对相互平行的测试面时，可采用对测和斜测相结合的方法。在测位两个相互平行的测试面上分别画出网格线，可在对测的基础上进行交叉斜测。
⑶当测距较大时，可采用钻孔或预埋管测法。在测位预埋声测管或钻出竖向测试孔，预埋管内径或钻孔直径宜比换能器直径大5～10mm，预埋管或钻孔间距宜为2～3m，其深度可根据测试需要确定。检测时可用两个径向振动式换能器分别置于两测孔中进行测试，或用一个径向振动式与一个厚度振动式换能器，分别置于测孔中和平行于测孔的侧面进行测试。
7.2.2 数据处理
⑴测位混凝土声学参数的平均值()和标准差()应按下式计算：
式中 -第i点的声学参数测量值;
-参与统计的测点数。
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7.3 混凝土结合面质量的检测
7.3.1 测点的布置h
① 使各测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位。
②各对T-R1和T-R2换能器连线的倾斜角测距应相等。
③测点的间距视构件尺寸和结合面外观质量情况而定，宜为100～
300mm。
7.3.2按布置好的测点分别测出各测点的声时、波幅和主频道。
7.3.3数据处理及判断
① 将同一测位各测点声速、波幅和主频道分别进行统计和测定。
② 当测点数无法满足统计法判断时，可将T-R2的声速、波幅等声学参数与T-R1进行比较，若T-R2的声学参数比T-R1显著低时，则该点可判断为异常测点。
③ 当通过结合面的某些测点的数据被判为异常，并查明无其他因素影响，可判定混凝土结合面在该部位结合不良。
7.4混凝土结合面质量检测
测试前应查明结合面的位置及走向，明确被测部位及范围，构件的被测部位应具有使声波垂直或斜穿结合面的测试条件。
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7.4.1 测点布置
(1) 使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位;
(2)各对T-R1(声波传播不经过结合面)和T-R2(声波传播经过结合面)换能器连线的倾斜角测距应相等;
(3)测点的间距视构件尺寸和结合面外观质量情况而定，宜为100～300mm.
7.4.2 按布置好的测点分别测出各点的声时、波幅和主频率。
7.5表面损伤层检测
检测时，根据构件的损伤情况和外观质量选取有代表性的部位布置测位;构件被测表面应平整并处于自然干燥状态，且无接缝和饰面层。
7.5.1测点布置
表面损伤层检测宜选用频率较低的厚度振动式换能器
⑴测试时T换能器应耦合好，并保持不动，然后将R换能器依次耦合在间距30mm测点位置上，读取相应的声时值，并测量每次T、R换能器内边缘之间的距离。每一测位的测点数不得少于6个，当损伤层较厚时，应适当增加测点数。
⑵当构件损伤厚度不均匀时，应适当增加测位数量。
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7.6 钢管混凝土缺陷检测
7.6.1检测方法
⑴钢管混凝土检测应采用径向对测的方法;
⑵应选择钢管与混凝土胶结良好的部位布置测点;
⑶布置测点时，可先测量钢管实际周长，再将圆周等分，在钢管测试部位画出若干根母线和等间距的环向线，线间距宜为150～300mm;
⑷检测时可先作径向对测，在钢管混凝土每一环线上保持T、R换能器连线通过圆心，沿环向测试，逐点读取声时、波幅和主频;
⑸对于直径较大的钢管混凝土，也可采用预埋声测管的方法检测。
八、检测步骤
8.1现场检测准备
⑴搜集工程相关的资料。复核方案计算所得的测点间距等相关测试用到的数据，然后进一步完善测试方案。根据测试方案及现场情况布置测点，并做好标记。同时，准备好所用的仪器、设备、工具等。检查校对仪器，换能器必须有良好的耦合状态，保证检测数据的准确。
⑵测位混凝土表面应清洁、平整，必要时可用砂轮磨平或用高强度的快凝砂浆抹平。抹平砂浆必须与混凝土粘结良好。
⑶每对测点的连线尽量不要与附近的钢筋轴线平行，如无法避免，
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应使两个换能器连线与该钢筋的最短距离不小于超声测距的1/6。
⑷混凝土处于自然干燥状态。。
8.2现场检测
按照事先制定好的检测方案的开展现场检测工作。
8.2.1开机
用仪器专配的连接电缆分别将发射换能器和接收换能器与主机的“发射”接口和“接收”接口相连。
检查电源是否为220V，然后打开检测仪器。
8.2.2现场测试
⑴将发射和接收换能器耦合在测点上，两个探头须垂直于构件的表面且探头轴心应该在一条直线上。
⑵打开仪器后，按【2】键进入检测界面，按【1】键进行参数设置，需要调整参数为：测距，设置完毕后，按【返回】键存盘、返回主界面。
⑶按【采样】键进行采样，按【采样】键停止采样，按【确定】键数据存盘;重复此过程至一测试面检测完毕。
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8.3成果保存与输出
8.3.1
将测试结果存储于仪器中，以便进行后续处理和存档。
8.3.2
将仪器存储的文件传输到计算机上进行备份或分析处理
8.4检测过程中的注意事项
8.4.1安全事项
仪器及换能器应轻拿轻放，避免与硬物碰撞;如声测管为钢管时还应注意避免信号线与管口摩擦，以免划伤信号线。现场检测人员应注意安全，有危险可能发生时应采取相应保护措施或停止作业。
现场指挥以仪器操作员为主。辅助人员应听从仪器操作员安排。
现场检测应注意文明施测，检测现场应注意安全。
8.4.2仪器操作注意事项
⑴超声检测分析仪可自动判读首波;首波一般朝下;当仪器不能自动判读首播或自动判读有误时，当采用游标操作，手动判读首波;“上、下、左”键可调整游标，手动判定声时、波幅读数显示在检测主窗口游标数据区。
⑵“+、-”键可调整波形大小，必要时可对波形进行放大或缩
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小处理;
⑶仪器连接完毕后，应核对端口与换能器是否接对;严禁发射与
接收接反;
⑷数据采集过程中，数据存盘时，仪器会发出“嘟”的一声，证明此时数据已成功存盘;数据存盘成功后方可进行下一次采样。
8.5数据整理
检测完毕后，应将仪器内数据传输到室内数据分析用的电脑中。现在电脑上建立相应的存盘目录。在仪器关机状态下用专用串口线将仪器的传输口与计算机的串口连接起来;打开仪器，在文件管理界面下进入文件传输等待状态，此时可在计算机上做传输文件操作;如果想中断传输或传输已结束，快速连击两下“返回”键即可推出文件传输状态。
文件传输完毕后，应将已传到计算机上的数据从一起上删除，释放仪器存储空间。具体操作如下：打开仪器，进入文件管理界面下，调出仪器内存储的数据文件，对需要删除的文件进行标记，然后按“删除”“确认”键。删除文件时应核对所删除文件是否已传输到计算机中，文件删除后将无法恢复。
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九、检测分析处理
打开超声数据分析处理软件，调出要分析的数据;输入相应的测
试时的参数，计算完成后按工具栏上的显示曲线窗口按钮。
十、检测报告
报告内容包括：
1 委托单位
2 建筑工程概况
3 设计单位、施工单位及监理单位名称
4 检测项目、检测方法及依据标准
5 抽样方案及数量
6 检测日期，报告日期
7 检测项目的主要分类检测数据和汇总结果、检测结果、检测结论 8 编制后，首先部门内部进行审核;无问题后主检、审核人签字交至总工审定
9 报告完成后交承接室存档发放。
