1、超聲法檢測混凝土缺陷作 業 指 導 書文件編號： 發布日期：版次號：批 準：審 核：編 寫：一、適用范圍 本作業指導書適用于超聲法檢測混凝土的缺陷。缺陷檢測系指對混凝土內部空洞和不密實區的位置和范圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時間澆注的混凝土結合面質量、鋼管混凝土中的缺陷進行檢測。二、檢測目的 采用帶波形顯示功能的超聲波檢測儀，測量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度（簡稱聲速），首波幅度（簡稱波幅）和接收信號主頻率（簡稱主頻）等聲學參數并根據這些參數及其相對變化，判斷混凝土中的缺陷情況。三、檢測依據超聲法檢測混凝土缺陷技術規程 CECS21：2000；建筑結構檢測技術標準 GB/T 50344

2、-2004。四、檢測設備 超聲波檢測儀。超聲波檢測儀應符合國家現行有關標準的要求，并在法定計量檢定有效期限內使用五、抽檢數量依據建筑結構檢測技術標準GB/T 50344-2004的規定的樣本最小容量限定值抽檢六、檢測工作檢測準備 檢測前應取得下列有關資料：1） 工程名稱；2） 檢測目的與要求；3） 混凝土原材料品種和規格；4） 混凝土澆筑和養護情況；5） 構件尺寸和配筋施工圖或鋼筋隱蔽圖；6） 構件上觀質量及存在的問題。6.1一般規定6.1.1依據檢測要求和測試操作條件，確定缺陷測度的部位（簡稱測位）。6.1.2測位混凝土表面應清潔、平整，必要時可用砂輪磨平或用高強度的快凝砂漿抹平。抹平砂漿必

3、須與混凝土粘結良好。6.1.3在滿足首波幅度測讀精度的條件下，應選用較高頻率的換能器。6.1.4換能器應通過耦合劑與混凝土測試表面保持緊密結合，耦合層不得夾雜混砂或空氣。6.1.5檢測時應避免超聲傳播路徑與附近鋼筋軸線平行，如無法避免，應使兩個換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測距的1/6。6.1.6檢測中出現可疑數據時應及時查找原因，必要時進行復測校核或加密測點補測。6.1.7采用數字式超聲檢測儀測量應按下列方法操作：1）檢測之前根據測距大小和混凝土外觀質量情況，將儀器的發射電壓、采樣頻率等參數設置在某一檔并保持不變。換能器與混凝土測度表面應始終保持良好的耦合狀態；2）聲學參數自動測讀：

4、停止采樣后即可自動讀取聲時、波幅、主頻值。當聲時自動測讀光標所對應的位置與首波前沿基線彎曲的起始點有差異或者波幅乍動測讀興標所對應的位置與首波峰頂（或谷底）有差異時，應重新采樣或改為手動游標讀數；3）聲學參數手動測量：先將儀器設置為手動判讀狀態，停止采樣后調節手動聲時游標至首波前沿基線彎曲的起始位置，同時調節幅度游標使其與首波峰頂（或谷底）相切，讀取聲時和波幅值；再將聲時光標分別調至首波鄰波的波谷（或波峰），讀取聲時差值t（µs），取1000/t即為首波的主頻(kHz)；4）波形記錄：對于有分析價值的波形，應予以存儲。6.2 混凝土聲時值計算、超聲傳播距離（簡稱測距）測量：混凝土聲時

5、值應按下式計算：或 式中: 第i點混凝土聲時值（µs）；第i點測讀聲時值（µs）； 聲時初讀數（µs）。當采用厚度振動式換能器時，to應參照儀器使用說明書的方法測得；當采用徑向振動式換能器時，too應按規程（CECS21：2000）附錄B規定的“時距”法測得。超聲傳播距離（簡稱測距）測量：6.2.1 當采用厚度振動式換能器對測時，宜用鋼卷尺測量T、R換能器輻射面之間的距離；6.2.2 當采用厚度振動式換能器平測時，宜用鋼卷尺測量T、R換能器內邊緣之間的距離；6.2.3 當采用徑向振動式換能器在鉆孔或預埋管中檢測時，宜用鋼卷尺測量放置T、R換能器的鉆孔或預埋管內邊緣

6、之間的距離；6.2.4 測距的測量誤差應不大于±1%。七、裂縫深度檢測7.1 一般規定7.1.1 本章適用于超聲法檢測混凝土裂縫的深度。7.1.2 被測裂縫中不得有積水或泥漿等。7.2單面平測法7.2.1當結構的裂縫部位只有一個可測表面，估計裂縫深度又不大于500mm時，可采用單面平測法。平測時應在裂縫的被測部位，以不同的測距，按跨縫和不跨縫布置測點（布置測點應避開鋼筋的影響）進行檢測，其檢測步驟為：1） 不跨縫的聲時測量：將T和R換能器置于裂縫附近同一側，以兩個換能器內邊緣間距（），等于100、150、200、250mm分別讀取聲時值（ti），繪制“時距”坐標圖（圖7.2.11）或

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

8、取聲時值，同時觀察首波相位的變化。7.2.2平測法檢測，裂縫深度應按下式計算： (7.2.2-1) （7.2.2-2）式中: 不跨縫平測時第i點的超聲波實際傳播距離（mm）； 第i點計算的裂縫深度值（mm）；第i點跨縫平測的聲時值（µs）各測點計算裂縫深度的平均值(mm)；n測點數。7.2.3裂縫深度的確定方法如下：1） 距縫測量中，當在某測距發現首波反相時，可用該測距及兩個相鄰測距的測量值按(7.2.2-1)式計算hci值，取此三點hci的平均值作為該裂縫的深度值（hc）；2） 跨縫測量中如難于發現首波反相，則以不同測距按(7.2.2-1)式、(7.2.2-2)式計算值，取此點及其

9、平均值（）。將各測距與相比較，凡測距小于和大于3，應剔除該組數據，在后取余下的平均值，作為該裂縫的深度值（hc）。7.3雙面斜測法7.3.1 當結構的裂縫部位具有兩個相互平行的測試表面時，可采用雙面穿透斜測法檢測。測點布置如圖7.3.1所示，將T、R換能器分別置于兩測試表面對應測點1、2、3的位置，讀取相應聲時值ti、波幅值Ai及主頻率fi。圖斜測裂縫測點布置示意圖 7.3.2 裂縫深度判定：當T、R換能器的連線通過裂縫，根據波幅、聲時和主頻的突變，可以判定裂縫深度以及是否在所處斷面內貫通。7.4鉆孔對測法7.4.1鉆孔對測法適用于大體積混凝土，預計深度在500mm以上的裂縫檢測。7.1.2被

10、檢測混凝土應允許在裂縫兩側鉆測試孔。所鉆測試孔應滿足下列要求：1) 孔徑應比所用換能器直徑大510mm；2)孔深應小于比裂縫預計深度深700mm。經測試如淺于裂縫深度，則應加深鉆孔；3) 對應的兩個測度孔（A、B），必須始終位于裂縫兩側，其軸應保持平行；4) 兩個對應測試孔的間距宜為2000mm，同一檢測對象各測孔間距應保持相同；5)孔中粉末碎屑應清理干凈；6) 如圖5.6.2（a）所示，宜在裂縫一側多鉆一個孔距相同但較淺的孔（C），通過B、C兩孔測試無裂縫混凝土的聲學參數。7.4.4 裂縫深度檢測應選用頻率為2060kHz的徑向振動式換能器。7.4.5 測試前應先向測試孔中注滿清水，然后將T

11、、R換能器分別置于裂縫兩側的對應孔中，以相同高程等間距（100400mm）從上至下同步移動，逐點讀取聲時、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）與對應的波幅值（A）繪制h-A座標圖（如圖7.4.6所示）。隨換能器位置的下移，波幅逐漸增大，當換能器下移至某一位置后，波幅達到最大并基本穩定，該位置所對應的深度便是裂縫深度值hc。圖 h-A坐標圖圖鉆孔測裂縫深度示意圖八、不密實區和空洞檢測8.1一般規定8.1.1本章適用于超聲法檢測混凝土內部不密實區、空洞的位置和范圍。8.1.2檢測不密實區和空洞時構件的被測部位應滿足下列要求：1） 被測部位應具有一對（或

12、兩對）相互平行的測試面；2) 測試范圍除應大于有懷疑的區域外，還應有同條件的正常混凝土進行對比，且對比測點數不應小于20。8.2測試方法8.2.1根據被測構件實際情況，選擇下列方法之一布置換能器：1) 當構件具有兩對相互平行的測試面時，要采用對測法。如圖8.2.1-1所示，在測試部位兩對相互平行的測試面上，分別畫出等間距的網格（網格間距：工業與民用建筑為100-300mm，其它大型結構物可適放寬），并編號確定對應的測點位置；2) 當構件只有一對相互平行的測試面時，可采用對測和斜測相結合的方法。如圖8.2.1-2所示，在測位兩個相互平行的測試面上分別畫出網格線，可在對測的基礎上進行交叉斜測；3)

13、當測距較大時，可采用鉆孔或或預埋管測法。如圖8.2.2-3所示，在測位預埋聲測管或鉆出豎向測度也，預埋管或鉆孔間距宜為2-3m，其深度可根據測試需要確定。檢測時可用兩個徑向振動式換能器分別置于兩測孔中進行測試代號用一個徑向振動式與一個厚度振動式換能器，分別置于測孔中和平行于測孔的側面進行測試。8.2.2每一測點的聲時、波幅、主頻和測距，應按本z指導書第6節進行測量。圖-2斜測法立面圖圖-1對測法示意圖 圖-3鉆孔法示意圖8.3數據處理及判斷8.3.1 測位混凝土聲學參數的平均值（mx）和標準差(sx)應按下式計算： (8.3.1-1) (8.3.1-2)式中: 第i點的聲學參數測量值； n參與

14、統計的測點數。8.3.2異常數據可按下列方法判別：1）將測位各測點的波幅、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據視為可疑，再將這些可疑數據最大的一個（假定Xn）連同其前面的數據按本規程第條計算出及值，并按下計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（）與可疑數據的最大值（）相比較，當不大于時，則及排列其后的各數據均為異常值，并且去掉，再用進行計算和判別，直至判不出異常值為止； 當大于時，應再將放進去重新進行計算和判別；2）當測位中判出異常測點時，可根據異常測點的分布情況，按下式進一步判別其相鄰測點是否異常： 或 （8.3.2-2）

15、式中: 按表取值。當測點布置為網格狀時取；當單排布置測點時（如在聲測孔中檢測）取。注：若保證不了耦合條件的一致性，則波幅值不能作為統計法的判據。表8.3.2 統計數的個數n與對應的值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當測位中某些測點的聲學參數被判為異常值時，可結合異常測點的分布及波形狀況確定混凝土內部存在不密實區和空洞的位置及范圍。 當判定缺陷是空洞，可按CECS21：2000附錄C估算空洞的當量尺寸。九

18、、 混凝土結合面質量檢測9.1 一般規定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合質量檢測。9.1.2 檢測混凝土結合面，被測部位及測點的確定應滿足下列要求；1）測試前應查明結合面的位置及走向，明確被測部位及范圍；2）構件的被部位應具有使聲波垂直或斜穿結合面的測試條件。9.2 測試方法9.2.1 混凝土結合面質量檢測可采用對測法和斜測法，如圖9.2.2所示。布置測點時應注意下列幾點：1）使測試范圍覆蓋全部結合面或有懷疑的部位；2）各對T-R1（聲波傳播不經過結合面）和T-R2（聲波傳播經過結合面）換能器連線的傾斜角測距應相等；3）測點的間距視構件尺寸和結合面外觀質量情況而定，宜

19、為100300mm，圖混凝土結合面質量檢測示意圖9.2.3 按布置好的測點分別測出各點的聲時、波幅和主頻值。9.3 數據處理及判斷9.3.1將同一測位各測點聲速、波幅和主頻值分別按第8.3.1和8.3.2條進行統計和判斷。9.3.2 當測點數無法滿足統計法判斷時，可將T-R2的聲速、波幅等聲學參數與T-R1進行比較，若T-R2的聲學參數比T-R1顯著低時，則該點可判為異常測點。 當通過結合面的某些測點的數據被判為異常，并查明無其他因素影響時，可判定混凝土結合面在該部位結合不良。十、 表面損傷層檢測10.1 一般規定10.1.1 本章適用于因凍害、高溫或化學腐蝕等引起的混凝土表面損傷層厚度的檢測。10.1.2 檢測表面損傷層厚度時，被測部位和測點的確定應滿足下列要求：1）根據構件的損傷情況和外觀質量選取有代表性的部位布置測位；2）構件被測表面應平整并處于自然干燥狀態，且無接縫和飾面層。3）本方法測試結果宜作局部破損驗證。10.2測試方法10.2.1 表面損傷層檢測宜選用頻率低的厚度振動式換能器。10.2.2 測試時T換能器應耦合好，并保持不動，然后將R換能器依次耦合在間距為30mm的測點1、2、3、位置上，如圖10.2.2所示，讀取相應的聲時值t1、t2、t3，并測量每次T、R換能器內邊緣之間距離l1、l2、l3、。每一測位的測點數不得少于