超声开放实验无损检测技术应用

一、实验意义和目的

　　无损检测技术是建立在现代科学技术基础上的一门应用型技术学科，它以不损坏被检测物体内部结构为前提，应用物理的方法，检测物体内部或表面的物理性能、状态特性以及内部结构，检查物质内部是否存在不连续性(即缺陷)，从而判断被检测物是否合格，进而评价其适用性。目前常用的无损检测技术包括回弹法测量混凝土强度、超声回弹综合法测量混凝土强度、超声法测量混凝土内部缺陷等。

　　本试验的目的是，了解回弹仪和超声波检测仪的构造与原理;掌握回弹仪和超声波检测仪的正确使用方法;掌握利用超声回弹综合法测量混凝土强度的实验步骤与方法;掌握通过各种声学参数的分析判断混凝土内部缺陷的基本方法。

　　通过与混凝土试件的实际抗压强度的对比，分析无损检测技术的影响因素。

　　二、实验原理

　　回弹法是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆(传力杆)，弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值(反弹距离与弹击锤冲击长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。由于测量在混凝土表面进行，所以应属于表面硬度法的一种。

　　回弹法测定混凝土的抗压强度，是建立在混凝土的抗压强度与回弹值之间具有一定的相关性的基础上的，这种相关性可用“fcu-R”相关曲线(或公式)来表示。相关曲线应在满足测定精度要求的前提下，尽量简单、方便、实用且使用范围广。

　　超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值及回弹值，然后利用已经建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度fcu的一种方法。与单一的回弹或者超声法相比，减少龄期和含水率的影响，弥补相互不足，提高了测试精度。

　　采用超声脉冲波检测结构混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同(指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间(或速度)、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。

　　三、实验装置、流程和仪器

　　回弹仪、超声波检测仪、压力试验机等

　　四、实验方法和步骤

(一)回弹法测量混凝土强度

　　将回弹仪在钢砧上率定，确定率定值在80±2之间。

　　将一组共三块混凝土试件依次放在压力机的下承板中心线上。

　　开动压力机，在混凝土试件上施加30～50KN的恒定压力。

　　在试件的一对相对侧面上进行回弹测定，每个侧面均匀布置8个测点。共记录16个点的回弹值。

　　在每个混凝土试件的三个部位测量混凝土试件的碳化深度，取其平均值作为该混凝土试件的碳化深度值。

　　查测区混凝土强度换算表，确定混凝土试件的强度换算值。

　　在压力试验机上，实测此组混凝土试件的抗压强度值。

　　比较实测值与回弹法所得强度值的差别，并分析原因。

(二)超声回弹综合法测量混凝土强度

　　将回弹仪在钢砧上率定，确定率定值在80±2之间。

　　将一组共三块混凝土试件依次放在压力机的下承板中心线上。

　　开动压力机，在混凝土试件上施加30～50KN恒定的压力。

　　在试件的一对相对侧面上进行回弹测定，每个侧面均匀布置8个测点。共记录16个点的回弹值。

　　在混凝土试件未作回弹的两侧面画出正对的圆形域，保证测量时两换能器轴线重合。

　　在圆形域涂抹耦合剂。

　　将换能器靠在混凝土侧面的耦合剂上，轻轻转动挤压，使耦合剂均匀充满换能器与混凝土表面的间隙。

　　开启超声波检测仪，进入开机界面。

　　进入参数界面，设定各项参数值。

　　进入状态界面，设定各项参数值。

　　进入采样界面，按下采样键，当波形稳定时，按下存贮键。

　　依次测量混凝土试件的三个测点声速。

　　按照上述步骤，测定一组中所有试件的回弹值和声速值。

　　进入分析界面，选择测强分析，确定后输入相关强度参数，输入所测定的回弹值。

　　系统自动计算出混凝土强度换算值。

　　在压力试验机上，实测此组混凝土试件的抗压强度值。

　　比较实测值与回弹法所得强度值的差别，并分析原因。

(三)测量混凝土裂缝深度

　　超声波测量混凝土裂缝深度的检测方法多种多样，包括平测法，斜测法和钻孔测法等。针对不同的裂缝性状，选择合理的方法进行测量，才能获得准确的测量值。下面以平测法为例说明，超声波检测混凝土裂缝深度的步骤。

　　将预制的带裂缝混凝土构件水平放置在实验台上，使带裂缝的侧面向上。

　　在裂缝的同一侧，与裂缝近似平行的方向做一条射线，在射线上确定距端点距离分别为100、150、200、250、300、350(mm)的六个点。

　　在上述确定的各点涂抹耦合剂。

　　设定超声仪参数为不跨缝检测。

　　将发射换能器T和接收换能器R置于裂缝的同一侧，将T放置于射线端点，并耦合好保持不动，以T、R两个换能器内边缘间距li'为100、150、200、250、300、350(mm)，依次移动R并读取相应的声时值ti。

　　以裂缝为中心，在其两侧确定一组对称测点，使对称测点的间距分别为100、150、200、250、300、350(mm)。

　　设定超声仪参数为跨缝检测。

　　将T、R换能器分别置于裂缝的两侧，以上述确定的各点作为内边缘间距，依次测量声时值。

　　在上述过程中，注意接收信号的首波反相现象，分析首波反相时测距与背测裂缝深度存在的关系。

　　以l'为纵轴、t为横轴绘制l'-t坐标图，或用统计法求t与l'之间的回归直线式l'=a+bt ，每一个测点的超声实际传播距离l=l'+׀a׀。