超声技术在混凝土中的应用

摘要：主要阐述了超声技术在混凝土中无损检测中的应用，具体分析了混凝土构件与超声参数之间的关系以及现今超声技术在混凝土无损检测中具体的应用方法。从而检测出混凝土的强度等一系列的硬性指标。

关键词：超声技术；混凝土；无损检测；强度；

Abstract: the paper presents the ultrasonic technology in the concrete applications in nondestructive testing, concrete analysis of the concrete component and the relationship between ultrasonic parameters and the ultrasound technique in nondestructive testing of concrete concrete application method. To detect the strength of concrete and a series of indexes.

Key words: ultrasonic technology; concrete; nondestructive testing; strength;

中图分类号：O426文献标识码： A 文章编号：

0前言

随着我国经济突飞猛进的发展，使得我国在房屋建筑的数量上成倍的增长。人们也开始越来越关心和重视房屋的质量问题。然而确定房屋质量是否合格，混凝土的强度等就是质量能否合格的关键。而超声技术对比其他技术在检测混凝土强度的时候有着明显的优势。所以，超声技术在混凝土无损检测中的应用越来越广泛。

1 混凝土无损检测技术的发展

在科技日新月异发展的今天，混凝土无损检测技术也在不断的完善之中。我国也越来越重视混凝土检测的方法与过程。能做到在检测的过程中对混凝土没有损害，并且能保证检测的结果无误，这才是人们所需要的。值得一提的是，无损技术已经得到了非常广泛的发展，测试的内容也愈来愈多，它的功能从事后质量检测发展成事前质量反馈控制。

2各类混凝土无损技术与超声技术的分析对比

2.1无损检测混凝土的方法以及跟超声技术的比较

2.1.1回弹法

回弹法是使用回弹仪来评定混凝土的强度。混凝土结构或者是构件上测得的碳化深度和回弹值结果就能检测混凝土的强度。缺点：回弹法只能够检测到混凝土表层的强度，无法检测到混凝土内部的情况。

2.1.2钻心法

钻心法是把人工的金刚石空心薄壁钻头镶嵌在专用的钻机上面，然后在结构混凝土上钻取混凝土测试的样品。用样品来测试混凝土的强度和缺陷。

缺点：消耗的时间长，成本高，会对混凝土造成局部的损害。在大规模需要测试的混凝土面前，这种方法就显得力不从心了。

2.1.3雷达法

雷达法是使用1GHz以上的电磁波，根据混凝土内部物质间电磁性质差异来进行工作，电磁性质间的差异越大，反射波的型号就越强烈。缺点:这种方法很容易受到钢筋低阻屏蔽的影响，测量的仪器成本太高，维护起来比较困难，在大规模的工程中应用相对困难。

2.1.4拔出法

拔出法是把插入混凝土中的的锚钉等固件拔出，测定在这个过程中的极限抗拔力，然后再根据其抗压强强度的大小求出混凝土的强度。

缺点：这是一种局部破损的方法，会对建筑混凝土造成部分伤害。并且拔出法也不能在遭受冻害、化学腐蚀、火灾等混凝土上检测。

2.1.5超声波法

超声波法检测混凝土的强度是根据超声波在混凝土中的传播速度、超声波的振幅改变、相位、主频的变化来判断混凝土的强度情况。目前工程中使用超声波检测的时候一般把频率定位在20-250kHz之间。混凝土的强度和弹性直接影响着超声波在混凝土中的传播速度。进过长期的试验和研究，我们已经掌握了一套能够准确计算超声波与混凝土强度之间的关系的方法。这两者之间通常是非线性关系，利用复杂的公式和专业的测强曲线来表示。我国目前大部分建筑都是使用超声波法来测量混凝土内部的缺损情况。如果混凝土内部有空洞、杂物、密度不均匀、意外损伤等情况，使用超声波法就能很好的及时发现，并且采取措施。

优点：效率高，成本低，可以大规模应用在工程作业上。可以方便准确的检测出混凝土内部的问题。

2.1.6超声回弹综合法

超声回弹法是把超声波法跟回弹法有效的结合到一起所新创造的方法。解决了回弹法只能检测混凝土表面强求的缺点，利用超声波在混凝土中传播的速度、回弹值有效的能够检测出混凝土内部的强度。

优点：利用两种参数来评定混凝土的强度，结果更加准确。方法操作起来方便、快捷，实践证明这种方法已经成为了比较成熟，可靠的混凝土无损检测的方法之一。

3使用超声技术检测混凝土强度的基本过程

在混凝土无损测试中使用的超声波是通过超声波探头发出的，超声波探头把压电陶瓷或者是别的类型压电晶体加载一定频率的交流电压后发出固定频率的超声波。之后超声波波穿过混凝土，根据混凝土的强度不同，通过之后超声波的变化也不同。穿过混凝土的超声波会被超声波换能器所接收，我们称之为电压逆效应。把超声波转换成电压之后经过放大器到达示波器上，从示波器就能看到超声波的波长、振幅、频率等等。通过这些声速、振幅、频率、波形等参数进行详细分析和计算，以此推断出混凝土结构的力学特性以及内部的结构，由此判断混凝土的强度、厚度、探伤、弹性模量的测定等各项指标。

4凝土无损检测中超声技术的应用

大家都知道声波有一个特性，那就是声波的频率越高，指向性就越好。超声波之所以能被选中作为检测波形就是因为超声波的频率高指向性好，而且超声波对混凝土材料的穿透力强，在混凝土中传播的过程中阻抗、能量衰减的比较少，穿过混凝土之后仍然能反映出大量的信息。另一个主要的原因就是超声波对人体无害，可以使用于大多数工程建筑。超声检查的设备轻巧，成本低廉，可以大大节省工程的开销，可以随时的检测工程在施工中质量是否合格。再者，超声波在检测混凝土的过程中不会对混凝土造成任何的损害，是直接在混凝土上进行检测其实际的强度，确保检测结果准确无误。

4.1混凝土实施过程中出现的问题

在实际的工程施工过程中混凝土有很多情况会出现未掏实，或者因为气温和湿度的变化所引起的收缩甚至膨胀。有的时候在早期施工后，混凝土承受了压力之后受力影响有可能会出现裂缝等现象。这些都是对整个工程潜在的威胁。所以使用超声技术对混凝土是否有进行裂痕检测是一个非常好的方法。

4.2超声波对混凝土中不密实部分以及有空洞部分的检测

超声波检测混凝土中不密实部分或者有空洞的原理是当发射探头发出的超声波进入混凝土的后，当遇到空洞，声波传输的介质发生改变之后，声波产生反射的能量会有一部分衰减，一部分能量会随着空洞的周围绕着传播过去。当在另一面的接收器接收到这些信息之后再超声仪上读出数据信息。然后跟正常的数据进行对比，如果有差异就说明混凝土中有空洞。超声波不但能够检测出混凝土中的空洞，还可以通过各个时间段的超声波的振幅、波形的变化，从而推断出混凝土内部空洞的大致尺寸。目前为止，在混凝土无损检测的诸多方法中，超声技术已经是一枝独秀。

5超声技术混凝土无损检测的发展前景与方向

混凝土的无损检测的方法很多，一种方法被认可然后被推广是因为这种方法有着其他方法不可比拟的优势。所以超声技术在混凝土无损检测中有着广泛的应用前景。但是超声波通过混凝土之后只能做到一发一收或者一发双收，做不到一发多收。如果在超大工程的施工中如果想要更快的提高施工效率，我们应该逐渐的研究出一发多收的混凝土超声波检测仪器，以满足成像观测的需求。其次使用超声波在成像检测的时候横波的利用率还是比较低的。我们应该在这个方面继续不断创新，让超声技术在混凝土无损检测中得到更好的发展。

6结语

无损检测混凝土的技术很多，但是超声技术已经被大家所认可，超声技术在各个工程的表现也比较完美。它不但可以准确的检测出混凝土的各项指标，更能完美的做到不对混凝土造成伤害。随着科技的不断进步与发展，超声技术不仅仅在混凝土无损检测中将会有更好的应用，也可能向医学检测，物理检测方面做出渗透，使超声技术在无损检测中作出更多的贡献。

参考文献：

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[3]陈伟丁沙陈波徐洪国 基于红外热成像与温度场有限元模拟的混凝土无损检测研究

《混凝土》 2011年 第8期