文档介绍：声波透射法检测技术
第三部分现场检测技术
环境与工程地球物理讲义
一、超声波检测砼灌注桩的几种方式
根据声波换能器通道在桩体中不同的布置方式,分为:
(一)桩内跨孔法或双孔法:
发射探头和接收探头分别置于两根(或两根以上)管道中,超声脉冲穿过两管道之间的混凝土,超声波束从发射探头到接收探头所扫过的范围为有效测试面积。因此,必须使声测管的布置合理。
(二)桩内单孔透射法
钻孔取芯后形成一个检测孔道,采用单孔测量。超声波从水中及混凝土中分别绕射到接收探头,所得到的接收信号为水及混凝土中传播而来的信号叠加,分析这一叠加信号,并测出不同声通路的声时、波高、频率等物理量,即可分析孔道周围混凝土(8-10cm)的质量情况。
用这一方式进行检测时,必须进行波形分析,排除管中的混响干扰,测量较为困难,而且检测有效范围不大,当孔中有钢质套管时,则不能用单孔测量。
(三)桩外孔透射法
当上部结构已施工,在桩内无法检测时,可在桩外的土层中钻一孔,埋入套管作为检测通道。强功率的低频发射探头,超声脉冲沿桩身向下传播,增压式接收探头从桩孔中慢慢放下,超声脉冲沿桩身并穿过桩与测孔之间的土进入接收换能器,逐段测读各物理量,即可作为分析桩身质量的依据。同于超声脉冲在混凝土及土层中的衰减现象,这种方法的可检深度受仪器穿透能力的限制。
二、砼的声学参数及检测
检测中常用的声学参数包括:声速、波幅、频率、波形。
(一)声学参数与砼质量的关系
声速
影响声速的因素: 砼的强度
砼内部的缺陷
砼原材料性质及配合比;
龄期
温、湿度等更化环境
施工工艺
波幅
波幅是表征声波空过砼之后能量衰减的指标之一。与砼的粘塑性有关,波幅越低,衰减越大。
当砼中存在低强度区、离析区以及存在夹泥、蜂窝等缺陷时,吸收衰减和散射衰减增大,使接收波波幅明显下降。
波幅可直接在接收波上观察测量,一般只测量首波(即接收信号的前半个周期)的波幅为准。
波幅与砼的质量密切相关,它对缺陷区的反应比声时更为敏感,是判断缺陷的重要参数。
接收频率
脉冲声波是复频波,具有多种频率成份;
在砼中各种频率成分的衰减程度不同,高频衰减比低频快,导致频漂;
接收波主频实质上是砼衰减作用的一个表征量;缺陷越大,由于衰减严重,主频也会明显降低;
接收波频率一般以首波的第一个周期为准(现场直接在示波器读出,或用频谱分析得到)
波形
当砼内存在不同的缺陷时,由于声脉冲在缺陷界面处的反射折射等,形成波线不同波束,这些波束由于传播路径不同,或由于界面上产生波形转换等原因,使用得接收的声时不同,接收波成为许多同相位或不同相位波束的叠加,导致波形畸变;
接收波形的畸变程度可作为缺陷程度的参考依据。
声波穿过正常砼后的接收波形特征:
首波陡峭,振幅大;
第一周波的后半周即达到较高振幅,包络线呈半园形;
第一个周期的波形无畸变。
声波穿过有缺陷的砼后的接收波形特征:
首波平缓,振幅小;
第一周波的后半周甚至第二个周期,幅度增加仍不够,接收波形的包络线呈喇叭形;
第一、二个周期的波形有畸变。