超聲測樁小議灌注樁聲波檢測原理
建筑基樁成孔后,灌混凝土之前,在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道,在樁身混凝土灌注若干天后開始檢測,用聲波檢測儀沿樁的縱軸方向以一定的間距逐點(diǎn)檢測聲波穿過樁身各截面的聲學(xué)參數(shù),然后對這些檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,分析和判斷,以確定樁身混凝土缺陷的位置、程度,從而推斷樁身混凝土的完整性。
建筑混凝土結(jié)構(gòu)是一個(gè)多孔漿及侵粗骨料組成的多相體系,當(dāng)一定頻帶寬的超聲脈沖在結(jié)構(gòu)中傳播時(shí),將會(huì)產(chǎn)生一系列現(xiàn)象。所有這些信息可以由聲傳播速度和接收信號強(qiáng)度、波形來表征它所反映的被測材料的粘彈力學(xué)特性及缺陷的性質(zhì)。因此,采用適應(yīng)的超聲檢測方法,可用來評價(jià)樁基的質(zhì)量、澆注均勻性、缺陷的范圍及性質(zhì)等 。
超聲測樁測灌注樁混凝土質(zhì)量是近10多年逐漸發(fā)展起來的一種檢測方法。它具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)檢測細(xì)致,結(jié)果準(zhǔn)確可靠;
2)不受樁長樁徑限制;
3)無盲區(qū)聲測管埋到什么部位就可檢測什么部位,包括樁頂?shù)蛷?qiáng)區(qū)和樁底沉渣厚度;
4)毋須樁頂露出地面即可檢測,方便施工;
5)可估算混凝土強(qiáng)度。
正因?yàn)槿绱耍m然該方法需預(yù)埋聲測管,費(fèi)用較高,但仍然得到廣泛采用,特別是橋梁。高層建筑的大型、特大型灌注樁的檢測。
當(dāng)混凝土無缺陷時(shí),混凝土是連續(xù)體,超聲波在其中正常傳播。當(dāng)換能器正對著缺陷時(shí),情況就不一樣了。由于缺陷(空洞、蜂窩區(qū))的存在,混凝土連續(xù)性中斷,缺陷區(qū)與混凝土之間成為界面(空氣與混凝土)。在這界面上,超聲波傳播情況發(fā)生變動(dòng)發(fā)生反射、散射與繞射。超聲波經(jīng)過缺陷后接收波聲學(xué)參數(shù)將發(fā)生如下變化:
空洞、松散等缺陷部位測得的聲速要比正常部位小
接收波振幅的變化
由于缺陷對聲波的反射或吸收比正?;炷链螅援?dāng)超聲波通過缺陷后,衰減比正常混凝土大,即接收波的振幅將減少。因此,和聲時(shí)(速)一樣,根據(jù)接收波首波振幅的異常變化也可以發(fā)現(xiàn)缺陷的存在。
如果傳播路徑中遇到裂縫,由于裂縫對聲波的強(qiáng)烈反射,只有很少的聲波通過裂縫,接收波振幅將大大降低,振幅的變化可以較靈敏地發(fā)現(xiàn)裂縫的存在。
對接收波信號的頻譜分析證明,不同質(zhì)量的混凝土對超聲脈沖波中的高頻分量的吸收、衰減不同。因此,當(dāng)超聲波通過不同質(zhì)量的混凝土后,接收波的頻譜(各頻率分量的幅度)也不同,質(zhì)量差或有內(nèi)部缺陷、裂縫的混凝土,其接收波中高頻分量相對減少而低頻分量相對增大,接收波的主頻率值下降,從而反映出缺陷和裂縫的存在。
當(dāng)超聲波通過混凝土內(nèi)部缺陷時(shí),由于混凝土的連續(xù)性已被破壞,使超聲波的傳播路徑復(fù)雜化,直達(dá)波、繞射波等各類波相繼到達(dá)接收換能器,它們具有不同的頻率和相位,這些波的疊加有時(shí)會(huì)造成波形的變化。
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