混凝土无损检测技术讲稿-1

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1、结构混凝土无损检测技术结构混凝土无损检测技术是以声、光、电、磁、力或变形等物理量，与混凝土组份及构造的关系，或根据预先试验及数理统计建立的相关性，推定评判混凝土的强度和缺陷或损伤的方法。无损检测技术的特点：1.检测过程无损于材料、结构的组织和使用性能；2.直接在构筑物上检测并推定混凝土强度、评判结构混凝土的缺陷或损伤；3.重测或复检方便，重复性好；4.方法简便，检测随机性强；5.由于间接评判，存在着系统操作误差和随机抽样误差；6.影响因素较多，专业性和检测操作要求较高。第30页共30页一、超声波检测技术基本知识超声波是械机波——振动是波动产生的根源，波动是振动的传播过程。声频>2000

2、0HZ称超声，混凝土超声检测频率范围：20~200KHZ一般用40~100KHZ1.超声波基本物理量：=————（1）——波长（cm）V——介质的波速（km/s）f——超声频率（KHz）T——波的周期（µs）按（1）式，对一定波速的介质，给定超声波探测的频率，可以确定波长。探测混凝土内部缺陷线度大小往往以所用的超声波长来复核，超声波长与所测的缺陷线度大小相当，或小于缺陷尺寸，检测的灵敏度较高，波长超过缺陷线度，探测的灵敏度则低。用高频短波长探测还要兼顾接收信号和首波幅度可鉴为基础。因为探测频率过高。能量衰减较大，甚至接受不到信号。2.超声波型：（1）纵波——（代表符号P）介质中质点振动

3、方向与波传播方向一致，称为纵波（见PP1），即介质受拉伸压缩的交变应力。固体、液体、气体具有容变弹性，所以纵波能在固、液、气介质中传播。第30页共30页在块体中纵波波速：————（2）在板中纵波波速：————（3）在杆中纵波波速：————（4）E——动弹模量（N/m2）——介质密度（g/cm3）——泊松系数（2）横波——(代号S)介质质点的振动方向与波的传播方向相垂直，称为横波（见PP1）。横波使介质产生剪切变形，液体、气体无一定形状。形变时不产生切变应力。故液、气中不能传播横向。横波传速：————（5）G——剪切模量（N/m2）第30页共30页（3）表面波——（代号R）固体介质表面受

4、交变张力，使介质表面发生相应的纵向和横向合成振动，围绕平衡位置作椭圆振动（见PP1），表面波只能在固体中传播。表面波波速：————（6）（当=0.28）（当=0.28）所以：当混凝土的泊松比介于0.20～0.30之间，介于1.63～1.87之间。即在混凝土中，纵波速度为横波速度的1.63～1.87倍。第30页共30页图PP11.超声场的结构（见PP2）图PP2第30页共30页圆盘波源辐射的声场，声能按一定规律单向辐射——声波束。近场长度为D——晶片直径——波长在紧贴晶片部分声压分布不均匀，区内干涉最严重、影响探测结果，称为盲区。声束指向性：超声波集中一定区域并向一个方向强烈辐射的现象，

5、称为声场的指向特性，又以半扩散角表示：圆晶片方晶片（—波长D—晶片直径—晶片边长）指向特性由声场中心线与主声束边缘之间的夹角来描述。越小，指向性越好，灵敏度和分辨率也越高。混凝土超声检测的频率低，半扩散角大，除可以作对测之外，还可以作斜测，角测和平测。4.超声入射波的反射和折射：（1）垂直入射波时声压反射率和透射率：声压反射率________________（7）声压透射率________________（8）第30页共30页________________第一界质的声阻抗，________________第二界质的声阻抗。当Z1=Z2时则R=0D=1即声能全透射。当Z2«Z1即时则R

6、=1D=0即声能全反射图PP3（2）声波斜射进入介质中波型转换特性（见PP图列）a.反射折射定律：——（9）b.第一临界角＝Sin-1—（10）(即第二界质中超声纵波的折射角为900)第二临界角＝Sin-1—(11)(即第二界质中超声横波的折射角为900)第30页共30页c.倾斜入射波:不同介质中波型转换（见pp图列）L——纵波，T——横波，——入射角，——反射角，β——折射角图PP4第30页共30页图PP55.超声波的衰减（1）衰减系数及衰减量：声波在介质中传播过程，其振幅随过声波传播距离的增大而逐渐减小——衰减。a.衰减系数声波在任何介质中传播声能均产生衰减，衰减大小变化与超声频率

7、及传播距离有关，也与材料的内部结构及性质有关。超声传播，其声压随距离的增加而降低，其衰减按指数方式变化：取自然对数：（奈培/cm）（分贝/cm）第30页共30页b.衰减量：Np=ln(奈培)（—传播x距离的接收声压，P0—传播距离为0的声压）dB=20lg=20lg（分贝）（A1—接收信号首波幅度，A0—基准的首波幅度）由于声压比是无量纲的，声压与接收信号的振幅成正比关系，也可以用振幅变化代替声压变化，因此，衰减量计算可用：（分贝）分贝值为负称