声波ct在混凝土结构无损检测中的应用

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1、声波CT在混凝土结构无损检测中的应用孙锐①，赵永贵①，刘浩①，李跃华①(①云南航天工程物探检测股份有限公司，650217）摘要：本文首先介绍了混凝土对混凝土重要结构物的影响，并引入声波CT检测混凝土质量的无损检测方法。结合工程实例，测试了铜陵长江公路大桥混凝土结构重要构件。并对测试区域的混凝土，根据声波CT测试结果，进行钻芯验证。通过验证，表明声波CT技术检测混凝土质量的准确性和有效性，值得在桥梁、大坝等重要结构物混凝土检测中推广和运用。关键词：混凝土结构声波CT；1.引言混凝土结构如桥梁墩柱、桥台、梁板、大坝等，因此混凝土结构的质量直接关系到结构物的安全运用。混凝土结构物任何一部分出现质量问

2、题，都会危及整个结构物的安全，因此必须加强混凝土结构的质量检测。目前国内，检测混凝土结构已经有不少无损检测方法，我们引入声波CT技术检测混凝土结构和预应力混凝土结构，该方法通过对所测混凝土实体的声学参数的统计分析，评价混凝土结构的质量优劣，并查明混凝土结构缺陷区域的部位、范围、程度。为整治混凝土结构物的病害和施工质量控制、工艺改进提供参考依据。2．混凝土结构质量无损检测技术—声波CT2.1声波CT工作原理声波CT是利用声波穿透工程介质，通过声波走时和能量衰减的观测对工程结构物成像。声波在穿透工程介质时，其速度快慢与介质的弹性模量、剪切模量、密度有关。密度大、强度高的介质其模量大，波速高、衰减小

3、，；破碎疏松介质的波速低、衰减大；波速可作为混凝土强度和缺陷评价的定量指标。在工程检测中常被用来探查混凝土强度、空洞、不密实区等结构缺陷。声波CT具有分辨率高、可靠性好、图像直观的特点，已被越来越广泛地应用于混凝土6结构检测和病害诊断中。2.2观测系统布置根据混凝土结构物的形状特点，对结构物常用的测线布置方式如图1所示，白色点为接收点，黑色点为激发点。理论及实践都证明，三侧激发一侧接收，所得反演效果最好，射线密度达到要求。一般检测过程中测线都采用该方式布置，激发边和接收边道间距，一般在20—50cm范围。在结构物两端的部份，可适当加密激发点和接收点，以利于增加射线密度。根据结构物的临空面不同，

4、可采用合适的测线布置。图1声波CT测线布置图2.3观测系统完备性评价观测系统完备是声波CT结果可靠性的基本保障。观测系统的完备性是通过单元的射线密度和射线正交性来衡量的。因而，射线密度和射线正交性就成了表征观测系统完备性的两个重要指标，它们是观测系统可靠性评价的有效方法。为保证声波CT结果的可靠性和分辨率，要求研究区内每个单元体内的射线超过40条，同时要求每个单元体内通过的射线其交角至少有一组大于60°，其交角的正弦值大于0.87。2.4后期成像所用软件为TDSoft的《工程CT》，该软件有模块化设计、文件格式要求清晰、处理速度快等优点。软件共有数据输入、射线追踪、速度反演三个主模块和正交性分

5、析一个辅助模块组成。最后通过网格化、成图、导出DXF格式等多个步骤的处理，最终得到混凝土声波CT波速反演图。63.实际工程中的应用3.1工程介绍铜陵长江公路大桥桥型为预应力钢筋混凝土双塔索面斜拉桥，主桥总长1152m，80+90+190+432+190+90+80(m)的7孔连续布置，由主跨432m的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥和连续T型刚构的边跨所组成。该桥桥塔采用H型门式结构，箱形断面，塔高153.65m。斜拉索为扇形布置，每个索面有26对索，索距8m。主梁为预应力混凝土梁式结构，桥宽23m，梁高2m。我们于2009年12月份对该桥变截面梁段I-I断面横隔板混凝土进行声波CT检测测试（如图

6、2所示）。图2铜陵长江公路大桥桥型布置图(单位：dm)3.2检测结果分析通过现场SRS64道声波仪采集数据，采样间隔为10微秒,运用CT软件处理，得到3幅铜陵长江公路大桥变截面梁段I-I断面横隔板混凝土声波CT波速反演图。下面对横隔板混凝土声波CT反演图进行简单分析。63.2.1横隔板1混凝土声波CT反演图分析图6横隔板1混凝土声波CT反演图与取芯照片声波CT反演图测试结果表明，横隔板1混凝土平均波速达到3.88km/s，变异系数为0.205，混凝土质量较差；距横隔板1距右腹板5.0-7.0m,离底板0.5-1.5m范围。存在较大面积低波速区域，低波速区域的面积为2.0m2,波速低于4.0km

7、/s。混凝土质量相对较差，对桥梁结构局部有一定影响。选取横隔板1低波速区域进行钻芯验证,芯样结果表明和声波CT反演图所测结果一致。芯样1：位于横隔板1上,距右腹板(下游侧)5.6m,距底板上边缘1.0m，芯样规格为φ73*120mm，芯样完整,表面气孔较多，无钢筋，混凝土强度代表值为56.4MPa。3.3.2横隔板2混凝土声波CT反演图分析图7横隔板2混凝土声波CT反演图与取芯照片6声波CT检测结