表面波法检测混凝土裂缝深度

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1、升拓技术—表面波法检测混凝土裂缝深度升拓资料库—X—混凝土检测06走进升拓感受未来sensingthefuture表面波法检测混凝土裂缝深度（四川升拓检测技术有限责任公司，四川成都610045）摘要：目前检测混凝土裂缝的方法林林种种，我公司研发了一种创新裂缝深度探测技术（简称“表面波法”）。该方法采用冲击弹性波中的瑞利波（表面波的一种）的衰减特性来测试混凝土构造物中的裂缝深度。该方法测试范围大，受充填物、钢筋、水分的影响小，特别适合测试较深的裂缝。关键词：表面波法，混凝土裂缝检测，升拓技术，冲击弹性波话说在目前

2、检测混凝土裂缝的方法林林种种，如“相位反转法”“传播时间差法”的标准方法，这两种类型的方法都利用传播的波的初动成分（到达时间或者是初始相位）。尽管在金属探伤技术中有广泛应用，但在测试混凝土裂缝时，却会遇到很大的困难比如：接触面/充填物的影响、接受信号能量的影响和初始波成分（类型）不明的影响。针对现有技术的不足，我们开发了一种新的裂缝深度探测技术（简称“表面波法”）。该方法采用冲击弹性波中的瑞利波（表面波的一种）的衰减特性来测试混凝土构造物中的裂缝深度。该方法测试范围大，受充填物、钢筋、水分的影响小，特别适合测试

3、较深的裂缝。那么我们从冲击弹性波这点开始说吧。冲击弹性波的产生当某处物质粒子离开平衡位置，即发生应变时，该粒子在弹性力的作用下发生振动，同时又引起周围粒子的应变和振动，这样形成的振动在弹性介质中的传播过程称为“弹性波”；而通过机械冲击在对象材料中产生的弹性波，又称为冲击弹性波。冲击弹性波的产生一般有两种方法，即外力击打产生和由物体内部破损产生。打击产生冲击弹性波冲击锤打击或刚球落下是最一般的激振方式。1028-68611518四川升拓检测技术有限责任公司升拓技术—表面波法检测混凝土裂缝深度升拓资料库—X—混凝土

4、检测06走进升拓感受未来sensingthefuture打击产生弹性波改变打击锤，可以产生不同频率特性的冲击弹性波。一般来讲，小的硬质锤可产生高频的弹性波。相反大的硬质锤可产生低频的弹性波，即与锤和打击对象的接触时间有[6]明显的关系。钢球打击时，刚球和混凝土的接触时间Ts可以近似为：T=0.0043DS其中，Ts是接触时间，单位s；D为刚球的直径，单位m。打击的冲击信号和敲击引起的自由振动频率的关系如下：1.25f=STS（a）冲击过程(b)冲击过程的频率特性冲击信号的频率特性损伤以及冲击弹性波的发生（AE）

5、AE（AcousticEmission的缩写）的意思是“声的发射”，也是一种冲击弹性波。结构物的内部产生破坏现象时，萌生扩展过程中会释放一部分弹性波能量。借用习惯的说法，所以称为“声发射”。实际上，许多声发射的频率非常高，远远超过了人耳所能听到的范围（20-20KHz）,需要用高频率、高灵敏度的传感器才可以检出。AE传感器裂缝进展AE信号的发生、传播和检出AE有以下特征：(1)频率高：混凝土的场合，大多在数百KHz以上；2028-68611518四川升拓检测技术有限责任公司升拓技术—表面波法检测混凝土裂缝深度升

6、拓资料库—X—混凝土检测06走进升拓感受未来sensingthefuture(2)衰减快：衰减快，传播距离一般不超过数米；(3)信号弱、受周边环境影响大。表面波法1)表面波法的基本原理瑞利波是由于P波和S波在媒体边界面上相互作用而形成，其传播速度比S波稍慢，并主要集中的媒体表面和浅层部分，其特性非常适合于探测裂缝的深度。(1)瑞利波在媒体表面受冲击所产生的弹性波中，能量最大，信号采集容易；(2)依存于材料的剪切力学特性，从而对裂缝更为敏感；(3)瑞利波大部分能量主要集中在从表面开始的1倍波长的范围内。瑞利波在传

7、播过程中所发生的几何衰减和材料衰减。可以通过系统补正，而保持其振幅不变。但是，瑞利波在遇到裂缝时，其传播在某种程度上被遮断，在通过裂缝以后波的能量和振幅会减少。因此，根据裂缝前后的波的振幅的变化（振幅比），便可以推算其深度。无衰减较小衰减较大衰减有衰减图“表面波法”的概念2)关键测试技术“表面波法”最早于上世纪60年代被提出，但一直未能得到实用。其原因在于对能量衰减的测试误差较大，为此我们开发了基于“双方向激振技术”的高精度能量衰减测试技术（已获得国家发明专利，专利号：ZL200510021851.5），从而大

8、大提高了“表面波法”的测试精度和实用性。3028-68611518四川升拓检测技术有限责任公司升拓技术—表面波法检测混凝土裂缝深度升拓资料库—X—混凝土检测06走进升拓感受未来sensingthefuture3)表面波法的特点(1)表面波法测试裂缝的范围很大，可达几米，受充填物、水分的影响较小。特别是对贯穿裂缝精度非常高。但该方法属于半理论半经验的方法，理论不是特别严密。(2)对于坝面