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丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

论述超声波检测混凝土不密实区和空洞

摘要：本文作者对超声波检测混凝土不密实区和空洞进行了分析，并结合自

己的工作认识,从超声检测原理、方法出发,阐述了构件不密实区空洞检测的数据

处理技术,具有一定的参考意义。

关键词：超声法;混凝土缺陷;检测

1超声波检测混凝土缺陷的基本原理

采用超声脉冲波检测混凝土结构缺陷的基本原理是,利用脉冲波在技术条件

相同(指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间

(或速度)、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化,来判定混凝土的缺陷。由

于超声脉冲波传播速度的快慢,与混凝土的密实程度有直接关系,对于原材料、配

合比、龄期及测试距离一定的混凝土来说,声速高则混凝土密实,相反则混凝土不

密实。当有空洞或裂缝存在时,便破坏了混凝土的整体性,超声脉冲波只能绕过裂

缝或空洞传播到接收换能器,因此传播路程增大,测得的声时必然偏长或声速降

低。另外,由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率,脉冲波在混凝土中传播

时,遇着蜂窝、空洞或裂缝等缺陷,便在缺陷界面发生反射和散射,声能被衰减,其中

频率较高的成分衰减更快,因此接收信号的波幅明显降低,频率明显减小或者频率

谱中高频成分明显减少。再者经缺陷反射或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波

信号之间存在声程和相位差,叠加后互相干扰,致使接收信号的波形发生畸变。根

据以上原理,可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合分析、判别其缺陷

的位置和范围,或者估算缺陷的尺寸。

2超声波在混凝土结构无损检测中的应用

土木工程无损检测技术有助于评估新旧建筑物的稳定性和整体性，能够对新

旧建筑物整体或部分作质量状态监视，能够用来估计建筑材料和结构的性质和性

能。

2.1超声波对混凝土裂缝深度的检测

由于施工不慎混凝土未捣实、施工中因温度变形和干燥收缩、早期施工过载

以及混凝土承载后产生的受力损伤等都会形成裂缝，利用超声仪可以检测出上述

裂缝的开展深度及以后的开展情况，其所用的方法主要包括双面检测法和单面检

测法。

2.1.1双面检测法。双面检测法是当构件截面不大，而构件的两个侧面都能

安放探头(发射探头、接收探头)时，直接探测裂缝的一种方法。如图1所示，探

头分别置于1、2、3、4、5、6各对跨缝点。当发射、接收探头在构件两侧面相

对位置移动时，测出不同位置的声波传播时间，量得声路的长度(各测点到裂缝

截面边缘的水平距离)，从b-t关系曲线的突然转折处，即时间从变化转为平稳的

过渡点，就是所要测的裂缝深度A。然而在通常的工程结构中很少有满足上述条

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

件的，因而此种方法虽简单，但具体操作时却不一定可行。

2.1.2单面检测法。单面检测法是当构件的截面很大或只有开裂的一个表面

能够安放探头时沿面检测裂缝的一种方法。公路桥梁上的主梁裂缝由于条件的限

制，其探测基本上也以单面法为多。对于单面检测法，最常用的方法要算tc—to

法和BS4408标准方法，另外的方法还包括表面波的传播声时测量裂缝深度、利

用超声波首波相位变化的方法检测裂缝深度、冲击回波法检测裂缝深度等，这里

主要介绍一下tc—to法。如图2所示，首先在裂缝附近完好的表面，选择一定的

长度工作为校准距离，设这段距离为2a，在这段距离的两端安放探头，测出声

波通过2a的时间为tc，再将发射与接收探头安放在裂缝两侧，并使两个探头至

裂缝的距离都为a，