超声法检测混凝土缺陷作业指导书

作业指导书 批 准 人： 颁布日期： 实施日期： 审 核： 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 1 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 编 写： 目 录 1 适用范围 . 3 2 检测目的 . 3 3 检测依据 . 3 4 检测设备 . 3 5 抽检数量 . 4 6 检测前准备 . 4 7 检测方法 . 5 8 检测步骤 . 13 9 检测分析处理 . 17 10 检测报告 . 17 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 2 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布 日期： 2008 年 06 月 01 日 超声法检测混凝土缺陷 一、 适用范围 本作业指导书适用于超声法检测混凝土的缺陷。 缺陷检测系指对混凝土内部空洞 和 不密实区的位置 和 范围、裂缝深度、表面损伤层厚度、不同时间浇注的混凝土结合面质量、钢管混凝土中的缺陷进行检测。 二、 检测目的 采用带波形显示功能的超声波检测 仪， 测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度（简称声速），首波幅度（ 简称波幅 ） 和接收 信号主频率（简称主频）等声学参数并根据这些参数及其 相对 变化，判断混凝土中的缺陷情况。 三、 检测依据 超声法检测混凝土缺陷技术规程 CECS21： 2000； 建筑结构检测技术标准 GB/T 50344-2004。 四、 检测设备 超声波检测仪 。 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 3 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 五、 抽检数量 依据建筑结构检测技术标准 GB/T 50344-2004 的 3.3.13 规定的样本最小容量限定值抽检。如下表： 建筑结构抽样检测的最小样本容量 检测批 的容量 检测类别和样 本最小容量 检测批 的容量 检测类别和样 本最小容量 A B C A B C 2 8 2 2 3 501 1200 32 80 125 9 15 2 3 5 1201 3200 50 125 200 16 25 3 5 8 3201 10000 80 200 315 26 50 5 8 13 10001 35000 125 315 500 51 90 5 13 20 35001 150000 200 500 800 91 150 8 20 32 150001 500000 315 800 1250 151 280 13 32 50 500000 500 1250 2000 281 500 20 50 80 - - - - 注：检测类别 A适用于一般施工质量的检测，检测类别 B适用于结构质量或性能的检测，检测类别 C适用于结构或性能的严格检测或复检。 六、 检测前准备 6.1收集资料 了解工程概况，结构型式， 成型工艺等情况， 收集 施工组织设计 施工日志 等相关工程资料。 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 4 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 6.2制定检测方案，确定设备 6.2.1 检测方案内容 工程概况，检测方法及其依据，抽样 方案，测点的布置 方法，测点间距，所需的机械或人工配合，试验周期 等 。 6.2.2检测所需仪器设备 超声波检测仪、换能器、电源线、盒尺等。 七、 检测方法 7.1裂缝深度检测 7.1.1 平面检测法 当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度又不大于500mm 时，可采用 单 面平测法。平测时应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按 跨 缝和不跨裂缝布置测点（布置测点时应避开钢筋的影响）进行检测，其检测步骤为： （ 1）不跨缝的声时测量：将 T 和 R 换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距 l 等于 100、 150、 200、 250mm ，分别读取声时值（ ti），绘制“时 距”坐标图，或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程： 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 5 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 li=a+bti 每测点超声波实际传播距离 li=l +|a| 式中： li 第 i 点的超声波实际传播距离（ mm）； l 第 i 点的 R、 T 换能器的内边缘间距（ mm）； a “时 距”图中 l轴的截 距或回归直线方程的常 数项 （ mm）。 不跨缝平测的混凝土声速值为： V=（ ln - l1） /（ tn-t1） （ km/s） （ 1） 或 V=b（ km/s） （ 2） ln、 l1 第 n点和第 1点的测距； tn、 t1 第 n 点和第 1 点读取的声时值（ us） b 回归系数 （ 2）跨缝的声时测量 将 T、 R 换能器分别置于以裂缝为对称的两侧， l取 100、 150、200mm 分别读取声时值 ti0， 同时观察首波相位的变化。 （ 3）平测法检测，裂缝深度应按下式计算： 1)/(2 20 iiici lVtlh (3) ni cihc hnm 1/1 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 6 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 式中： li 不跨缝平测时第 i 点的超声波实际传播距离（ mm）； hci 第 i 点计算的裂缝深度值（ mm）； 0it 第 i点跨缝平测时的声时值（ us）； mhc 各测点计算裂缝深度的平均值（ mm）； n 测点数； （ 4）裂缝深度的确定 跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，可用该测距及两个相邻的测量值按式（ 3）计算 hci值，取此三点 hci的平均值作为该裂缝的深度值（ hc） 跨缝测量中如难于发现首波反相，则以不同测距按式（ 3）、式（ 4）计算 hci及其平均值 mhc。将各测距 Li与 mhc相比较，凡测距Li小于 mhc和大于 3mhc， 应剔除该组 数据，然后取余下 hci的平均值，作为该裂缝的深度值 hc。 7.1.2 双面斜测法 当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试 表面时，可采用双面穿透斜测法检测。测点布置如下图，将 T、 R 换能器分贝置于两测试表面对应测点 1、 2、 3的位置，读取相应声时值 ti、波幅值 Ai及主频率if。 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 7 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6平面图1 2 3 4 5 6立面图1234 裂缝深度判定：当 T、 R换能器的连线通过裂缝，根据波幅、声时和主频的突变，可以判定裂缝深度以及是否在所处断面内贯通。 7.1.3 钻孔对测法 钻孔对测法适用于大体积混凝土，预计深度在 500mm以上的裂缝检测。 被检测混凝土应允许在裂缝两侧钻测试孔。 所钻测试孔应满足下列要求 ： 孔径应比所用换能器直径大 5 10mm； 孔深应不小于比裂缝预计深度 深 700mm。经测试如浅于裂缝深度，责应加深钻孔； 对应的两个测试孔（ A、 B），必须始终位于裂缝两侧，其轴线应保持平行； 两个对应测试孔的间距宜为 2000mm，同一检测对象各对测孔河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 8 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混 凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 间距应保持相同； 孔中粉末碎屑应清理干净； 如 下 图，宜 在 裂缝一侧多钻一个孔距相同但较浅的孔，通过 B、C 两孔测试无裂缝混凝土的声学参数。 平面图 1 - 1 剖 面 图ABCc 裂缝深度检测应选用频率为 20 60kHz 的径向振动式换能器。 测试前应先向孔中注满清水，然后将 T、 R换能器分别置于裂缝两侧的对应孔中，以相同高程等间距（ 100 400mm）从上到下同步移动，逐点读取声时、波幅和换能器所处的深度。 以换能器所处深度（ h）与对应的波幅值（ A）绘制 h-A 坐标图。随换能器位置的下移，波幅逐渐增大，当换能器下移至某一位置后，波幅达到最大并基本稳定，该位置所对应的深度是裂缝深度值 hc。 7.2不密实区和空洞检测 7.2.1 测试方法选择 根据被测构件时间情况，选择布置换能器。 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导 书 第 9 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 当 构件具有两对互相平行的测试面时，可采用对测法。在测试部位两对互相平行的测试面上，分别画出等间距的网格（网格间距：工 业与名用建筑为 100 300mm，其它大型结构物可适当放宽），并编号确定对应的测试位置。 当构件只有一对相互平行的测试面时，可采用对测和斜测相结合的方法。在测位 两个相互平行的测试面上分别画出网格线，可在对测的基础上进行交叉斜测。 当测距较大时，可采用钻孔或预埋管测法。在测位预埋声测管或钻出竖向测试孔，预埋管内径或钻孔直径宜比换能器直径大 5 10mm，预埋管或钻孔间距宜为 2 3m，其深度可根据测试需要确定。检测时可用两个径向振动式换能器分别置于两测孔中进行测试，或用一个径向振动式与一个厚度振动式换能器，分别置于测孔中和平行于测孔的侧面进行测试。 7.2.2 数据处理 测位混凝土声学参数的平均值（xm）和标准差（xs）应按下式计算： nxm ix / )1/()( 22 nmnxs xx 式中 iX-第 i点的声学参数测量值； 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 10 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 n -参与统计的测点数。 7.3 混凝土结合面质量的检测 7.3.1 测点的布置 hc 使各测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位。 各 对 T-R1和 T-R2换能器连线的倾斜角测距应相等。 测点的间距视构件尺寸和结合面外观质量情况而定，宜为 100 300mm。 7.3.2按布置好的测点分别测出各测点的声时、波幅和主频道。 7.3.3数据处理及判断 将同一测位各测点声速、波幅和主频道分别进行统计和测定。 当测点数无法满足统计法判断时，可将 T-R2的声速、波 幅等声学参数与 T-R1进行比较，若 T-R2的声学参数比 T-R1显著低时，则该点可判断为异常测点。 当通过结合面的某些测点的数据被判为异常，并查明无其他因素影响，可判定混凝土结合面在该部位结合不良。 7.4混凝土结合面质量检测 测试前应查明结合面的位置及走向，明确被测部位及范围，构件河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 11 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 的被测部位应具有使声波垂直或斜穿结合面的测试条件。 7.4.1 测点布置 （ 1） 使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位； （ 2） 各对 T-R1（声波传播不经过结合面）和 T-R2（声波传播经过结合面）换能器连线的倾斜角测距应相等； （ 3） 测点的间距视构件尺寸和结合面外观质量情况而定，宜为 100300mm. 7.4.2 按布置好的测点分别测出各点的声时、波幅和主频率。 7.5表面损伤层检测 检测时，根据构件的损伤情况和外观质量选取有代表性的部位布置测位；构件被测表面应平整并处于自然干燥状态，且无接缝和饰面层。 7.5.1测点布置 表面损伤层检测宜选用频率较低的厚度振动式换能器 测试时 T 换能器应耦合好，并保持不动，然后将 R 换能器依次耦合在间距 30mm 测点位置上，读取相应的声时值，并测量每次 T、 R 换能器内边缘之间的距离。每一测位的测点数不得少于 6个，当损伤层河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 12 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日 期： 2008 年 06 月 01 日 较厚时，应适当增加测点数。 当构件损伤厚度不均匀时，应适当增加测位数量。 7.6 钢管 混凝土缺陷检测 7.6.1检测方法 钢管混凝土检测应采用径向对测的方法； 应选择钢管与混凝土胶结良好的部位布置测点； 布置测点时，可先测量钢管实际周长，再将圆周等分，在钢管测试部位画出若干根母线和等间距的环向线，线间距宜为 150 300mm； 检测时可先作径向对测，在钢管混凝土每一环线上保持 T、 R 换能器连线通过 圆心，沿环向测试，逐点读取声时、波幅和主频； 对于直径较大的钢管混凝土，也可采用预埋声测管的方法检测。 八、 检测步骤 8.1现场检测 准备 搜集工程相关的资料。 复核 方案计算所得的测点间距等相关 测试用到的 数据 ，然后进一步完善测试方案。 根据测试方案 及现场情况布置 测点 ，并做好标记 。 同时，准备好所用的仪器、设备、工具等。检查校对仪器， 换能器必须有良好的耦合状态 ，保证检测数据的准确。 测位混凝土表面应清洁、平整，必要时可用砂轮磨平或用高强河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 13 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 度的快凝砂浆抹平。抹平砂浆必须与混凝土粘结良好 。 每对测点的连线尽量不要与附近的钢筋轴线平行，如无法避免， 应使两个换能器连线与该钢筋的最短距离不小于超声测距的 1/6。 混凝土处于自然干燥状态。 8.2现场 检测 按照 事先制定好的 检测方案的 开展 现场检测工作 。 8.2.1开机 用仪器专配的连接电缆分别将发射换能器和接收换能器与主机的 “ 发射 ” 接口和 “ 接收 ” 接口相连。 检查电源是否为 220V，然后 打开 检测仪器 。 8.2.2 现场测试 将 发射和接收 换能器耦合在测点上，两个探头须垂直于构件的表面且探头轴心应该在一条直线上。 打开仪器后，按【 2】键进入检测界面，按【 1】键进行参数设置，需要调整参数为：测距 ， 设置完毕后，按【返回】键存盘、返回主界面。 按【采样】键进行采样，按【采样】键停止采样，按【确定】键数据存盘；重复此过程至一测试面检测完毕。 河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 14 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 8.3成果保存与输出 8.3.1成果保存 将测试结果存储于仪器中，以便进行后续处理和存档。 8.3.2文件传输 将仪器存储的文件传输到计算机上进行备份或分析处理 8.4检测过程中的注意事项 8.4.1 安全事项 仪器及换能器应轻拿轻放，避免与硬物碰撞；如声测管为钢管时还应注意避免信号线与管口摩擦，以免划伤信号线。现场检测人员应注 意安全，有危险可能发生时应采取相应保护措施或停止作业。 现场指挥以仪器操作员为主。辅助人员应听从仪器操作员安排。 现场检测应注意文明施测，检测现场应注意安全。 8.4.2 仪器操作注意事项 超声检测分析仪可自动判读首波；首波一般朝下；当仪器不能自动判读首播或自动判读有误时，当采用游标操作，手动判读首波；“上、下、左”键可调整游标，手动判定声时、波幅读数显示在检测河 北 博 瑞 建 工 技 术 有 限 公 司 作业指导书 第 15 页 共 17 页 第 A 版 第 0 次 修订 主题： 超声法检测混凝土缺陷 颁布日期： 2008 年 06 月 01 日 主窗口游标数据区。 “ +、 -”键可调整波形大小，必要时可对波形进行放大或缩 小处理； 仪器连接完毕后，应核对端口与换能器是否接对；严禁发射与 接收接反； 数据采集过程中，数据存盘时，仪器会发出“嘟”的一声，证明