第6章声波测试技术与声发射监测技术VIP

1、.第第 6 6 章章无损检测技术无损检测技术.本章主要内容本章主要内容.概述定义定义研究对象研究对象工程背景工程背景研究目的研究目的研究内容研究内容.波动与振动波动与振动 在空间某处发生的扰动，以一定的速度由近及在空间某处发生的扰动，以一定的速度由近及远地传播，这种传播着的扰动称为波动。远地传播，这种传播着的扰动称为波动。 波动中介质各质点并不随波前进，只是在各自波动中介质各质点并不随波前进，只是在各自的平衡位置附近往复运动。这种运动称质点的振动的平衡位置附近往复运动。这种运动称质点的振动（机械振动）。（机械振动）。名名 称称频率范围（频率范围（Hz）次声波次声波02101可闻声波可闻声波21

2、012104超声波超声波21041010特超声波特超声波1010声声 波波 声波是在介质中传播声波是在介质中传播的机械波，依据波动频的机械波，依据波动频率的不同，声波可分为率的不同，声波可分为次声波、可闻声波、超次声波、可闻声波、超声波、特超声波。声波、特超声波。.声波发射声波发射系统向被系统向被测介质发测介质发射声波射声波声波在介质声波在介质( (被测对象被测对象) )中传播中传播, ,介质的几何特介质的几何特征、内部结构、力学征、内部结构、力学性能对声波进行调制性能对声波进行调制声波接收声波接收系统接收系统接收经介质传经介质传播的声波播的声波声波记录和声波记录和分析系统分析系统依据声学参数

3、和波形依据声学参数和波形的变化，对介质特性的变化，对介质特性进行工程解释进行工程解释. 一、波动类型一、波动类型 1. 纵波纵波（Longitudional Wave） 质点振动方向与波的传播方质点振动方向与波的传播方向一致时称为向一致时称为纵波纵波。 .6-1 声波的传播规律声波的传播规律 2. 横波横波（Shear Wave，简称，简称S波，又称作波，又称作Transverse wave，简，简称称T波，也称为切变波或剪切波）波，也称为切变波或剪切波） 质点振动方向与波的传播方向垂直时称为质点振动方向与波的传播方向垂直时称为横波横波。 .6-1 声波的传播规律声波的传播规律 3. 表面波（

4、表面波（Surface Wave ） 沿介质表面传播，波动振幅随深度增加而迅速衰减的波称为沿介质表面传播，波动振幅随深度增加而迅速衰减的波称为表面波表面波(R波，瑞利波波，瑞利波)。表面波质点振动的轨迹是椭圆形。表面波质点振动的轨迹是椭圆形,长轴垂长轴垂直于传播方向直于传播方向,短轴平行于传播方向。短轴平行于传播方向。.6-1 声波的传播规律声波的传播规律 各种类型波的比较各种类型波的比较 波类型波类型质点振动特点质点振动特点传播介质传播介质别别 名名纵纵 波波质点振动方向质点振动方向平行于平行于传传播方向。播方向。固、液、固、液、气体介质气体介质P波、波、 L波、波、初至波疏密波初至波疏密波

5、横横 波波质点振动方向质点振动方向垂直于垂直于传传播方向。播方向。固体介质固体介质S波、次波波、次波剪切波剪切波表面波表面波质点作质点作椭圆运动椭圆运动, ,椭圆长椭圆长轴垂直于传播方向轴垂直于传播方向, ,短轴短轴平行于传播方向。平行于传播方向。固体介质固体介质.6-1 声波的传播规律声波的传播规律 二、波的反射与透射二、波的反射与透射 斯奈尔定律：斯奈尔定律：221122111sinsinsinsinsinsspppVVVVV .6-1 声波的传播规律声波的传播规律 第一临界角第一临界角： 第二临界角第二临界角： 21221arcsinsinarcsinppppVVVV I 21221ar

6、csinsinarcsinspspVVVV II90.6-1 声波的传播规律声波的传播规律n平面波垂直入射时平面波垂直入射时n反射系数反射系数n透射系数透射系数1221 10221 1AVVnAVV21 101 1222AVTAVV10.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 弹性波在岩体中的传播速度与岩体的种类、弹性参弹性波在岩体中的传播速度与岩体的种类、弹性参数、结构面、物理力学参数、应力状态、风化程度和含数、结构面、物理力学参数、应力状态、风化程度和含水量等有关，具有如下规律：水量等有关，具有如下规律： (1) 弹性模量降低时，岩体声波速度也相应的下降。弹性模量降低时，岩体声波

7、速度也相应的下降。 (2) 岩石越致密，岩体声速越高。岩石越致密，岩体声速越高。 (3) 结构面的存在，使得声速降低，并形成各向异性。结构面的存在，使得声速降低，并形成各向异性。 (4) 岩体风化程度大则声速低。岩体风化程度大则声速低。 (5) 压应力方向上声波速度高。压应力方向上声波速度高。 (6) 孔隙率孔隙率n大，则波速低。大，则波速低。 (7) 密度高、单轴抗压强度大的岩体波速高。密度高、单轴抗压强度大的岩体波速高。.6-2 声波探测技术声波探测技术一、声波探测仪器设备一、声波探测仪器设备 岩体声波探测的全过程是声波发射、传播及接收显示，其相应的岩体声波探测的全过程是声波发射、传播及接

8、收显示，其相应的仪器有仪器有发射换能器发射换能器、接收换能器接收换能器和和声波仪声波仪。 1声波换能器声波换能器 .6-2 声波探测技术声波探测技术 . 一发双收换能器一发双收换能器 11引出电缆引出电缆 22发射振子发射振子 33联合体联合体 44接收振子接收振子1 1 5 5接收振子接收振子2 2.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用FS1FS2ttlv BC段混凝段混凝土的声速土的声速.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用n换能器的性能指标n扩散角扩散角n品质因数品质因数n频带宽度频带宽度sinKD2cmlbZQZ Z0mffQ.6-2 声波探测技术及其应用声波探

9、测技术及其应用 2. 声波仪声波仪 声波仪的主要部件声波仪的主要部件是发射机和接收机，是发射机和接收机，发射机的作用是向探发射机的作用是向探头输出一定频率的声头输出一定频率的声脉冲，接收机的功能脉冲，接收机的功能是将接收探头收到的是将接收探头收到的微小信号放大，并在微小信号放大，并在示波器上显示或以数示波器上显示或以数字的形式显示。字的形式显示。.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 二、测试技术二、测试技术 1换能器的布置方法换能器的布置方法 (1) 穿透法穿透法。 发射探头和接收探头放发射探头和接收探头放置在介质相对两个面上，置在介质相对两个面上，根据声波穿透介质后波速根据声波

10、穿透介质后波速和能量的变化来判断介质和能量的变化来判断介质的质量。的质量。.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 (2) 反射法反射法 它是换能器向介质发它是换能器向介质发射声波，波动沿发射方射声波，波动沿发射方向传播到介质的底面后，向传播到介质的底面后，被反射回来再由换能器被反射回来再由换能器接收，根据反射波传播接收，根据反射波传播的时间和显示的波形来的时间和显示的波形来判断介质内部的缺陷和判断介质内部的缺陷和材料性质的方法。材料性质的方法。 结构混凝土厚度检测，结构混凝土厚度检测，基桩完整性检测。基桩完整性检测。 .6-2 声波探测技术声波探测技术 (3) 剖面法剖面法 又称沿

11、面法，发射换能器发射纵波通过一定角度入射到介质又称沿面法，发射换能器发射纵波通过一定角度入射到介质中，被转换成面波，通过对其特性的测定来判断介质的缺陷和材中，被转换成面波，通过对其特性的测定来判断介质的缺陷和材料的性能。若发射换能器和接收换能器同时放入一个钻孔时，即料的性能。若发射换能器和接收换能器同时放入一个钻孔时，即为单孔测井。为单孔测井。.6-2 声波探测技术声波探测技术 2测试要求（注意事项）测试要求（注意事项） (1) 测试地点的选择。测试地点的选择。 (2) 对测孔的要求。对测孔的要求。 (3) 表面处理。表面处理。 (4) 耦合剂。耦合剂。 (5) 探测频率的选择。探测频率的选择

12、。 测试岩石、混凝土类介质时，测试岩石、混凝土类介质时，频率一般为频率一般为20kHz，最高不超过，最高不超过100kHz。.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 三、声波测试在岩体中的应用三、声波测试在岩体中的应用 1. 围岩松弛带测试围岩松弛带测试 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用n .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 2利用弹性波测试评价岩体强度和完整性程度利用弹性波测试评价岩体强度和完整性程度 测定岩块及一定区域内岩体的波速，计算岩体的完

13、整性系数或测定岩块及一定区域内岩体的波速，计算岩体的完整性系数或称龟裂系数：称龟裂系数： Cm是岩体分类中常用指标之一，也用于评价岩体完整性是岩体分类中常用指标之一，也用于评价岩体完整性: Cm0.75 完整完整 Cm=0.750.55 较完整较完整 Cm=0.550.35 较破碎较破碎 Cm=0.350.15 破碎破碎 Cm0.15 极破碎极破碎2 cmmVVC.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 3岩体力学参数测定岩体力学参数测定 通过测定岩体纵横波速度，根据岩体纵横波速与弹性通过测定岩体纵横波速度，根据岩体纵横波速与弹性模量、泊松比的关系模量、泊松比的关系计算计算出弹性模量

14、和泊松比。出弹性模量和泊松比。 通过测出现场岩体和室内试块的弹性波波速及抗压和通过测出现场岩体和室内试块的弹性波波速及抗压和抗拉强度，可抗拉强度，可估算估算岩体的抗压和抗拉强度：岩体的抗压和抗拉强度： 5 . 15 . 1mttmmccmCC 22mttmmccmCC .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 4. 测定测定张开张开裂隙的延伸深度裂隙的延伸深度.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 5声波测井声波测井 作用作用：查明地层层位，构造和破碎：查明地层层位，构造和破碎带情况，基岩风化程度和风化深带情况，基岩风化程度和风化深度，各地层的物理力学参数等度，各地层的物

15、理力学参数等. 探测方法探测方法：“单孔高差同步法单孔高差同步法”。 注意：发射和接收接触器之间的净注意：发射和接收接触器之间的净距离距离l应满足应满足 岩岩水水pBApvlllvl .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 .结构混凝土的抗压强度与超声波在混凝土中的传播参数（声速、结构混凝土的抗压强度与超声波在混凝土中的传播参数（声速、衰减等）之间的相关关系是超声脉冲检测混凝土强度方法的基础。衰减等）之间的相关关系是超声脉冲检测混凝土强度方法的基础。1.1.超声波检测主要是测量超声波在混凝土当中的传播速度；超声波检测主要是测量超声波在混凝土当中的传播速度； 2.2.超声波在介质中传

16、播时，遇到不同界面，将产生反射、折射、绕射、超声波在介质中传播时，遇到不同界面，将产生反射、折射、绕射、衰减等现象，从而使传播的声时、波形、频率等发生相应变化，测定衰减等现象，从而使传播的声时、波形、频率等发生相应变化，测定这些规律的变化，便可得到材料的某些性质与内部构造情况；这些规律的变化，便可得到材料的某些性质与内部构造情况；定义定义工作原理工作原理四、声波测试在混凝土结四、声波测试在混凝土结构中的应用构中的应用1检测混凝土强度检测混凝土强度.超声波探伤仪超声波探伤仪超声波测厚仪超声波测厚仪声时声时 距离距离 声速声速 波形波形.)21)(1 ()1 (Ev计算公式计算公式对于混凝土，其密

17、度和泊松比通常不会随其强度而明显对于混凝土，其密度和泊松比通常不会随其强度而明显变化。如果已知超声波传播的速度，可以利用上式推断变化。如果已知超声波传播的速度，可以利用上式推断混凝土的弹性模量，再通过混凝土弹性模量与混凝土强混凝土的弹性模量，再通过混凝土弹性模量与混凝土强度的关系，就可以对混凝土的强度性能做出评价。度的关系，就可以对混凝土的强度性能做出评价。. （1）测区超声波传播速度测区超声波传播速度 v=l/tm 其中其中tm=（t1+t2+t3)/3 式中式中 ： v为测区声速值，为测区声速值，l为超声测距，为超声测距，t t为声时值。为声时值。 当在试件混凝土的浇筑顶面或底面测试时，声

18、速值应作修正，即当在试件混凝土的浇筑顶面或底面测试时，声速值应作修正，即vu=v 其中：其中：为超声测试面修正系数。为超声测试面修正系数。 在混凝土浇灌顶面及底面测试时，在混凝土浇灌顶面及底面测试时，=1.034。 在混凝土侧面测试时，在混凝土侧面测试时，=1.0 。 （2）由试验量测的声速，按由试验量测的声速，按f fcucuv v曲线求得混凝土强度换算值。曲线求得混凝土强度换算值。 利用超声声速对混凝土强度进行大致判断的参考数据利用超声声速对混凝土强度进行大致判断的参考数据声速（声速（m/s）45003500450030003500200030002000混凝土质量混凝土质量优优好好不佳或

19、有问题不佳或有问题差差很差很差数据处理数据处理.检测过程无损于材料和结构构件的性能检测过程无损于材料和结构构件的性能；重复或复核检测方便，检测方法具有良好的重复性；重复或复核检测方便，检测方法具有良好的重复性；具有检测混凝土均匀性和内部缺陷的功能，可以将混具有检测混凝土均匀性和内部缺陷的功能，可以将混凝土的强度评定和内部缺陷评定有机的结合；凝土的强度评定和内部缺陷评定有机的结合；直接在结构物上进行检测并推定其实际的强度；直接在结构物上进行检测并推定其实际的强度；在有些情况下，其他非破损检测方法无法获取在有些情况下，其他非破损检测方法无法获取混凝土的质量和强度信息，超声法有其特殊性。混凝土的质量

20、和强度信息，超声法有其特殊性。特点特点.1、开始测试前，利用标准棒对仪器进行校准。开始测试前，利用标准棒对仪器进行校准。2、通常在通常在50100kHz范围内选择超声波发射频率。范围内选择超声波发射频率。3、测试时必须保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合（防止空气进测试时必须保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合（防止空气进入），并利用黄油或凡士林等耦合剂，以减少声能的反射损失。入），并利用黄油或凡士林等耦合剂，以减少声能的反射损失。4、一般尽可能选择在构件的侧面选择测区，避免浇筑面的不平整。一般尽可能选择在构件的侧面选择测区，避免浇筑面的不平整。5、每一试件上相邻测区间距不大于每一试件上相

21、邻测区间距不大于2m。6、每个测区内应在相对测试面上对应布置每个测区内应在相对测试面上对应布置三个三个测点，相对面上对应的辐射测点，相对面上对应的辐射和接受换能器应在同一轴线上。和接受换能器应在同一轴线上。7、必须要对超声检测结果进行标定，也即是必须预先建立超声声速与混凝必须要对超声检测结果进行标定，也即是必须预先建立超声声速与混凝土强度的关系。土强度的关系。8、超声法一般不单独用来检测混凝土的强度。超声法一般不单独用来检测混凝土的强度。注意事项注意事项.例题n采用超声法进行构件混凝土密实性检测，经过计算得到的声采用超声法进行构件混凝土密实性检测，经过计算得到的声速数据如下表速数据如下表1 1

22、所示，请根据表所示，请根据表2 2所提供的所提供的11值分析判断是否值分析判断是否存在异常测点？如果有请将它们一一找出来。存在异常测点？如果有请将它们一一找出来。 测点 声速(km/s) 测点声速(km/s)测点声速(km/s)14.5694.55174.5324.47104.49184.6234.45114.46194.5244.49124.23204.2554.63134.32214.3264.54144.49224.5674.57154.48234.4784.48164.51244.45.例题n表表2 2n解：解：n(1)24(1)24个测点声速平均值、标准差：个测点声速平均值、标准差：

23、 n2022242611.651.691.731.77skmvmiiv/48.4241241skmmvsiviv/10.0124)(2412.例题nN=24，查表，查表2得得1=1.73n声速异常值判定值声速异常值判定值nv0=mv-1Sv=4.48-1.730.10=4.31km/sn比较得比较得v12=4.23km/sv0=4.31km/s，v20=4.25km/sv0=4.31km/s，故测点故测点12和测点和测点20为异常测点。为异常测点。n(2)剔除该剔除该2个测点后，继续计算剩余个测点后，继续计算剩余22个测点的声速平均值、标个测点的声速平均值、标准差：准差：skmvmiiv/50

24、. 4221221skmmvsiviv/08.0122)(2212.例题nN=22，查表，查表2得得1=1.69n声速异常值判定值声速异常值判定值nv0=mv-1Sv=4.50-1.690.08=4.36km/sn比较得比较得v13=4.32km/sv0=4.36km/s，v21=4.32km/sv0=4.44km/s，故再无异，故再无异常值。常值。.混凝土强度非破损检测方法的比较混凝土强度非破损检测方法的比较检测方法简便与操作性准确性检测范围检测速度检测成本回弹法回弹法很好很好一般一般较宽较宽快快很低很低超声法超声法好好较差较差一般一般快快低低超声回弹超声回弹综合法综合法较好较好较好较好较宽

25、较宽较快较快低低钻芯法钻芯法较差较差好好很宽很宽慢慢高高拔出法拔出法一般一般较好较好宽宽中等中等较高较高.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用纵波速度纵波速度经验修正系数经验修正系数反射纵波走时反射纵波走时被检测介质厚度被检测介质厚度 pvkthtkvhp 2结构混凝土厚度检测结构混凝土厚度检测 利用波在两种介质界面上的反射效应测量介质厚度。利用波在两种介质界面上的反射效应测量介质厚度。 采用反射纵波在介质中传播的时间来检测混凝土结构的厚度的采用反射纵波在介质中传播的时间来检测混凝土结构的厚度的计算公式为计算公式为 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 3混凝土中空洞

26、的检测混凝土中空洞的检测 对于混凝土内部大于对于混凝土内部大于10cm的空洞，可以通过测量声波传播时的空洞，可以通过测量声波传播时间的突然变化来判定它的存在，并计算出空洞的尺寸，计算空洞间的突然变化来判定它的存在，并计算出空洞的尺寸，计算空洞半径的公式为半径的公式为 式中式中 直达声路长度；直达声路长度； 有空洞处与无空洞处声波传播时间。有空洞处与无空洞处声波传播时间。 采用平行网格测点，可判定空洞形状、大小和所在部位采用平行网格测点，可判定空洞形状、大小和所在部位.cdtt ,l122 cdttlRlR2.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 4混凝土裂缝检测混凝土裂缝检测 (1

27、) 直接检测直接检测.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 (2) 沿面检测沿面检测 首先在裂缝附近完好的表面处，选择一定长度作为首先在裂缝附近完好的表面处，选择一定长度作为校准距离，设这段距离为校准距离，设这段距离为2d，在这段距离的两端放置换能器，测，在这段距离的两端放置换能器，测出声波通过出声波通过2d的时间为的时间为t0。然后把发射和接收换能器放置于裂缝。然后把发射和接收换能器放置于裂缝的两侧，并使两个探头至裂缝的距离均为的两侧，并使两个探头至裂缝的距离均为d，测得此处的声波传，测得此处的声波传播时间播时间t1，若裂缝与表面，若裂缝与表面正交正交，则有，则有 裂缝深度为裂缝

28、深度为 12021 ttdh20221224)(4tdthd .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 5. 深孔法检验混凝土质量深孔法检验混凝土质量 一般用来检验浇注在地下的大体积构件，如钻孔灌注一般用来检验浇注在地下的大体积构件，如钻孔灌注桩等。在浇注混凝土时埋设测管，测试时将发射和接收桩等。在浇注混凝土时埋设测管，测试时将发射和接收换能器分别放入两根管内，管中充满流动性的油类或水换能器分别放入两根管内，管中充满流动性的油类或水作为耦合剂。两管之间的距离最大不应超过作为耦合剂。两管之间的距离最大不应超过1.5m，以，以1m以内较为适宜，管径应略大于换能器的外径，管子截以内较为适宜

29、，管径应略大于换能器的外径，管子截面积总和应小于桩截面积的面积总和应小于桩截面积的1。以免削弱桩基础，测管。以免削弱桩基础，测管需固定在钢筋骨架上。由于管内径限定了换能器的尺寸，需固定在钢筋骨架上。由于管内径限定了换能器的尺寸，所以必须选择截面较小的环形式换能器。所以必须选择截面较小的环形式换能器。 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 收收.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用.6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用 .6-2 声波探测技术及其应用声波探

30、测技术及其应用 .6-2 声波探测技术及其应用声波探测技术及其应用五、声波测试在桩基完整性检测中的应用五、声波测试在桩基完整性检测中的应用 在灌注桩施工过程中，会产生夹层、空洞、离析以及横在灌注桩施工过程中，会产生夹层、空洞、离析以及横断面缩小和扩大甚至桩身断裂，影响桩基的承载力，将断面缩小和扩大甚至桩身断裂，影响桩基的承载力，将对上部结构产生不利影响，因此需及时了解桩的质量情对上部结构产生不利影响，因此需及时了解桩的质量情况。桩完整性测试也称低应变桩基动测。况。桩完整性测试也称低应变桩基动测。 .六、超声检测影响因素六、超声检测影响因素n 耦合状态：所谓耦合状态：所谓“耦合耦合”，是指让超声

31、波探头和，是指让超声波探头和被测混凝土表面密切接触，尽量避免能量损失。对于被测混凝土表面密切接触，尽量避免能量损失。对于平面探头，虽然探头面和混凝土测试面都是平的，但平面探头，虽然探头面和混凝土测试面都是平的，但是实际上混凝土和探头表面都有无数肉眼无法观察到是实际上混凝土和探头表面都有无数肉眼无法观察到的凹凸，里面存在空气，如果直接进行测试会导致超的凹凸，里面存在空气，如果直接进行测试会导致超声能量被这些表面的凹凸部位中的空气吸收衰减，大声能量被这些表面的凹凸部位中的空气吸收衰减，大大影响超声穿透能力，因此必须采用黄油、凡士林等大影响超声穿透能力，因此必须采用黄油、凡士林等糊状物来填补混凝土测

32、试面与探头接触面之间的空隙，糊状物来填补混凝土测试面与探头接触面之间的空隙，形成良好的耦合。对于柱状径向探头，采用水进行耦形成良好的耦合。对于柱状径向探头，采用水进行耦合，因此柱状径向探头具有水密性的指标要求，合，因此柱状径向探头具有水密性的指标要求，0.4MPa0.4MPa下不允许漏水。下不允许漏水。.六、超声检测影响因素六、超声检测影响因素n钢筋：超声波在钢中的传播速度钢筋：超声波在钢中的传播速度( (纵波声速一般为纵波声速一般为5.9km/s5.9km/s左右左右) )大大高于混凝土大大高于混凝土( (纵波声速一般为纵波声速一般为4.0km/s4.0km/s5.0km/s)5.0km/s

33、)，如果在超声传播路径上或其周围，如果在超声传播路径上或其周围存在钢筋，则会有部分或者大部分超声信号沿着钢筋传存在钢筋，则会有部分或者大部分超声信号沿着钢筋传播而且比在混凝土中传播的信号先到达接收探头，从而播而且比在混凝土中传播的信号先到达接收探头，从而导致检测到的声时值偏小，这叫做导致检测到的声时值偏小，这叫做“视声时视声时”，即实验，即实验观察到的声时，它是受到干扰的不准确的声时。这样会观察到的声时，它是受到干扰的不准确的声时。这样会导致计算出来的声速偏大，增加检测方风险。导致计算出来的声速偏大，增加检测方风险。n水分：水分填充了混凝土中的孔隙，混凝土孔隙中的水分：水分填充了混凝土中的孔隙

34、，混凝土孔隙中的空气被水取代，由于水的超声波速度和阻抗比空气大得空气被水取代，由于水的超声波速度和阻抗比空气大得多，和空气相比，超声波在水中传播的速度大，衰减小，多，和空气相比，超声波在水中传播的速度大，衰减小，因此如果混凝土中的缺陷被水分填充，将会造成超声传因此如果混凝土中的缺陷被水分填充，将会造成超声传播的播的“水短路水短路”，导致缺陷判别的困难。，导致缺陷判别的困难。. 回弹法检测回弹法检测是指以在结构或构件混凝土上测得的回是指以在结构或构件混凝土上测得的回弹值和碳化深度来评定结构或构件混凝土强度的方法。弹值和碳化深度来评定结构或构件混凝土强度的方法。 通常，在对试块试验有疑问时，作为混

35、凝土强度检通常，在对试块试验有疑问时，作为混凝土强度检验的依据之一。验的依据之一。 采用回弹法检测不会对结构和构件的力学性质和承采用回弹法检测不会对结构和构件的力学性质和承载能力产生不利影响，因而被广泛应用于工程验收的载能力产生不利影响，因而被广泛应用于工程验收的质质量检测量检测。 岩体强度的测定岩体强度的测定。.6-3 回弹法检测回弹法检测1. 回弹仪构造回弹仪构造 1弹击杆；弹击杆； 2弹击拉簧；弹击拉簧； 3拉簧座；拉簧座； 4弹击重锤；弹击重锤； 5指针块；指针块； 6指针片；指针片； 7指针轴；指针轴； 8刻度尺；刻度尺； 9导向法兰；导向法兰； 10中心导杆；中心导杆；11缓冲压簧

36、；缓冲压簧； 12挂钩；挂钩；13挂钩压簧；挂钩压簧； 14挂钩销子；挂钩销子；15压簧；压簧； 16调零螺丝；调零螺丝；17紧固螺母；紧固螺母； 18尾盖；尾盖；19帽盖；帽盖； 20卡环；卡环；21密封毡圈；密封毡圈； 22按钮；按钮； 23外壳外壳一、回弹仪一、回弹仪.6-3 回弹法检测回弹法检测2. 工作原理工作原理借助弹击拉簧获得一定冲击动能的弹击锤，通过弹击杆将能借助弹击拉簧获得一定冲击动能的弹击锤，通过弹击杆将能量传送给试件，弹击后又以试件的弹性反应，将回弹能量量传送给试件，弹击后又以试件的弹性反应，将回弹能量通过弹击杆传给弹击锤，于是弹击锤带动指针滑动直至回通过弹击杆传给弹击锤

37、，于是弹击锤带动指针滑动直至回弹能量消失，最后从仪器读尺上读取回弹值。弹能量消失，最后从仪器读尺上读取回弹值。时弹簧的拉伸长度。时弹簧的拉伸长度。重锤反弹位置或回弹重锤反弹位置或回弹弹簧的初始拉伸长度；弹簧的初始拉伸长度； xllxN%100.6-3 回弹法检测回弹法检测 3. 回弹仪的分类回弹仪的分类 按冲击能量分按冲击能量分 重型回弹仪重型回弹仪 30Nm，大型结构物，大型结构物 中型回弹仪中型回弹仪 2.25Nm，10-80cm厚普通混凝土构件厚普通混凝土构件 轻型回弹仪轻型回弹仪 0.75Nm，轻质、低标号、薄壁混凝土，轻质、低标号、薄壁混凝土.6-3 回弹法检测回弹法检测 4. 注意

38、事项：注意事项： (1) 回弹仪必须经过有关检定单位检定，获得检定合回弹仪必须经过有关检定单位检定，获得检定合格证后在检定有效期格证后在检定有效期(一年一年)内使用。内使用。 (2) 现场测试前后，回弹仪须在洛氏硬度现场测试前后，回弹仪须在洛氏硬度HRC=602的标准钢砧上率定。率定时，钢砧应稳固平放在刚度大的标准钢砧上率定。率定时，钢砧应稳固平放在刚度大的混凝土地坪上，回弹仪向下弹击，弹击杆分的混凝土地坪上，回弹仪向下弹击，弹击杆分4次旋转，次旋转，每次旋转每次旋转90，弹击，弹击3次进行回弹值平均。每旋转一次率次进行回弹值平均。每旋转一次率定的回弹平均值应在定的回弹平均值应在802范围内，

39、否则须送检定单位范围内，否则须送检定单位重新检定。累计弹击次数超过重新检定。累计弹击次数超过6000次，或回弹仪的主要次，或回弹仪的主要零件被更换后，应送检定单位重新检定。零件被更换后，应送检定单位重新检定。.6-3 回弹法检测回弹法检测二、回弹值的量测二、回弹值的量测 1. 选样选样。被测试构件和测试部位应。被测试构件和测试部位应具有代表性具有代表性。试样的。试样的抽样原抽样原则则为：当推定为：当推定单个单个结构或构件的混凝土强度时，可根据混凝土质结构或构件的混凝土强度时，可根据混凝土质量的实际情况确定数量。当用抽样法推定量的实际情况确定数量。当用抽样法推定整个结构或成批构件整个结构或成批构

40、件的的混凝土强度时，随机抽取的试样数量不少于结构或构件总数的混凝土强度时，随机抽取的试样数量不少于结构或构件总数的30%。 2. 布置布置。在每个试样上均匀布置测区，。在每个试样上均匀布置测区，测区测区数不少于数不少于10个，个，相邻测区的间距不宜大于相邻测区的间距不宜大于2m。每个测区宜分为两个。每个测区宜分为两个测面测面，通常，通常布置在结构或构件的两相对浇筑侧面上，如不能满足这一要求时，布置在结构或构件的两相对浇筑侧面上，如不能满足这一要求时，一个测区允许只有一个侧面，测区的大小以能容纳一个测区允许只有一个侧面，测区的大小以能容纳16个回弹个回弹测点测点为宜，一般取为为宜，一般取为400

41、cm2. .6-3 回弹法检测回弹法检测整个结构整个结构或成批构件或成批构件结构或构件个体结构或构件个体（总数的总数的30%）10个个测区测区1-2个个测面测面8-16个个测点测点.6-3 回弹法检测回弹法检测 注意事项：注意事项： 测面表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、测面表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、粉刷层、浮浆、油垢等，以及蜂窝、麻面，必要时，可粉刷层、浮浆、油垢等，以及蜂窝、麻面，必要时，可用砂轮打磨清除表面上的杂物和不平整处，测面上不应用砂轮打磨清除表面上的杂物和不平整处，测面上不应有残留的粉末或碎屑。有残留的粉末或碎屑。 结构或构件的试样、测区均应标有清晰的

42、结构或构件的试样、测区均应标有清晰的编号编号，测区，测区在试样上的在试样上的位置位置和和外观质量外观质量情况均应有详细描述。情况均应有详细描述。.6-3 回弹法检测回弹法检测 3测读测读。测试时，应使回弹仪的轴向与测试面垂直，每测试时，应使回弹仪的轴向与测试面垂直，每一测区弹击一测区弹击16点。当一个测区有两个测面时，则每一测面弹击点。当一个测区有两个测面时，则每一测面弹击8点。测点应在侧面上均匀分布，避开外露的石子和气孔，相点。测点应在侧面上均匀分布，避开外露的石子和气孔，相邻测点间距一般不小于邻测点间距一般不小于2cm（书中（书中3cm）。测点距构件边缘或）。测点距构件边缘或外面钢筋、铁件

43、的距离一般不小于外面钢筋、铁件的距离一般不小于3cm（书中（书中5cm），同一测），同一测点只允许弹击一次。点只允许弹击一次。 4数据整理数据整理。分别剔除测区。分别剔除测区16个测点回弹值中的个测点回弹值中的3个最大个最大值和值和3个最小值，按下式计算测区平均回弹值（精确到个最小值，按下式计算测区平均回弹值（精确到0.1）：）： 101101iiNN.6-3 回弹法检测回弹法检测 5. 角度修正角度修正。当回弹仪当回弹仪非水平方向测试非水平方向测试混凝土表面时。混凝土表面时。根据回弹仪轴线与水平方向的角度根据回弹仪轴线与水平方向的角度，将测区平均回弹值进，将测区平均回弹值进行角度修正。行角度

44、修正。 NNN 修正后的修正后的回弹值回弹值修正前的修正前的回弹值回弹值角度角度修正值修正值.6-3 回弹法检测回弹法检测不同测试角度不同测试角度的回弹修正值的回弹修正值N+90+45-45-90NN.6-3 回弹法检测回弹法检测 6. 浇注面修正浇注面修正。 当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑表面当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑表面或底面时，应将求出的测区平均回弹值按下式修正或底面时，应将求出的测区平均回弹值按下式修正 如果测试时仪器既非水平方向而测区又非混凝土的浇筑侧如果测试时仪器既非水平方向而测区又非混凝土的浇筑侧面，则应先进行角度修正，再进行浇筑面修正。面，则应先进行角度修正，再进行浇筑面修

45、正。sNNN tb修正后的修正后的回弹值回弹值修正前的修正前的回弹值回弹值浇注面浇注面修正值修正值.6-3 回弹法检测回弹法检测不同浇筑面的回弹值修正值不同浇筑面的回弹值修正值NNSN NN NN NN N.6-3 回弹法检测回弹法检测三、碳化深度值的量测三、碳化深度值的量测 混凝土在硬化过程中，表面的混凝土在硬化过程中，表面的Ca(OH)2和空气中的和空气中的CO2发生化学发生化学反应，形成反应，形成CaCO3，其深度，其深度/厚度即为厚度即为碳化深度碳化深度。 测试：测试：用合适的工具在测区表面形成直径约为用合适的工具在测区表面形成直径约为15mm的孔洞的孔洞，清，清除洞中的粉末和碎屑后除

46、洞中的粉末和碎屑后(注意不能用液体冲洗孔洞注意不能用液体冲洗孔洞)立即用立即用1的酚酞的酚酞酒精溶液酒精溶液滴在砼滴在砼孔内壁边缘处孔内壁边缘处，用碳化深度测量仪或其他工具测量，用碳化深度测量仪或其他工具测量自测面表面至深部不变色边缘处与测面相垂直的距离，该距离即为自测面表面至深部不变色边缘处与测面相垂直的距离，该距离即为该测区的碳化深度值。该测区的碳化深度值。.6-2 回弹法检测回弹法检测 回弹完后即测量其碳化深度。应测试回弹完后即测量其碳化深度。应测试12次，精确至次，精确至0.5mm。 一般一个测区选择一般一个测区选择13处测量混凝土的碳化深度值，应选不少于处测量混凝土的碳化深度值，应选

47、不少于构件的构件的30测区数测量碳化深度值。取其平均值为该构件每个测区测区数测量碳化深度值。取其平均值为该构件每个测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2mm时应在每一测区测时应在每一测区测量碳化深度值。量碳化深度值。.6-2 回弹法检测回弹法检测nLLnii 1测区的平均碳化测区的平均碳化深度值深度值(mm)，计算至计算至0.5mm第第i次测量的次测量的碳化深度值碳化深度值(mm)碳化深度碳化深度测量次数测量次数mmmm66 LL取取时时.6-2 回弹法检测回弹法检测 四、混凝土强度评定四、混凝土强度评定 结构或构件强度值要低于试件强度值。结构或构件强度值要

48、低于试件强度值。 回弹法所推定的强度值为结构或构件本身具有回弹法所推定的强度值为结构或构件本身具有95保证率的强度值。保证率的强度值。 构件或结构强度推定值要低于试件强度值。构件或结构强度推定值要低于试件强度值。 结构或构件混凝土强度推定值是在自然养护情况结构或构件混凝土强度推定值是在自然养护情况下，测试龄期不一定为下，测试龄期不一定为28天且又是构件自身的强度，天且又是构件自身的强度，它与强度等级不是同一条件，不能相互比较并判断是它与强度等级不是同一条件，不能相互比较并判断是否合格或有否达到其强度等级。否合格或有否达到其强度等级。.6-3 回弹法检测回弹法检测 1. 测强基准曲线测强基准曲线

49、 测强基准曲线：测强基准曲线：回弹值与混凝土抗压强度的相关曲线。回弹值与混凝土抗压强度的相关曲线。 统一测强曲线统一测强曲线：由全国有代表性的材料、成型养护工艺配制的：由全国有代表性的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件，通过试验所建立的曲线；混凝土试件，通过试验所建立的曲线； 地区测强曲线地区测强曲线；由本地区常用的材料、成型养护工艺配制的混；由本地区常用的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件，通过试验所建立的曲线；凝土试件，通过试验所建立的曲线； 专用测强曲线专用测强曲线：由与结构或构件混凝土相同的材料、成型养护：由与结构或构件混凝土相同的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件，通过试验所建立的曲

50、线。工艺配制的混凝土试件，通过试验所建立的曲线。 应用测强曲线时应按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强应用测强曲线时应按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的次序选用。曲线的次序选用。.6-3 回弹法检测回弹法检测 统一测强曲线统一测强曲线 建设部标准建设部标准回弹法检测混凝土抗压强度技术规程回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（2001）中的统一测强曲线，是在统一了中型回弹仪的标准）中的统一测强曲线，是在统一了中型回弹仪的标准状态、测试方法及数据处理的基础上制订的。能满足一般建状态、测试方法及数据处理的基础上制订的。能满足一般建筑工程的要求且适用范围较广。筑工程的要求且适用范围较广。 统一

51、曲线采用了全国十二个省、市、区共统一曲线采用了全国十二个省、市、区共2000余组基本数余组基本数据，计算了据，计算了300多个回归方程，按照既满足测定精度要求，又多个回归方程，按照既满足测定精度要求，又方便使用、适应性强的原则进行选定。方便使用、适应性强的原则进行选定。 统一曲线的回归方程形式为：统一曲线的回归方程形式为：(MPa) ccuLcBNAf10 .6-3 回弹法检测回弹法检测 2. 测区混凝土强度值的确定测区混凝土强度值的确定 根据每一测区的回弹平均值根据每一测区的回弹平均值N及碳化深度值及碳化深度值L查阅由专用曲查阅由专用曲线或地区曲线，或统一曲线编制的线或地区曲线，或统一曲线编

52、制的“测区混凝土强度换算表测区混凝土强度换算表”，所查出的强度值即该测区混凝土的强度换算值。所查出的强度值即该测区混凝土的强度换算值。(当统一曲线中当统一曲线中强度高于强度高于60MPa或低于或低于10MPa时，表中查不出，可记为时，表中查不出，可记为 60MPa，或，或 10MPa)表中未列入的测区强度值可用内插表中未列入的测区强度值可用内插法求得。法求得。ccufccuf.6-3 回弹法检测回弹法检测 3. 结构或构件混凝土强度的计算结构或构件混凝土强度的计算 (1) 由各测区的混凝土强度换算值可计算得出结构或构件混由各测区的混凝土强度换算值可计算得出结构或构件混凝土强度平均值，当测区数等

53、于或大于凝土强度平均值，当测区数等于或大于10时，还应计算标准时，还应计算标准差。平均值及标准差应按下列公式计算：差。平均值及标准差应按下列公式计算： 构件混凝土强度平均值构件混凝土强度平均值(MPa)，精确至，精确至0.1MPa； n对单个测定的结构或构件对单个测定的结构或构件,取一个试样的测区数取一个试样的测区数;对抽样测定对抽样测定的结构或构件，取各抽检试样测区数之和。的结构或构件，取各抽检试样测区数之和。 构件混凝土强度标准差构件混凝土强度标准差(MPa)，精确至，精确至0.01MPa。11221 nmnfSnfmniffnif)()( ccuccuccucicu,cicu,ccufm

54、ccufS.6-3 回弹法检测回弹法检测 (2) 构件混凝土强度推定值应按下列公式确定：构件混凝土强度推定值应按下列公式确定： a. 当该结构或构件测区数少于当该结构或构件测区数少于10个时：个时：式中式中 构件中最小的测区混凝土强度换算值。构件中最小的测区混凝土强度换算值。 b. 当该结构或构件的测区强度值中出现小于当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0MPa时时 c. 当该结构或构件测区数不少于当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时，应按个或按批量检测时，应按下列公式计算：下列公式计算： cmincu,ecu,ff MPaecu,010. fccuccuecu,ffSmf64

55、51. cmincu,f.6-2 回弹法检测回弹法检测 (3) 对于按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差对于按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况时，则该批构件应全部按单个构件检测。出现下列情况时，则该批构件应全部按单个构件检测。 a. 当该批构件混凝土强度平均值小于当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时：时： 4.5MPa； b. 当该批构件混凝土强度平均值等于或大于当该批构件混凝土强度平均值等于或大于25MPa时：时： 5.5MPa。ccufSccufS.6-3 回弹法检测回弹法检测 五、评定报告内容五、评定报告内容(1) (1) 建设单位名称建设单位名称(2

56、) (2) 工程名称；工程名称；(3) (3) 施工日期：施工日期：(4) (4) 检测原因；检测原因；(5) (5) 试样抽检范围及试样名称编号。测区位置及强度值；试样抽检范围及试样名称编号。测区位置及强度值；(6) (6) 出具报告单位名称、测试负责人、报告审定人；出具报告单位名称、测试负责人、报告审定人；(7) (7) 测试及出具报告的日期；测试及出具报告的日期；(8) (8) 其他需要说明的事项。其他需要说明的事项。报告应包括原始记录表和强度计算表报告应包括原始记录表和强度计算表.6-3 回弹法检测回弹法检测 六、结构或构件检测及计算举例六、结构或构件检测及计算举例 例例6-1 某研究

57、所会议室大梁长某研究所会议室大梁长6m，混凝土强度等级，混凝土强度等级C25，各种材，各种材料均符合国家标准养护，龄期料均符合国家标准养护，龄期4个月。因试块缺乏代表性现采用回个月。因试块缺乏代表性现采用回弹法检测混凝土强度。弹法检测混凝土强度。 (1) 测试测试 按要求布置按要求布置10个测区，回弹仪水平方向测试构件侧面，然后测个测区，回弹仪水平方向测试构件侧面，然后测量其碳化深度值。量其碳化深度值。 (2) 记录记录 见下页表见下页表.6-3 回弹法检测回弹法检测NLNi.6-3 回弹法检测回弹法检测 (3) 计算计算 计算出每一测区的平均回弹值计算出每一测区的平均回弹值N，计算至，计算至

58、0.1。计算结果见。计算结果见上页表。上页表。 根据每一测区的平均回弹值根据每一测区的平均回弹值N和平均碳化深度值和平均碳化深度值L，查行业，查行业标准标准回弹法检测混凝土抗压强度技术规程回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJT232001）附录）附录A，求出该测区混凝土强度换算值。，求出该测区混凝土强度换算值。 计算平均值，均方差，最小强度值。计算平均值，均方差，最小强度值。 该梁强度推定值为该梁强度推定值为22.2MPa。.6-3 回弹法检测回弹法检测 例例6-2某住宅楼六层一构造柱，混凝土强度等级为某住宅楼六层一构造柱，混凝土强度等级为C20，各种材，各种材料均符合国家标准，自然养护，

59、龄期料均符合国家标准，自然养护，龄期6个月。因试块遗失，现采用个月。因试块遗失，现采用回弹法检测混凝土强度。回弹法检测混凝土强度。 (1) 测试。测试。 由于该柱高度小于由于该柱高度小于4.5m，截面尺寸不大，故布置，截面尺寸不大，故布置5个测区。个测区。 (2) 记录。记录。 格式同例格式同例6-1，此处略，测区平均回弹值，此处略，测区平均回弹值N和平均碳和平均碳化深度值化深度值L见下页表。见下页表。 (3) 计算。计算。 步骤同例步骤同例6-1，因该构造柱只有，因该构造柱只有5个测区，故构造件个测区，故构造件的强度推定位取测区的最小值即为的强度推定位取测区的最小值即为18.0MPa。.6-

60、3 回弹法检测回弹法检测.6-3 回弹法检测回弹法检测 例例6-3某家属楼二层圈梁，混凝土强度等级为某家属楼二层圈梁，混凝土强度等级为C20，各种材料均，各种材料均符合国家标准，自然养护，龄期符合国家标准，自然养护，龄期3个月。因试块遗失，现采用回弹个月。因试块遗失，现采用回弹法检测其中一段圈梁的混凝土强度。法检测其中一段圈梁的混凝土强度。 (1) 测试。测试。 同例同例6-1，该段圈梁长，该段圈梁长8m，高，高0.2m，布置，布置10个测区。个测区。 (2) 记录。记录。 格式同例格式同例6-1，此处略，测区平均回弹值，此处略，测区平均回弹值N和平均碳和平均碳化深度值化深度值L见下页表。见下