衬砌混凝土强度检测超声波检测法

隧道养护与维修第十一讲之主讲人：欧阳艳

——衬砌混凝土强度检测

超声波检测法衬砌强度检测——超声波检测法

在混凝土中传播的超声波，其速度和频率反映了混凝土材料的性能、内部结构和组成情况，混凝土的弹性模量和密实度与波速和频率密切相关，即强度越高，其超声波的速度和频率也越高。所以，可通过测定混凝土声速来推定其强度。超声波检测仪主要用于衬砌强度检测。衬砌强度检测——超声波检测法

根据隧道不同区段衬砌强度的差异，布置多个测站，以便更客观地反映隧道的病害状况。同时为保证检测结果的可靠性,在同一测站中应布置不同的测点,然后取其平均值，这样可使检测结果更加合理。1、超声波检测具体方法衬砌强度检测——超声波检测法

超声波检测包含纵波速度、面波速度、频谱特征等三项内容，按不同的研究内容分别进行处理。具体的影响因素有:横向尺寸效应、温度和湿度、钢筋、集料、水灰比、龄期、缺陷和损伤等。超声波探测按探头安放的位置不同可分为对测法、斜测法和平测法。1、超声波检测具体方法衬砌强度检测——超声波检测法

采用平测对隧道衬砌表面进行超声波测试，关于平测的有关规定如下：（1） 当被测结构或构件不具备对测条件时，宜选取有代表性的部位，以测距=200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm逐点测读相应声时值t，用回归分析方法求出直线方程l=a+bt。以回归系数b代替对测声速vd，求出正系数2、声速值计算衬砌强度检测——超声波检测法2、声速值计算（2）平测时，修正后的混凝土中声速代表值按下式计算衬砌强度检测——超声波检测法2、声速值计算衬砌强度检测——超声波检测法2、声速值计算3）混凝土强度混凝土强度是通过纵波、面波速度表征的。纵波速度是根据两点记录初至波走时差与点距计算的。面波速度是由相关分析求取的。对于C15混凝土，正常纵波波速值在2300~2800m/s之间，C20为3000~4000m/s，低于这个指标,混凝土本身质量有问题。对C15混凝土，面波速度在600-800m/s范围内为正常。工程应用中最关心混凝土弹性模量和剪切模量的大小，并将其与标准模量相比较,将其比值称作混凝土完整系数Kp和Kt衬砌强度检测——超声波检测法2、声速值计算表示混凝土的强度，如果混凝土强度与设计值接近，完整系数接近1。通常完整系数小

于1，质量好时也可大于1。完整系数可以由波速测量直接计算：衬砌强度检测——超声波检测法式中：Vp——测量的纵波速度；Vp0―混凝土的标准波速；Vr——测量的面波速度；Vr0——标准面波速度。2、声速值计算衬砌强度检测——超声波检测法2、声速值计算对于以5混凝土，标准纵波速值Vp0可取2800m/s。标准面波速度、可取为800m/s。混凝土强度完整系数大于0.5时,可以认为强度合格,小于0.5时，强度偏低。衬砌强度检测——超声波检测法2、声速值计算4）波谱特征反映衬砌结构的完整性波谱分析重点研究三个参量，一是主频高低；二是谱峰的多少;三是两点主頻的相关程度。对于完整的混凝土结构体，一般表现为一个主峰，且頻率较高，靠近激发点的记录主频略髙于远点,两点波谱有很好的相关性,主频大致为160HZ和150HZ。当结构出现裂纹时,哪怕是很小的裂纹，主频会明显降低，并且出现多个谱峰，两点波谱形态出现较大差异，失去相关性。完整的和有裂纹的衬砌的波谱特征见图。将近、远两点的实测主频按下式归一化，称为结构完整性系数Kf，玻裂衬砌