混凝土超声检测

童寿兴等:拱桥拱肋钢管混凝土质量的超声波检测

声纵波,而绕钢管壁半周长传播的时间较长,其初至波叠加于首波之后。因此,应用超声波检测钢管混凝土的质量是可行有效的。

超声波声通路取决于钢管内混凝土的检测直径,而超声波穿过的与发、收换能器接触的两层钢管壁,其厚度相对于钢管混凝土的直径要小得多,虽然钢的声速总大于混凝土的声速,但对声时检测的影响与普通钢筋混凝土检测时垂直于声通路排置钢筋

[1]

的影响相当,一般可忽略不计。为计算方便,可取钢管外径作为超声波检测的实际传播距离。

3　检测数据的判别

该工程拱肋钢管混凝土超声波检测中,超声波首波接收信号好、接收频率较高、声时传播正常、计算所得的混凝土声速值在4.3kmΠs以上,即表明混凝土内部严密充实。混凝土与钢管管壁胶结良好的测点仅占测点总数的38%,其余测点综合声时、接收频率和首波幅值,判定混凝土与钢管内壁存在不同程度的胶结不良或脱空缺陷。为了检测可疑测点处混凝土与钢管内壁脱空的最大距离,将发射换能器T固定,接收换能器R左右移动测量(图2),根据换能器移动位置在水平方向的投影距离C,可计算出理论最大脱空距离h,或预先确定满足工程要求时的换能器平移最大距离

h=R-R-C

2

2

2　检测方法

超声纵波脉冲对穿法检测选用频率为50kHz、直径为<4cm的换能器,以黄油作为耦合剂。在钢管圆周上放置发、收换能器时,为保证径向传播距离的对称和不发生倾斜,特制了换能器定位模具作为基准。该模具为一半圆环,半径略大于钢管半径R,可正好卡在钢管外壁上,半圆环的两端部距环中点的垂直高度为R-2cm。正常检测时,发速方便,

1。

(5)(6)

或C=-h

2

,(6),R=500mm时,计算C=55mm。若在C≤55mm处测,则表明h≤3mm,满足工程要求。

4　检测结果与分析

该工程的钢管混凝土检测部位存在较多脱空区域,一旦混凝土与钢管壁脱离,超声波将沿钢管壁半周长传播,此时声时偏长,仅采用式(5)计算,有时会

图1　定位模具的应用

超声波检测时换能器布置方式如图2所示,在同一圆周上布置两对或四对超声测点,可先在水平

方向检测,再在垂直方向检测两对测点,同时测得超声波声时、首波幅值和接收频率等声学参量。如发现混凝土与管壁胶结脱空等可疑测点

,再补加测点扫查,确定缺陷的范围和程度。

对检测结果产生误判。在超声检测基础上,作者选择有可疑缺陷、具代表性的区域,在钢管上钻取<4mm的小孔后用游标卡尺测量,测得混凝土与钢管内壁的最大脱空距离为1.5～2.8mm。

该工程采用设计强度等级为C50的微膨胀混凝土,每立方米的水泥用量为560kg,U型膨胀剂的掺量为14%。掺膨胀剂的目的是为了补偿收缩,防止或减少钢管内混凝土的干缩和水化热产生的冷缩,从而防止混凝土与钢管壁的胶结脱离。补偿收缩混凝土的技术特征是在满足工作性能、强度的前提下,必须达到设计的限制膨胀率,一般为0.02%～0.

[2]

04%,因此,膨胀剂的掺量是关键,质量是保证,多掺对强度不利,少掺或膨胀剂质量差均难以达到补偿收缩的效果。

该工程混凝土设计强度高,水泥用量多,从而水化热较大,而混凝土试配测得的膨胀率仅为0.0128%。施工单位在钢管内泵注混凝土后,连续

图2　超声波检测换能器布置方式

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