覃萬雙

【摘要】與一般混凝土構(gòu)件的質(zhì)量檢測常用措施不同，表面波法可以用于檢測低強度及存在缺陷的混凝土。本文筆者主要圍繞基于穩(wěn)態(tài)表面波法的水工混凝土無損檢測技術(shù)瑞雷波法應(yīng)用展開探究，首先對無損檢測技術(shù)進行概述，再分析表面波法用于混凝土無損檢測的優(yōu)勢與缺陷。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)態(tài)表面波法；水工混凝土；無損檢測技術(shù)

前言

混凝土是目前建筑工程施工中應(yīng)用最廣泛的材料之一，其質(zhì)量情況會對建筑工程的安全性與實用性產(chǎn)生直接影響。因而強化結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量監(jiān)測與控制，保證結(jié)構(gòu)的安全性，已成為目前當今建筑工程施工與研究人員關(guān)注的重點課題。為此，對混凝土進行檢測有著重要的意義，本文對基于穩(wěn)態(tài)表面波法的水工混凝土無損檢測技術(shù)應(yīng)用進展展開探究。

1、表面波分析法

表面波（也稱為瑞雷波）是一種沿著介質(zhì)表層進行傳播的彈性波。表面波混凝土檢測儀的構(gòu)成成份主要有：信號采集、激振器、傳感器、分析顯示系統(tǒng)。對混凝土檢測時把傳感器與激振器一同在混凝土表面安裝。利用設(shè)定頻率使激振器向結(jié)構(gòu)物垂直激振的時候，產(chǎn)生的表面波在材料中依照一定的深度進行傳播，由傳感器進行振動信號接收，應(yīng)用有關(guān)檢測器接收信號和參考信號之間的時間差檢測，如果信號接收傳感器和激振器間的距離為L，調(diào)整參考信號初始相位，并同步于激振器，可以計算出表面波在L距離的范圍之內(nèi)的傳播速度。表面波傳播速度與材料的剪切模量、彈性模量間存在一定的等式關(guān)系，通過試驗還可對表面波速度與材料抗壓強度、干密度的相關(guān)性進行確定。所以可利用它來檢驗水工建筑混凝土材料的存在的缺陷及力學性能。表面波分析法適用于低強度與存在缺陷的混凝土。

2、瑞雷波應(yīng)用于無損檢測中存在的問題

近年來，瑞雷波在混凝土無損檢測應(yīng)用廣泛。瑞雷面波法對混凝土的強度進行檢測得到了很好的效果，但在該技術(shù)上仍有許多方面的問題還有待進一步地研究。下面對無損檢測中存在的問題進行了分析。

2.1 瑞雷波檢測方法本身的不足

在以往的研究中，瑞雷波法檢測作為工程質(zhì)量控制的輔助手段，存在一定的缺陷。從檢測方法上來說，穩(wěn)態(tài)瑞雷波勘探法已經(jīng)比較成熟。但是對于瞬態(tài)瑞雷波勘探法，雖然國內(nèi)外學者已經(jīng)做了大量工作，并取得了豐碩成果，但是瑞雷波法尚未成熟。對于瑞雷波檢測方法，從理論上說，存在以下缺陷：

2.1.1 瑞雷波正演方面

現(xiàn)存的正演計算多是基于均勻?qū)訝罱橘|(zhì)的，但實際中難以滿足這一條件。為了使正演結(jié)果盡可能的接近實際情況，應(yīng)對復雜介質(zhì)中瑞雷波的傳播規(guī)律進行研究。特別是裂縫介質(zhì)中瑞雷波傳播特性的理論正演研究，例如：混凝土表面裂縫延伸深度探測，目前還沒有很好的探測方法來解決此問題。

2.1.2 雷面波的提純問題

瑞雷波頻散曲線的提取方法雖然很多，例如表面波譜法、互相關(guān)法、τ-p變換法、Prony法、極化濾波法和f-k域分析法。這些方法都有它們各自的優(yōu)缺點。但如果考慮到高模式瑞雷面波的提取，則需要對上述方法做一些完善和補充。具體表現(xiàn)在：

（1）取實測頻散曲線相位差計算中2nπ導致的多解問題；

（2）速度。深度剖面“之”字型曲線的形成及其解釋并不完美。

2.1.3 反演問題

核心問題是如何利用反演問題，雷波瑞頻散曲線從介質(zhì)的力學參數(shù)。但這個問題沒有得到很好的解決，雖然有很多方法s，但不是很令人滿意。從根本上說，瑞利波反射瑞利波穿透介質(zhì)性質(zhì)的深度范圍內(nèi)，所以芮磊博的速度是平均速度通過h中深度范圍的表征。因此，瑞利波速度并不能反映介質(zhì)的真實性質(zhì)，而是多層疊加的綜合體現(xiàn)。

從實際的角度來看，雖然有許多成功的案例，但也有生產(chǎn)科研單位的軟件對同一記錄有不同的解釋，并常給大差頻頻散曲線，瑞雷波勘探成果與大中型實際出發(fā)。在同一時間，現(xiàn)有的工具不做可怕CT結(jié)果的現(xiàn)場，也沒有在媒體分層和內(nèi)部實際質(zhì)量。

2.2 瑞雷面波法檢測混凝土質(zhì)量存在的缺陷

2.2.1 瑞雷波速與混凝土構(gòu)件介質(zhì)并非逐點對應(yīng)

從根本上說，瑞利波法是瑞士雷波產(chǎn)中等深度的反映，所以雷波瑞虛擬現(xiàn)實表征速度穿透深度的平均速度中程。因此，瑞利波速度并不能反映介質(zhì)的真實性質(zhì)，而是多層疊加的綜合體現(xiàn)。

因此，利用虛擬現(xiàn)實來確定介質(zhì)內(nèi)一點的特點是扭曲的，如果這個速度來確定在混凝土缺陷的具體位置的空間變化網(wǎng)，它可能是不準確的結(jié)果。

解決的辦法是采用瑞士雷波相速度（VR）中剪切波（VS）反演，體波介質(zhì)速度剪切波速度分布，可用于建立正確的相應(yīng)的中介點。掌握波速度及水工混凝土抗剪強度之間的關(guān)系，對水工混凝土構(gòu)件的剪切波速度分布的分布論水工混凝土構(gòu)件的強度。

2.2.2 對混凝土試件的橫波波速測試精度達不到要求

混凝土橫波波速與強度之間的對應(yīng)關(guān)系需要通過對具有不同強度的混凝土試塊的力學試驗和橫波波速測試取得。在測試混凝土試塊的橫波波速的過程中，目前在橫波震相的識別及到時判讀的過程中還存在困難。這使得混凝土橫波波速及強度間存在不確定的對應(yīng)關(guān)系。

目前還沒有解決以上缺陷的措施，因而需要進行實驗室橫波測試相關(guān)技術(shù)的持續(xù)改進與研究。

3、總結(jié)語

總之，表面波法對比于常規(guī)的檢測方法具備一定的優(yōu)勢。但是，我國在水工混凝土中應(yīng)用表面波法的歷程并不長，因而其自身存在很多問題并未得到有效的解決。相關(guān)施工與研究人員要進行不斷的總結(jié)、創(chuàng)新與研究，才能有效地將表面波法應(yīng)用于水工混凝土的無損檢測中，確保水利工程的質(zhì)量。

參考文獻：

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