陳永冠

摘 要：對(duì)于建筑工程施工活動(dòng)來(lái)說(shuō)，混凝土構(gòu)件裂縫控制一般以預(yù)防手段為主?，F(xiàn)階段混凝土構(gòu)件的裂縫形態(tài)、寬度、深度檢測(cè)進(jìn)一步完善，也越來(lái)越受到關(guān)注和重視。本文結(jié)合筆者實(shí)際工作研究，探討了混凝土構(gòu)件裂縫深度超聲波檢測(cè)過(guò)程中鋼筋影響的判辨。

關(guān)鍵詞：超聲波檢測(cè)；混凝土構(gòu)件；裂縫深度；鋼筋影響

1 前言

混凝土屬于建筑工程施工建設(shè)過(guò)程中使用最多且用量最大的重要材料，但裂縫的產(chǎn)生不但會(huì)對(duì)混凝土構(gòu)件正常使用帶來(lái)影響，同時(shí)也會(huì)降低結(jié)構(gòu)整體性，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件承載力以及耐久性的降低，對(duì)工程項(xiàng)目安全性會(huì)帶來(lái)很大的威脅。

2 超聲波平測(cè)法簡(jiǎn)介

混凝土構(gòu)件的裂縫會(huì)直接降低結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，無(wú)破損地對(duì)混凝土裂縫深度進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于判定裂縫實(shí)際危害性、制定處理工作方案具有非常重要的意義。超聲波平測(cè)法在檢驗(yàn)混凝土構(gòu)件裂縫深度中的應(yīng)用能夠充分體現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。CECS21：2000規(guī)程中明確要求，如果混凝土結(jié)構(gòu)裂縫部位僅僅有一個(gè)可測(cè)表面，可選擇平測(cè)法進(jìn)行檢驗(yàn)。平測(cè)過(guò)程中需要在裂縫的被測(cè)位置以不同的測(cè)距同時(shí)根據(jù)跨縫與不跨縫的方式布置測(cè)點(diǎn)測(cè)量聲時(shí)[1]。

2.1 不跨縫聲時(shí)測(cè)量

把發(fā)射（T）以及接收（R）換能器放置在混凝土構(gòu)件裂縫的同一側(cè)，以?xún)蓚€(gè)換能器中心間距1′=100，150，200，250mm等分別讀取聲時(shí)t，建立時(shí)距關(guān)系，從而獲得混凝土波速c和相應(yīng)的超聲波傳播距離l等數(shù)據(jù)信息。

2.2 跨縫聲時(shí)測(cè)量

把發(fā)射（T）以及接收（R）換能器放置于以混凝土構(gòu)件裂縫為軸線的對(duì)稱(chēng)兩側(cè)，兩換能器中心連線垂直于裂縫走向，以換能器間距1′=100，150，200，250mm等分別讀取聲時(shí)t0。按照幾何關(guān)系，可獲得繞過(guò)混凝土構(gòu)件裂縫的聲時(shí)t0為：

在上式中，dc可代表裂縫深度。

超聲波評(píng)測(cè)法主要是基于聲波傳播過(guò)程中的最佳路徑與最小路程原理?；炷翗?gòu)件中出現(xiàn)裂縫的情況下，其連續(xù)介質(zhì)受到損壞，產(chǎn)生混凝土-空氣-混凝土兩個(gè)聲學(xué)界面。因?yàn)槌暡ㄔ诨炷烈约翱諝鈨煞N不同介質(zhì)中進(jìn)行傳播的速度存在一定差異，超聲波繞過(guò)裂縫末端傳播的路程即便增加，但傳播時(shí)間卻明顯小于其透射過(guò)裂縫的時(shí)間，所以會(huì)首先到接收點(diǎn)。因此能夠借助于超聲波繞過(guò)混凝土構(gòu)件裂縫末端傳播時(shí)間等數(shù)據(jù)信息的測(cè)量值和具體變化情況，通過(guò)深入全面的分析研究，從而得到混凝土構(gòu)件裂縫的具體位置與尺寸信息。

3 混凝土構(gòu)件裂縫深度超聲波檢測(cè)中鋼筋影響的判辨

如果鋼筋直接穿過(guò)混凝土構(gòu)件裂縫，聲波不但繞過(guò)裂縫末端同時(shí)經(jīng)過(guò)鋼筋穿過(guò)裂縫進(jìn)行傳播。當(dāng)鋼筋穿過(guò)裂縫并且位置處在接近換能器的情況下，首波到達(dá)時(shí)間無(wú)法準(zhǔn)確反映裂縫深度。按照幾何關(guān)系，經(jīng)過(guò)鋼筋的最小聲時(shí)ts為：

大部分時(shí)候，在未知鋼筋位置或不符合上式時(shí)，也需要對(duì)裂縫實(shí)施檢測(cè)，這一情況下對(duì)鋼筋影響的判辨就十分關(guān)鍵。有裂縫無(wú)鋼筋影響的時(shí)距關(guān)系屬于二次多項(xiàng)式關(guān)系，而存在鋼筋影響情況的時(shí)距關(guān)系屬于線性關(guān)系，所以比較實(shí)測(cè)時(shí)距關(guān)系結(jié)果能夠準(zhǔn)確判辨鋼筋的影響[2]。

4 混凝土構(gòu)件裂縫深度超聲波檢測(cè)的建議

作為一種無(wú)損檢測(cè)方法，超聲波檢測(cè)必然會(huì)在測(cè)定混凝土構(gòu)件裂縫深度工作中得以更加普遍的應(yīng)用，根據(jù)筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出以下五條建議：①在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)距范圍中混凝土表面需要保持清潔平整，排除待測(cè)裂縫中產(chǎn)生的積水，如果需要還應(yīng)當(dāng)對(duì)測(cè)試表面進(jìn)行打磨和清理。②為防止混凝土構(gòu)件中鋼筋導(dǎo)致超聲信號(hào)短路，在設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)之前應(yīng)當(dāng)選擇鋼筋定位儀對(duì)鋼筋具體位置進(jìn)行測(cè)定，測(cè)點(diǎn)布置要盡量避開(kāi)鋼筋，確保T/R換能器的連線垂直于裂縫走向，同時(shí)防止和裂縫附近的鋼筋軸線平行。③選擇黃油或凡士林作為耦合劑，確保T/R換能器借助耦合劑和混凝土測(cè)試表面結(jié)合，防止耦合層中可能進(jìn)入泥砂或空氣。④首波反相屬于漸變過(guò)程，會(huì)受到很多因素的影響，所以應(yīng)當(dāng)積累豐富的實(shí)踐檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)首波反相進(jìn)行判斷。⑤為降低超聲波檢測(cè)時(shí)可能存在的誤差，應(yīng)當(dāng)在局部選擇破損的方法實(shí)施對(duì)比修正，例如說(shuō)可選擇跨縫鉆芯法進(jìn)行取樣修正。

5 小結(jié)

總而言之，混凝土構(gòu)件裂縫超聲波檢測(cè)技術(shù)屬于一種較為科學(xué)有效的方法，尤其是針對(duì)內(nèi)部裂縫范圍、大小、深度的檢測(cè)是目前來(lái)說(shuō)比較準(zhǔn)確的，進(jìn)一步深入研究推廣超聲波檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于強(qiáng)化建筑工程混凝土施工質(zhì)量控制具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉平，關(guān)春先，羅技明，哈圖.基于沖擊彈性波和超聲波的混凝土裂縫深度無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法比較[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018（1）：64～68.

[2] 田暉，辛純濤，張坤.超聲波單面平測(cè)法檢測(cè)混凝土構(gòu)件裂縫深度可靠性分析[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（6）：133～136.