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关于超声检测中的几个问题 罗其先
关于超声检测中的几个问题
罗骐先
一、超声法及综合法测强
1.测量精度问题
混凝土强度~声速关系为f=avb,这是幂函数。由误差传递分析可知:
δf=bδv (1)
式中δf、δv分别为强度与声速的最大相对误差;
b为相关式中的回归系数,通常为4~6之间。
这就是说,声速测量误差或其波动所引起计算强度误差或波动要大4~6倍。如果希望由声速测量引起的推算强度的误差不超过10%(还有相关曲线带来的误差),则声速测量的误差应控制在=1.7~2.5范围内,平均为2.2%。要求δv为2.2%,而声速v=l/t,因为δv=δ1+δt,若距离的测量误差以1%计,则声时的最大误差δt=δv-δt=2.2-1.0=1.2%。
1.2%的准确度是很高的,长距离测量时问题不大,短测距时则应认真对待。例如,测15cm试件,声时为30μs,要达到1.2%的准确度,声时测量的绝对误差应小于30×1.2%=0.36μs。正因为如此,有一系列问题要注意:
(1)超声仪测时最小分度应为0.1μs;(2)测读声时时首波起点要仔细对准;(3)t0要标定准;(4)各种影响测量结果的因素,如测距、混凝土湿度、探头频率等影响都应考虑。
2.估计强度的变化
缺陷处的强度(不是泥砂)可按(1)式进行粗略估计,
即:声速减少1%,强度降低5%。
3.超声测试中的标准差与离差系数问题
分组抽样与单个抽样的标准差与离差系数
二者是不同的,但有以下关系:
式中S单、CV单――单个抽样的标准差、离差系数
S组、CV组――分组抽样的标准差、离差系数
n――每组中试件个数
当n=1,S组=S单,n越大,二者差别越大。
超声测试获得的计算强度标准差是分组抽样的结果,
取样试件是单个抽样的结果,二者是不同的,不能套用。
测距越大,差别也越大。
二者关系如(2)式:
更不能用波速的标准差或离差系数来评判混凝土的匀质性。如前所述,波速的标准差或离差系数比强度标准差或离差系数小“b”倍。只能用于测距下的相对比较。
二、关于不同类型的波
1.不同类型波的波速
超声探头振动会发出各种类型的波。屏幕上的波只有正、负和振幅大小之分,如何来识别判断?不同类型的波其速度不同:
纵波速度 (3)
横波速度 (4)
表面波速度 (5)
式中ρ――密度;E――杨氏模量;――泊松比
(6)
一般固体在0.3左右,≈2,混凝土在0.2-0.3左右, =1.63-1.87,因为VR≈0.9VS,VP≈(1.8-2.0)VR
2.测试中的波形:
3.用普通纵波探头测定表面波波速及弹性模量用平
测法进行多点测试,在坐标图上可获得二条直线,它们的
斜率分别是混凝土纵波波速、表面波速。根据这二个波速,
可求解得混凝土的弹性模量和泊松比。
4.关于双探头测厚
如下图所示,利用双探头测量,认为接收波中振幅
增大点是底面反射波的初至点,测定声时,从而计算出
厚度h值。
若忽略表面波,认为凡振幅突然增大并反相的波是底面反射波的到达是不全面的。若混凝土的按1.9计,当AB+BC<1.9AC时,波形突然增大和反相应是表面波的到达。当AB+BC=1.9AC,底面反射波与表面波同时到达,此时,a角为58.5°,AC=1.2h。双探头测厚时,探头测距应大于板厚的1.2倍以上。
三、声测法检测灌注桩的几点体会
1.声测管接头的影响
振幅骤减,声时增大。
特点:(1)只有一个测点;
(2)影响二个测试面;
(3)探头扶正器可探测到。
2.斜测的重要性
声测管处常挂泥团,通过斜测可
避免误判为成层状缺陷。进一步发展
就是层析成象。
3.二项指标判断
灌注桩检测中测量二项声学参数:
声速和振幅。应充分利用这二项参数
进行判断。
混凝土离析,石子沉降,砂浆多,
声速低,但振幅不低,混凝土强度并
不一定低。振幅低,声速不低,往往
是混凝土气泡多,不一定是严重缺陷。
只有声速、振幅均突降,才是夹泥、
沉渣与断层。
4.波形反相:
探头靠声测管壁会发生这种情况,
应加扶正器。
5.6db规定太严
测桩规程中把振幅小于平均振幅
6db视为缺陷,似乎太严。新修订的
测缺规程未采用。
6.尽量不要提前测定强度,因为管
距不准,波速测值有误差,相关曲线
也没有。
四、低应变测桩的波速、超声测试波速、应力波波速
超声测试是体波,边界条件是测试体的横截面尺寸波长。超声测试中波长为10cm左
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