[发明专利]具有单一可测面混凝土结构的无损检测方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种混凝土结构无损检测技术，尤其涉及一种对只有单一可测面混凝土结构进行无损检测的方法，IPC国际专利分类号为E02D33/00，E02B1/00。

背景技术：

实际工程中，如隧道的衬砌面，水闸及渠道等建筑物的边墩、闸底板、顶板、衬砌等混凝土结构，只有单一可测面，因而不具备超声法的检测条件，目前最常用的就是采用冲击回波法进行无损检测。冲击回波法(Impact Echo Method)，又称IE法，是在结构表面施以微小冲击产生应力波，当应力波在结构中传播遇到缺陷与底面时，将产生往复反射并引起结构表面微小的位移相响应，根据这种响应并进行频谱分析，可以计算出结构厚度，或判断有无缺陷及其深度。这种测试方法系单面发射测试，测试方便、快速、直观，可用于各种土木工程的混凝土和沥青混凝土结构的现场探测内部缺陷和测量厚度。

目前采用冲击回波法对具有单一可测面混凝土结构进行无损检测时，都是采用钢制小锤(有的叫手锤)人工敲击结构表面，激发产生应力波。例如，在我国使用最早、最普遍的冲击回波检测仪器——丹麦Docter冲击回波系统，配有由三种直径的冲击球作为锤头的钢制小锤，但是，在实际检测中，这种检测方法常带来如下问题：

(1)在检测过程中需人工操作钢制小锤敲击被检测面，多次敲击后易导致操作人员疲劳；

(2)钢制小锤的手柄在多次敲击后易发生弯曲甚至折断；

(3)在检测过程中钢制小锤经常由于操作失误撞击到接收装置，造成无效信号。

(4)由于人工操作钢制小锤，很难保证每次的敲击的力度和每次敲击点与接收器的距离相同。

发明内容：

为了解决目前的检测方法带来的上述问题，申请人通过大量的试验和实际过程测试，发明了一种新的检测方法。本发明的技术方案是以下述方式实现的：

具有单一可测面混凝土结构的无损检测方法，包括下述步骤：

(1)采用专用的能量触发装置代替Docter冲击回波系统的钢制小锤，该专用的能量触发装置由冲击球、枪管、加速装置、触发装置和枪壳组成；所述冲击球包括直径分别为2mm、3mm和5mm的三种钢球；所述枪管采用外径为10mm，内径为6mm的钢管制成，在所述枪管的上部设有直径为6mm的进球孔；所述加速装置包括加速板、发射弹簧和枪栓，所述发射弹簧的压缩量为40毫米，刚度系数k＝2.5n/mm，所述加速板固定在所述发射弹簧的前端，所述加速板的直径和厚度分别为5mm和2mm，在加速板中心位置嵌入直径为3mm的永久磁铁；所述枪壳固定在所述枪管后端下部，所述触发装置包括扳机、撞针和复位弹簧；在所述枪管的下部设有出球孔，所述出球孔中心与所述枪管出口的距离为5mm；

(2)将Docter冲击回波系统的接收器探头布设在混凝土构件表面，将所述专用的能量触发装置的所述枪栓拉至预定位置，将所述冲击球通过进球孔放入所述枪管内，将所述枪管出口垂直紧贴所述接收器探头附近的混凝土构件表面，扣动扳机弹出冲击球；

(3)所述冲击球撞击混凝土表面，激发一弹性波，产生一反射波传回混凝土表面，并被附近的所述接收器探头接收，并传输到数据采集仪，存储在计算机中，并通过滤波、快速傅立叶变换，将时间域信号转换为频率域信号；根据峰值频率，利用公式(1)确定结构混凝土的厚度或缺陷深度：

H=bVP2f---(1)]]>

式中：H——板厚或缺陷深度(mm)；V_P——p波(纵波)速度(m/s)；f——频率(kHz)；b——几何结构形状系数：对于板状结构物，b取值为0.96；对于圆柱状结构物，b取值为0.92；对于方形梁，b取值为0.87。

本发明的检测方法，具有以下优点：

(1)采用一种能够无需人工弹性敲击的冲击回波能量触发装置，代替人工敲击，克服了现有Docter冲击回波系统在检测结构物内部缺陷中存在的不足，既满足Docter冲击回波系统检测结构物内部缺陷的精度要求，又能提高其检测效率。