[发明专利]一种消除端面粗糙度影响且提高纵横波测试效果的耦合剂

说明书

技术领域

本发明涉及岩石、混凝土、钢结构的检测与探伤等超声波测试领域，特别涉及一种消除端面粗糙度影响且提高纵横波测试效果的耦合剂。

背景技术

超声波探测技术作为地球物理勘探的主要勘探方法之一，广泛应用于岩石岩体工程性质鉴别、完整性判断、煤田和油田勘探等的等领域。同时超声波探测技术也广泛应用于工民建等行业，例如混凝土，钢结构等材料的无损检测。然而超声波不能穿透超声波探头与被测物体之间的空气，所以换能器与被测物体之间必须经行耦合保护。目前，耦合剂的使用缺少规范，多种不同的耦合剂被用于生产、科研当中；由于耦合剂的耦合效果不同，降低了测试结果的可靠性，同时也不利于同种材料不同耦合剂条件下测试结果对比分析。

目前，耦合剂大多数为液态的，例如机油、凡士林；固态的较少，例如铝箔。这些液态的耦合剂虽然可以通过纵波，但却不能通过横波；而固态的耦合剂在低应力条件下的耦合紧密程度很差。除此之外，声波测试对被测物体端面平整度要求较高，不能广泛适用于不同端面粗糙度的测试。随着目前超声波理论与实践应用的加深，纵横波一体探头的逐渐普遍，对能同时纵横波测试且适用于不同端面粗糙度的耦合剂越发迫切。

发明内容

为克服现有技术因耦合剂的选择带来的测试误差，同时也为了简化实验和降低实验要求，本发明的目的在于提供一种消除端面粗糙度影响且提高纵横波测试效果的耦合剂，能同时测试纵横波、适用于不同粗糙度端面、无毒的超声波测试。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种消除端面粗糙度影响且提高纵横波测试效果的耦合剂，包括：

固结剂：熟石膏CaSO₄·0.5H₂O，

固结强度调节剂：生石膏CaSO₄·2H₂O，

润滑剂及早强剂：白乳胶、聚乙烯醇，

在严寒区域还可使用氯化镁MgCl与氧化钙CaO的混合粉剂做增温添加剂。

所述的耦合剂制作分三步：第一步，以生石膏:聚乙烯醇溶液:白乳胶:沸水＝50:15:5:15的质量比将生石膏、聚乙烯醇溶胶和白乳胶在沸水中充分搅拌均匀，然后在温度140°～170°之间烘箱里烘干1小时，热处理形成熟石膏混合固体；第二步，添加固结强度调节剂:生石膏，按熟石膏混合物:生石膏＝10:1的质量比均匀混合，得到中速耦合剂；第三步，在特定需求下，添加增温剂，得到抗寒耦合剂。

进一步的，选取所述耦合剂，按耦合剂:氯化镁:氧化钙＝150:20:13的质量比均匀混合，得到抗寒耦合剂。

进一步的，所有固体混合前都研磨过0.075mm筛，所得耦合剂密封于密封袋中待用，在使用时与温水按质量比0.8:1～1:1混合即可使用。

本发明的优点在于半固结时间以前具有较好的可塑性，能密实填充耦合面之间的空隙，抚平端面粗糙。应用本耦合剂可减少对试样端面的处理，从而减少制样成本，也适用于野外原位测试粗糙端面情况。在超声波探头安装以后，耦合剂逐渐由软塑态变为固态，具有适度的粘结强度将换能器与被测物体粘为一体，可省去特殊声学测试时的探头固定装置。待到达固结时间后，耦合剂呈硬塑态，可较好的通过纵横波。本发明根据实际情况添加固结强度调节剂，防止探头固结太牢固，不易于被测物分离的情况的发生。本发明还附有增温粉剂，可应付严寒等恶劣天气对实验的影响。

附图说明

图1为本发明的声波测试示意图；

图2为本发明耦合剂处理前后疏松砂岩端面对比；

图3标准铝样(Φ50×100)凡士林与本发明耦合剂耦合效果对比；

图4标准细砂岩样(Φ50×100)凡士林与本发明耦合剂耦合测试效果对比；

图5标准花岗岩砂岩(Φ50×100)凡士林与本发明耦合剂耦合测试效果对比。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细描述：

一种消除端面粗糙度影响且提高纵横波测试效果的耦合剂，包括：

固结剂：熟石膏CaSO₄·0.5H₂O，

固结强度调节剂：生石膏CaSO₄·2H₂O，

润滑剂及早强剂：白乳胶、聚乙烯醇，

在严寒区域还可使用氯化镁MgCl与氧化钙CaO的混合粉剂做增温添加剂。