[发明专利]混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法

说明书

技术领域

 本发明属于主体结构混凝土非破损检测领域，具体涉及一种利用超声波首波相位变化测试混凝土表面浅裂缝深度的方法，适用于建筑结构构件原位测试。

背景技术

混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、胶凝材料以及留存其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，混凝土硬化的过程中会发生体积变形。由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力（拉应力或剪应力），使得在骨料与水泥石之间的粘结面或水泥石本身出现肉眼能观察到的细微裂缝。

为得知这些裂缝的深度范围，得知裂缝是否会给建筑结构构件带来安全隐患，现有技术通常采用单面平测法测试混凝土表面浅裂缝深度。测试时，由于现场测试环境的多变、检测人员的经验匮乏、各厂商生产的检测设备的性能差异，导致在具体工程实践中往往不能准确得到检测结果。

如何保证在不破坏原有建筑结构构件的情况下通过原位无损检测的方法来获得准确的检测结果，是现有技术中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的测试方法在具体工程实践中往往不能得到准确的检测结果的不足，提供一种混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法，该测试方法的检测结果的准确率较高。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法，包括如下步骤：

1）清除被检对象表面的浮尘、污垢，观察裂缝缝隙中是否存在水、钢筋或其他异物，确保被检对象处于干燥状态；

2）以受检裂缝为中心两两对称布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；

3）在受检裂缝的一侧成对的布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；

4）不跨缝的声时测量：将发射型换能器和接收型换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距l’等于100、150、200、250mm??分别读取声时值t_i，绘制“时-距”坐标图或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程：l_i=a+bt_i；

每测点超声波实际传播距离为：

l_i=l’+a，若a＜0，取该数的相反数；

式中 l_i——第i点的超声波实际传播距离；

     a——“时-距”图中y轴的截距或回归直线方程的常数项；

v=b

b——回归系数；

5）跨缝的声时测量：将发射型换能器和接收型换能分别置于以裂缝为对称的两侧，取两换能器内边缘间距l为100、150、200mm、??分别读取声时值t⁰_i，同时观察首波相位的变化；

6）跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，用该测距及两个相邻测距的测量值按下式计算h_ci值，取此三点h_ci的平均值为该裂缝的深度值，

h_ci=1/2×l_i×[（t⁰_i×v/l_i）-1]^1/2

式中 h_ci——第i点计算的裂缝深度值；

     l_i——不跨缝平测时第 i 点的超声波实际传播距离；

 t⁰_i——第i点跨缝平测的声时值。

本发明的有益效果是：本发明的超声波首波相位反转测试法通过观察首波相位变化来判断超声波是否已绕射至裂缝底部，从而准确检测混凝土表面浅裂缝的深度，本发明的测试方法的检测结果的准确率较高，并且易于操作。

附图说明

图1是横波折射原理图；

图2是不跨缝测试的“时-距”坐标图；

图3是跨缝测试的原理图；

图4是两换能器测距之半大于裂缝深度值时的首波相位的变化；

图5是两换能器测距之半等于或小于裂缝深度值时的首波相位的变化。

具体实施方式

测试方法机理

由物理学知：

1）不同声速介质的界面在反射和折射过程中可能发生波型转换。波型转换现场只发生在斜入射场合。