灌注桩声学参数与混凝土质量的关系

灌注桩声学参数与混凝土质量的关系

日期:2022-05-26 10:42:52

声学参数与混凝土质量的关系

结构混凝土在施工过程中常因各种原因产生缺陷,尤其是混凝土灌注桩,由于施工难度大,工艺复杂,隐蔽性强,硬化环境及混凝土成型条件复杂,更易产生空洞、裂缝、夹杂局部疏松、缩径等各种桩身缺陷,对建筑物的安全和耐久性构成严重威胁。

声波透射法是检测混凝土灌注桩桩身缺陷、评价其完整性的一种有效方法,当声波经混凝土传播后,它将携带有关混凝土材料性质、内部结构与组成的信息,准确测定声波经混凝土传播后各种声学参数的量值及变化,就可以推断混凝土的性能、内部结构与组成情况。

目前,在混凝土质量检测中常用的声学参数为声速、波幅、频率以及波形。

(1)声波波速与混凝土强度的关系

声波在混凝土中的传播波速反映了混凝土的弹性性质。

而混凝土的弹性性质与混凝土的强度具有相关性,因此混凝土声速与强度之间存在相关性。

另一方面,对组成材料相同的构件(混凝土),其内部越致密,孔隙率越低,则声波波速越高,强度也越高。

(2)混凝土内部缺陷对声波波速的影响

绕射传播的路径比直线传播的路径长,所测得得声时也就比正常混凝士要长。在计算测点声速时,总是以换能器间的直线距离作为传播距离,结果有缺陷处的计算声速(视声速)就减小。

(3)接收声波波幅与混凝土质量的关系

接收声波波幅是表征声波穿过混凝土后能量衰减程度的指标之一。

一般认为,接收波波幅强弱与混凝土的粘塑性有关。

接收波幅值越低,混凝士对声波的衰减就越大。

根据混凝土中声波衰减的原因可知,当混凝土中存在低强度区、离析区以及存在夹泥、蜂窝等缺陷时,吸收衰减和散射衰减增大,使接收波波幅明显下降。

(4)接收波频率变化与混凝土质量的关系

声波脉冲是复频波,具有多种频率成分。

当它们穿过混凝土后,各频率成分的衰减程度不同,高频部分比低频部分衰减严重,因而导致接收信号的主频率向低频端漂移。

其漂移的多少取决于衰减因素的严重程度。

所以,接收波主频率实质上是介质衰减作用的一个表征量,当遇到缺陷时,由于衰减严重,使接收波主频率明显降低。

(5)波形的变化与混凝土质量的关系

由于声波脉冲在缺陷界面的反射和折射,形成波线不同的波束,这些波束由于传播路径不同,或由于界面上产生波形转换而形成横波等原因,使得到达接收换能器的时间不同,因而使接收波成为许多同相位或不同相位波束的叠加波,导致波形畸变。实践证明,凡超声脉冲在传播过程中遇到缺陷,其接收波形往往产生畸变,所以波形畸变程度可作为判断缺陷程度的参考依据。

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