混凝土无损捡测超声一回弹综合法实验研究 混凝土无损检测超声一回弹综合法实验研究 第一章概述 1.1普通混凝土 1.1.1普通混凝土的应用 由水泥、水和粗细集料按一定比例混合并搅拌均匀而成的混合物,在自身物理化 学作用下逐渐凝结硬化而得到的坚硬物体称为混凝土。一个半世纪以来混凝土科学理论 与技术的不断进步,使混凝土材料使用范围不断扩大,到目前为止全世界水泥总产量以 达13亿吨,混凝土总产量以达到大约30亿立方米,成为建筑工程中最大宗的材料。因 此,混凝土从新搅拌状态到凝结硬化后的性能,以及在使用环境下的长期性能受到人们 的普遍关注,尤其是混凝土结构质量的控制深受人们关注,由此而促使人们对各种结构 质量与控制技术不断进行完善和提高。t 1.1.2普通混凝土的无损检测 无论是工业及民用建筑,还是公路、铁路、水利及水电工程等都广泛使用混凝土材 料,混凝土的质量关系到整个工程的质量,传统的混凝土结构质量控制主要是在拌合机 口取样、制作试件,然后进行物理力学试验。由于这些试验未能反映施工中混凝土运输、 浇筑、振实和养护等因素的影响,因而不能完全代表混凝土结构的实际质量。此外,出 于对混凝土施工快速成型和使用安全的考虑,还需要对己筑混凝土结构的性能、质量和 内部情况进行更为详细的检测。这些检测包括对混凝土的早期强度、内部缺损(如空洞、 开裂等)、保护层厚度、钢筋位置和钢筋锈蚀等方面。由于混凝土结构成型后,采用破 损法(如开凿、切块等)进行检测,不但费工费时,还可能破坏原结构和影响美观,是很 不理想的,于是混凝土无损检测技术就得到了较广泛的应用。 所谓混凝土“无损检测”技术,就是要在不破坏结构构件的情况下,利用测试仪器 获取有关混凝土质量等受力功能的物理量,因该物理量与混凝土质量(强度、混凝土缺 陷)之间有较好的相关关系,可采用获取的物理量去推定混凝土质量(强度、混凝土缺 陷)。用无破损试验方法直接检验结构物的混凝土强度、缺陷及其他物理力学性能指标 可以确保结构质量,节约材料,提髙劳动生产率和加快施工进度。特别适用于确定不利 条件(火灾、冰冻、超载、地震、各种化学介质的侵蚀等等)下混凝土的损害程度,研究 和评价同一试样随时间而变异的各种性能,在这些方面,无破损试验方法的优越性较传 统的破损试验方法就更为突出。 【4】 1.1.3普通混凝土无损检测的特点 无损检测技术与一般试验方法的不同之处在于:前者只能用间接的物理量反映或推 定工程结构物的原位质量指标。这一推定过程存在多种影响因素和不确定性,它涉及材 第1页共34页
混凝土无损检测超声—回弹综合法实验研究 第 1 页 共 34 页 混凝土无损检测超声—回弹综合法实验研究 第一章 概述 1.1 普通混凝土 1.1.1 普通混凝土的应用 由水泥、水和粗细集料按一定比例混合并搅拌均匀而成的混合物，在自身物理化 学作用下逐渐凝结硬化而得到的坚硬物体称为混凝土。一个半世纪以来混凝土科学理论 与技术的不断进步，使混凝土材料使用范围不断扩大，到目前为止全世界水泥总产量以 达 13 亿吨，混凝土总产量以达到大约 30 亿立方米，成为建筑工程中最大宗的材料。因 此，混凝土从新搅拌状态到凝结硬化后的性能，以及在使用环境下的长期性能受到人们 的普遍关注，尤其是混凝土结构质量的控制深受人们关注，由此而促使人们对各种结构 质量与控制技术不断进行完善和提高。【3】 1.1.2 普通混凝土的无损检测 无论是工业及民用建筑，还是公路、铁路、水利及水电工程等都广泛使用混凝土材 料，混凝土的质量关系到整个工程的质量．传统的混凝土结构质量控制主要是在拌合机 口取样、制作试件，然后进行物理力学试验。由于这些试验未能反映施工中混凝土运输、 浇筑、振实和养护等因素的影响，因而不能完全代表混凝土结构的实际质量。此外，出 于对混凝土施工快速成型和使用安全的考虑，还需要对已筑混凝土结构的性能、质量和 内部情况进行更为详细的检测。这些检测包括对混凝土的早期强度、内部缺损(如空洞、 开裂等)、保护层厚度、钢筋位置和钢筋锈蚀等方面。由于混凝土结构成型后，采用破 损法(如开凿、切块等)进行检测，不但费工费时，还可能破坏原结构和影响美观，是很 不理想的，于是混凝土无损检测技术就得到了较广泛的应用。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测试仪器 获取有关混凝土质量等受力功能的物理量，因该物理量与混凝土质量(强度、混凝土缺 陷)之间有较好的相关关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量(强度、混凝土缺 陷)。用无破损试验方法直接检验结构物的混凝土强度、缺陷及其他物理力学性能指标， 可以确保结构质量，节约材料，提高劳动生产率和加快施工进度。特别适用于确定不利 条件(火灾、冰冻、超载、地震、各种化学介质的侵蚀等等)下混凝土的损害程度，研究 和评价同一试样随时间而变异的各种性能，在这些方面，无破损试验方法的优越性较传 统的破损试验方法就更为突出。【4】 1.1.3普通混凝土无损检测的特点 无损检测技术与一般试验方法的不同之处在于：前者只能用间接的物理量反映或推 定工程结构物的原位质量指标。这一推定过程存在多种影响因素和不确定性，它涉及材
混凝土无损捡测超声一回弹综合法实验研究 料、结构、应用物理学,信息科学等多种学科,因此要求从无损检测的人员应有较高的 素质。为适应不同检测任务的需要,应严格推行资格认证制度,制订明确的资格等级标 准,并尽快实施相应的培训和考核计划。总之,随着我们建设工程质量管理力度的加强, 无损检测技术的作用将日益明显,责任也不断加重,为使无损检测技术发挥应有的作 用。除了每一个检测工作者应以十分负责的态度对待每一项检测结果外,还应充分意识 到现有无损检测方法的局限性,以创新的精神推进该项技术的发展。t21 因此,对无损检测这项新技术的研究就具有更大的现实意义和广阔的发展前景。 1.2混凝土无损检测的研究现状 1.2.1国外混凝土无损检测技术的发展概况 混凝土作为一种最重要、用量最大的工程材料,自19世纪初问世以来,已有近 200年的历史。在这一漫长的发展过程中,如何赋予它一些明确的性能指标,以及如何 获得和控制这些性能,一直是人们在应用中不断探索的问题之一。如何测定这些性能, 则是上述探索的基础。首先被采用的混凝土性能试验方法是“试件试验”。早在1911年 英国皇家建筑学院(RIBA)的研究报告中,就已把立方体抗压强度试验列为推荐方法,此 后迅速被各国采用,并一直延用至今。这类方法以试件破坏时的实测值代表混凝土的性 能指标。“试件试验”方法已延用近一百年,已成为混凝土结构设计、施工及验收规范 的基本依据。但由于试件中的混凝土与结构物中的混凝土质量、受力状态,混凝土成型 和养护条件都不可能完全一致,所以试件实测值只能被认为是混凝土在特定条件下的性 能反映,而不能完全确切地代表结构物原位混凝土的质量状况。尤其是对已建成的老建 筑及受灾害因素影响的建筑物需要对其安全性作出评估时,“试件试验”就更无法满足 要求。因此,人们一直希望找到一种能在建筑物原位直接测量混凝土各项性能指标的方 法。1910年, Lembach和owy在一项德国专利rfl提出,用埋设在一组钻孔中的极天线探 测地下相对髙导电性质的区域,正式提出了探地雷达概念. Hulsenhbeck于1926年第 个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路. 早在20世纪30年代初,人们就已开始探索和研究混凝土无损检测方法,致使该 方法取得了迅速的发展。1930年首先出现了表面压痕法。1935年格里姆(G. Grime) 艾德(J.M.Ide)把共振法用于测量混凝土的弹性模量。1948年施米特(E. Schmid)硏制 成功回弹仪。1949年加拿大的莱斯利( Leslie)和奇斯曼( Cheesman)、英国的琼斯 (R. Jones)等运用超声脉冲进行混凝土检测获得成功。接着,琼斯又使用放射性同位素 进行混凝土密实度和强度检测,这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。随后,许 多国家也相继开展了这方面的研究。如前苏联、罗马尼亚、日本等国家在50年代都曾取 得许多成果。60年代,罗马尼亚的弗格瓦洛(1. Facaoam)提出用声速、回弹法综合估算 混凝土强度的方法,为混凝土无损检测技术开劈了多因素综合分析的新途径。60年代声 第2页共34页
混凝土无损检测超声—回弹综合法实验研究 第 2 页 共 34 页 料、结构、应用物理学，信息科学等多种学科，因此要求从无损检测的人员应有较高的 素质。为适应不同检测任务的需要，应严格推行资格认证制度，制订明确的资格等级标 准，并尽快实施相应的培训和考核计划。总之，随着我们建设工程质量管理力度的加强， 无损检测技术的作用将日益明显，责任也不断加重， 为使无损检测技术发挥应有的作 用。除了每一个检测工作者应以十分负责的态度对待每一项检测结果外，还应充分意识 到现有无损检测方法的局限性，以创新的精神推进该项技术的发展。【2】 因此，对无损检测这项新技术的研究就具有更大的现实意义和广阔的发展前景。 1.2 混凝土无损检测的研究现状 1.2.1 国外混凝土无损检测技术的发展概况 混凝土作为一种最重要、用量最大的工程材料，自19世纪初问世以来，已有近 200年的历史。在这一漫长的发展过程中，如何赋予它一些明确的性能指标，以及如何 获得和控制这些性能，一直是人们在应用中不断探索的问题之一。如何测定这些性能， 则是上述探索的基础。首先被采用的混凝土性能试验方法是“试件试验”。早在1911年 英国皇家建筑学院(RIBA)的研究报告中，就已把立方体抗压强度试验列为推荐方法，此 后迅速被各国采用，并一直延用至今。这类方法以试件破坏时的实测值代表混凝土的性 能指标。“试件试验”方法已延用近一百年，已成为混凝土结构设计、施工及验收规范 的基本依据。但由于试件中的混凝土与结构物中的混凝土质量、受力状态，混凝土成型 和养护条件都不可能完全一致，所以试件实测值只能被认为是混凝土在特定条件下的性 能反映，而不能完全确切地代表结构物原位混凝土的质量状况。尤其是对已建成的老建 筑及受灾害因素影响的建筑物需要对其安全性作出评估时，“试件试验”就更无法满足 要求。因此，人们一直希望找到一种能在建筑物原位直接测量混凝土各项性能指标的方 法。1910年，Lembach和Lowy在一项德国专利rf1提出，用埋设在一组钻孔中的极天线探 测地下相对高导电性质的区域， 正式提出了探地雷达概念．Hulsenhbeck于1926年第一 个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路． 早在20世纪30年代初，人们就已开始探索和研究混凝土无损检测方法，致使该 方法取得了迅速的发展。1930年首先出现了表面压痕法。1935年格里姆(G．Grimet)、 艾德(J．M．Ide)把共振法用于测量混凝土的弹性模量。1948年施米特(E．Schmid)研制 成功回弹仪。1949年加拿大的莱斯利(Leslie)和奇斯曼(Cheesman)、英国的琼斯 (R．Jones)等运用超声脉冲进行混凝土检测获得成功。接着，琼斯又使用放射性同位素 进行混凝土密实度和强度检测，这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。随后，许 多国家也相继开展了这方面的研究。如前苏联、罗马尼亚、日本等国家在50年代都曾取 得许多成果。60年代，罗马尼亚的弗格瓦洛(1．Facaoam)提出用声速、回弹法综合估算 混凝土强度的方法，为混凝土无损检测技术开劈了多因素综合分析的新途径。60年代声
混凝土无损捡测超声一回弹综合法实验研究 发射技术被引入混凝土检测体系,吕施(H. Rush)、格林(A.T. Green)等人先后研究 了混凝土的声发射特性,为声发射技术在混凝土结构中的应用打下了基础。Cok在1960 年用脉冲雷达在矿井中做了试验.探地雷达的初期应用,仅限于对电磁波吸收很弱的冰 层、岩盐等介质中.如1970年 Harison在南极冰层上,取得了800.1200m穿透深度资 料.1974年 Unterberger R.R.探测了盐矿中夹层等.随着电子计算机技术的发展以 及现代数据处理技术的应用,70年代后,探地雷达的应用从冰层、盐矿等弱介质扩展 到土层、煤层、岩层等有耗介质.探地雷达的应用范围迅速扩大,现已覆盖考古、矿产 资源勘探、岩十勘査、无损检测及工程建筑物结构调査等众多领域,并开发了用于地 面、钻孔与航空卫星上的探地雷达技术.探地雷达( Ground Penetrating radia,GPR方 法是一种用于确定地下介质分布的广谱技术.今天,无论是雷达本身的技术性能还是 它的应用范围都有了较大的发展.目前国内外所使用的探地雷达都属于脉冲反射雷达, 通过发射和接收从地下目标反射回来的雷达波脉冲(或称子波),继而成象或图象重构, 达到勘探和检测地下目标的日的.因此,子波脉冲是否尖锐乃是分辨率的关键.影响 子波波长的因素比较复杂,人致有三个因素;1)主频:主频越高,子波的一个单波波 长越短:②)频宽:所占频带越宽,子波的主峰越突出,旁瓣越少:3)陡度:频带边 界的斜率变缓,子波变得越来越细长.目前,探地雷达的应用十分广泛,在工程质量 检测中,能检测出公路路面厚度,其误差小于lcm;通过测定路面吸收系数来检测路面 密实度;还可检测路基和路面的缺陷,如裂缝空洞等.在工程地质勘查中,能对地 下剖面进行连续扫描,从图像上可以清晰地看到地下岩土的分布状况.在滑坡调研中, 从探地雷达图像可清晰地显示出地表层与基岩弱透水层之间相对透水的地层.这种地层 可造成地下水沿基岩向斜坡下的流动,雨季在滑坡坡脚常见有水从地层中渗出即证实了 这种水流的存在.80年代中期,美国的 MarySansalone和 Nicholas. Carino实现了在水 泥混凝土等集结型非金属、复合材料中采用机械波反射法进行无损检测的目标。此外, 无损检测的另一个分支一一钻芯法、拔出法、射钉法等半破损法也得到了发展,从而形 成了一个较为完整的混凝土无损检测方法体系。 随着混凝土无损检测方法日臻成熟,许多国家开始了这类检测方法的标准化 工作,其中以ASTM所颁布的有关标准最多,这些标准有《硬化混凝土射人阻力试验方法》 (C803一82)、《结构混凝土抽样与检测方法》(C823—83)、《混凝土超声脉冲速度试验 方法》(C579-—-83)、《硬化混凝土回弹试验方法》(C805-85)、《就地灌注圆柱试样 抗压强度试验方法》(C873—850、《硬化混凝土拔出强度试验方法》(C900-87)、《成 熟度估算混凝土强度的方法》(C1074-87)等。此外还有《硬化混凝土超声脉冲速度的 测定》(①IN/BO8047)俄罗斯的《混凝土超声测强度》(GOST17624),英国的《测试混 凝土中超声速度》(BSl881:Part203),捷克和斯洛伐克的《用超声脉冲检测混凝土的 方法》(STN73—1371)等。与此同时国际标准化组织(IS0)及材料与结构试验研究国际 第3页共34页
混凝土无损检测超声—回弹综合法实验研究 第 3 页 共 34 页 发射技术被引入混凝土检测体系，吕施(H．Ruseh)、格林(A．T．Green)等人先后研究 了混凝土的声发射特性，为声发射技术在混凝土结构中的应用打下了基础。Cook在1960 年用脉冲雷达在矿井中做了试验．探地雷达的初期应用，仅限于对电磁波吸收很弱的冰 层、岩盐等介质中．如1970年Harison在南极冰层上， 取得了800．1 200m穿透深度资 料．1974年Unterberger R．R．探测了盐矿中夹层等． 随着电子计算机技术的发展以 及现代数据处理技术的应用，70年代后， 探地雷达的应用从冰层、盐矿等弱介质扩展 到土层、煤层、岩层等有耗介质．探地雷达的应用范围迅速扩大，现已覆盖考古、矿产 资源勘探、岩十勘查、无损检测及工程建筑物结构调查等众多领域， 并开发了用于地 面、钻孔与航空卫星上的探地雷达技术．探地雷达(Ground Penetrating Radia，GPR方 法是一种用于确定地下介质分布的广谱技术．今天， 无论是雷达本身的技术性能还是 它的应用范围都有了较大的发展． 目前国内外所使用的探地雷达都属于脉冲反射雷达， 通过发射和接收从地下目标反射回来的雷达波脉冲(或称子波)，继而成象或图象重构， 达到勘探和检测地下目标的日的． 因此， 子波脉冲是否尖锐乃是分辨率的关键．影响 子波波长的因素比较复杂，人致有三个因素；1)主频： 主频越高， 子波的一个单波波 长越短；2)频宽： 所占频带越宽， 子波的主峰越突出，旁瓣越少：3)陡度： 频带边 界的斜率变缓，子波变得越来越细长．目前，探地雷达的应用十分广泛， 在工程质量 检测中，能检测出公路路面厚度，其误差小于lcm； 通过测定路面吸收系数来检测路面 密实度； 还可检测路基和路面的缺陷， 如裂缝空洞 等．在工程地质勘查中，能对地 下剖面进行连续扫描， 从图像上可以清晰地看到地下岩土的分布状况．在滑坡调研中， 从探地雷达图像可清晰地显示出地表层与基岩弱透水层之间相对透水的地层．这种地层 可造成地下水沿基岩向斜坡下的流动，雨季在滑坡坡脚常见有水从地层中渗出即证实了 这种水流的存在．80年代中期，美国的MarySansalone和NicholasJ．Carino实现了在水 泥混凝土等集结型非金属、复合材料中采用机械波反射法进行无损检测的目标。此外， 无损检测的另一个分支——钻芯法、拔出法、射钉法等半破损法也得到了发展，从而形 成了一个较为完整的混凝土无损检测方法体系。 随着混凝土无损检测方法日臻成熟，许多国家开始了这类检测方法的标准化 工作，其中以ASTM所颁布的有关标准最多，这些标准有《硬化混凝土射人阻力试验方法》 (C 803—82)、《结构混凝土抽样与检测方法》(C 823—83)、《混凝土超声脉冲速度试验 方法》(C 579---83)、《硬化混凝土回弹试验方法》(C 805—85)、《就地灌注圆柱试样 抗压强度试验方法》(C 873—850、《硬化混凝土拔出强度试验方法》(C900--87)、《成 熟度估算混凝土强度的方法》(C 1074--87)等。此外还有《硬化混凝土超声脉冲速度的 测定》(DIN／BO 8047)俄罗斯的《混凝土超声测强度》(GOSTl7624)，英国的《测试混 凝土中超声速度》(BSl881：Part 203)，捷克和斯洛伐克的《用超声脉冲检测混凝土的 方法》(STN 73—1371)等。与此同时国际标准化组织(ISO)及材料与结构试验研究国际
混凝土无损捡测超声一回弹综合法实验研究 联合组织( RILEM)也先后提出了若干项相关的国际标准。这些工作对结构混凝土无损检 测技术的工程应用起了良好的促进作用 近年来,国外在这方面的研究工作方兴未艾,尤其值得注意的是,随着科学技术 的发展,无损检测技术也突破了原有的范畴,涌现出一批新的测试方法,包括微波吸收、 雷达扫描、红外热谱、脉冲回波等新技术。而且,测试内容由强度推定、内部缺陷探测 等扩展到更广泛的范畴,其功能由事后质量检测,发展到了事前的质量反馈控 混凝土无损检测技术的发展虽然时快时慢,但由于工程建设的实际需要,它始 终具有较强的生命力。可以预料,随着科学技术的发展和工程建设规模的不断扩大,无 损检测技术的发展前景是广阔的。t 1.2.2我国混凝土无损检测技术的发展历程 我国在这一领域的研究工作始于20世纪50年代中期,开始引进瑞士、英国、波 兰等国的回弹仪和超声仪,并结合工程应用开展了许多研究工作。60年代初即开始批量 生产回弹仪,并研制成功了多种型号的超声检测仪;在检测方法方面也取得了许多进展。 70年代以后,我国曾多次组织力量合作攻关,80年代着手制订了一系列技术规程,并引 进了许多新的检测技术,大大推进了结构混凝土无损检测技术的研究和应用。随着电子 技术的发展,仪器的研制工作也取得了新的成就,并逐步形成了自己的生产体系。90年 代以来,无损检测技术继续向更深的层次发展,许多新技术得到应用,检测人员队伍不 断壮大,素质迅速提高。纵观整个发展历程,我国无损检测技术的发展是非常迅速的, 我们可以从下面几个方面叙述这一发展的过程 (一)在测试技术方面的发展 早在20世纪50年代中期,随着我国基本建设规模的扩大,混凝土无损检测技术 就已引起工程界的重视。当时,我国与建设工程有关的主要研究院所及高等院校都开展 了这方面的研究工作,并将研究内容列入了我国第一个科技发展十二年规划。 在早期的研究中值得一提的是同济大学在该领域中作出了开拓性的贡献。当时 的同济大学声学研究室与材性研究室在我国著名声学专家魏墨盒教授的带领下,首先开 展了混凝土超声检测方法的研究,试验研究了混凝土强度及配合比参数与超声脉冲速 度、衰减系数等声学参数之间的相互关系,并于1964年研制出我国第一台非金属超声仪 60年代初,我国已能生产回弹仪,并对回弹法的研究日趋成熟。在超声法研究 方面,主要是运用超声脉冲法进行裂缝探测及运用专用曲线法进行强度检测,并大量引 进前苏联及东欧国家的研究成果和检测经验。与此同时,在国内也有许多新的探索,在 测强方面,一些研究者试图消除混凝土中砂石含量对“声速一一强度”关系的影响,以 便建立一条适应范围较广的基准曲线,在这方面获得一定成果的有建材研究院提出的 “水泥净浆声速核算法”,陕西省建筑科学硏究院提岀的“砂浆声速核算法”,以及湖 第4页共34页
混凝土无损检测超声—回弹综合法实验研究 第 4 页 共 34 页 联合组织(RILEM)也先后提出了若干项相关的国际标准。这些工作对结构混凝土无损检 测技术的工程应用起了良好的促进作用。 近年来，国外在这方面的研究工作方兴未艾，尤其值得注意的是，随着科学技术 的发展，无损检测技术也突破了原有的范畴，涌现出一批新的测试方法，包括微波吸收、 雷达扫描、红外热谱、脉冲回波等新技术。而且，测试内容由强度推定、内部缺陷探测 等扩展到更广泛的范畴，其功能由事后质量检测，发展到了事前的质量反馈控 制。 。 混凝土无损检测技术的发展虽然时快时慢，但由于工程建设的实际需要，它始 终具有较强的生命力。可以预料，随着科学技术的发展和工程建设规模的不断扩大，无 损检测技术的发展前景是广阔的。【1】 1.2.2我国混凝土无损检测技术的发展历程 我国在这一领域的研究工作始于20世纪50年代中期，开始引进瑞士、英国、波 兰等国的回弹仪和超声仪，并结合工程应用开展了许多研究工作。60年代初即开始批量 生产回弹仪，并研制成功了多种型号的超声检测仪；在检测方法方面也取得了许多进展。 70年代以后，我国曾多次组织力量合作攻关，80年代着手制订了一系列技术规程，并引 进了许多新的检测技术，大大推进了结构混凝土无损检测技术的研究和应用。随着电子 技术的发展，仪器的研制工作也取得了新的成就，并逐步形成了自己的生产体系。90年 代以来，无损检测技术继续向更深的层次发展，许多新技术得到应用，检测人员队伍不 断壮大，素质迅速提高。纵观整个发展历程，我国无损检测技术的发展是非常迅速的， 我们可以从下面几个方面叙述这一发展的过程： (一) 在测试技术方面的发展 早在20世纪50年代中期，随着我国基本建设规模的扩大，混凝土无损检测技术 就已引起工程界的重视。当时，我国与建设工程有关的主要研究院所及高等院校都开展 了这方面的研究工作，并将研究内容列入了我国第一个科技发展十二年规划。 在早期的研究中值得一提的是同济大学在该领域中作出了开拓性的贡献。当时 的同济大学声学研究室与材性研究室在我国著名声学专家魏墨盒教授的带领下，首先开 展了混凝土超声检测方法的研究，试验研究了混凝土强度及配合比参数与超声脉冲速 度、衰减系数等声学参数之间的相互关系，并于1964年研制出我国第一台非金属超声仪。 60年代初，我国已能生产回弹仪，并对回弹法的研究日趋成熟。在超声法研究 方面，主要是运用超声脉冲法进行裂缝探测及运用专用曲线法进行强度检测，并大量引 进前苏联及东欧国家的研究成果和检测经验。与此同时，在国内也有许多新的探索，在 测强方面，一些研究者试图消除混凝土中砂石含量对“声速——强度”关系的影响，以 便建立一条适应范围较广的基准曲线，在这方面获得一定成果的有建材研究院提出的 “水泥净浆声速核算法”，陕西省建筑科学研究院提出的“砂浆声速核算法”，以及湖
混凝土无损捡测超声一回弹综合法实验研究 南大学提出的“声速衰减综合测强法”等。但这些方法都因测试方法或核算方法的烦琐 而未能得到广泛应用。但它所提出的问题和思路,至今仍对测强研究有所启示。在测缺 方面,南京水利科学研究院提出了用概率法判断缺陷的方法,使原来的经验判断上升为 数值判据判断。 70年代后期,我国混凝土无损检测技术的研究进入了一个新的发展期。1978年 以中国建筑科学研究院、陕西省建筑科学研究院为首组成了以建工系统为主的全国性协 作组,其后又吸收其他系统单位参加。协作组的成立加强了各单位间的交流,也就一些 共同关心的问题进行了合作研究,例如超声测试中仪器零读数(t)问题。协作组对仪 器零读数产生的机理、不同介质仪器零读数的差异及如何进行统一标定曾进行过联合试 验和研究。 20世纪80年代,研究工作得到快速发展,具体如下: 中国建筑科学研究院进行了综合法测强的研究,首次提出了北京地区的超声法 测强曲线。 南京水利科学硏究院进行了超声法测强、超声法测量缺陷、裂缝深度的硏究。 同济大学进行了超声测缺、超声法测强、超声法测厚及超声波检测仪的研 湖南大学进行了超声检测影响因素及混凝土中声波衰减及频谱分析的研究。 陕西省建筑科学硏究院进行了测缺、超声法测量火灾后损伤层厚度的硏究。 这些研究取得了一系列首创性的成果,包括: 测强方面超声测强的主要影响因素:石子的品种、粒径、用量:钢筋的影 响及修正;混凝土湿度、养护方法的影响及修正;测试距离的影响及修正;测试频率的 影响及修正等。 测裂缝方面平测法测裂缝的方法及修正距离的研究;钢筋的影响及修正 钻孔法测裂缝的研究和应用斜测法测裂缝的研究及应用等。 测缺陷方面概率判断法的进一步改进和完善;斜测交汇法的研究应用;缺 陷尺寸估计;多参数综合判断的应用;波形方面的研究;频率测量方面的研究和应用; 衰减系数、频谱分析应用和测定方法的研究;火灾后损伤层厚度的测定方法等 在这时期,许多地区通过试验研究,制定了本地区的强度换算曲线,推动了超 声回弹综合法的提高和应用 随着超声检测技术的发展,应用的范围不断扩大,研究深度不断加深,从20世 纪50~60年代主要在地上结构检测发展到地上和地(水)下,包括一些隐蔽工程,如灌注 桩、地下防渗墙、水下结构的检测、坝基及灌浆效果的检测等;从一般两面临空的梁、 柱、墩结构检测发展到单面临空的大体积检测;探测距离从1-2m发展到10-20m;从以 声速一个参数为主发展到声速、振幅、频率、波形多参数的综合运用。特别在超声探测 第5页共34页
混凝土无损检测超声—回弹综合法实验研究 第 5 页 共 34 页 南大学提出的“声速衰减综合测强法”等。但这些方法都因测试方法或核算方法的烦琐 而未能得到广泛应用。但它所提出的问题和思路，至今仍对测强研究有所启示。在测缺 方面，南京水利科学研究院提出了用概率法判断缺陷的方法，使原来的经验判断上升为 数值判据判断。 70年代后期，我国混凝土无损检测技术的研究进入了一个新的发展期。1978年， 以中国建筑科学研究院、陕西省建筑科学研究院为首组成了以建工系统为主的全国性协 作组，其后又吸收其他系统单位参加。协作组的成立加强了各单位间的交流，也就一些 共同关心的问题进行了合作研究，例如超声测试中仪器零读数( t )问题。协作组对仪 器零读数产生的机理、不同介质仪器零读数的差异及如何进行统一标定曾进行过联合试 验和研究。 20世纪80年代，研究工作得到快速发展，具体如下： 中国建筑科学研究院进行了综合法测强的研究，首次提出了北京地区的超声法 测强曲线。 南京水利科学研究院进行了超声法测强、超声法测量缺陷、裂缝深度的研究。 同济大学进行了超声测缺、超声法测强、超声法测厚及超声波检测仪的研 究。 湖南大学进行了超声检测影响因素及混凝土中声波衰减及频谱分析的研究。 陕西省建筑科学研究院进行了测缺、超声法测量火灾后损伤层厚度的研究。 这些研究取得了一系列首创性的成果，包括： 测强方面 超声测强的主要影响因素：石子的品种、粒径、用量；钢筋的影 响及修正；混凝土湿度、养护方法的影响及修正；测试距离的影响及修正；测试频率的 影响及修正等。 测裂缝方面 平测法测裂缝的方法及修正距离的研究；钢筋的影响及修正； 钻孔法测裂缝的研究和应用 斜测法测裂缝的研究及应用等。 测缺陷方面 概率判断法的进一步改进和完善；斜测交汇法的研究应用；缺 陷尺寸估计；多参数综合判断的应用；波形方面的研究；频率测量方面的研究和应用； 衰减系数、频谱分析应用和测定方法的研究；火灾后损伤层厚度的测定方法等。 在这时期，许多地区通过试验研究，制定了本地区的强度换算曲线，推动了超 声回弹综合法的提高和应用。 随着超声检测技术的发展，应用的范围不断扩大，研究深度不断加深，从20世 纪50~60年代主要在地上结构检测发展到地上和地(水)下，包括一些隐蔽工程，如灌注 桩、地下防渗墙、水下结构的检测、坝基及灌浆效果的检测等；从一般两面临空的梁、 柱、墩结构检测发展到单面临空的大体积检测；探测距离从1—2m发展到10-20m；从以 声速一个参数为主发展到声速、振幅、频率、波形多参数的综合运用。特别在超声探测