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超声测桩小议灌注桩声波检测原理 
2018-09-19 286
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      超声测桩小议灌注桩声波检测原理                                         
      建筑基桩成孔后,灌混凝土之前,在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道,在桩身混凝土灌注若干天后开始检测,用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各截面的声学参数,然后对这些检测数据进行处理,分析和判断,以确定桩身混凝土缺陷的位置、程度,从而推断桩身混凝土的完整性。
      建筑混凝土结构是一个多孔浆及侵粗骨料组成的多相体系,当一定频带宽的超声脉冲在结构中传播时,将会产生一系列现象。所有这些信息可以由声传播速度和接收信号强度、波形来表征它所反映的被测材料的粘弹力学特性及缺陷的性质。因此,采用适应的超声检测方法,可用来评价桩基的质量、浇注均匀性、缺陷的范围及性质等 。
      超声测桩测灌注桩混凝土质量是近10多年逐渐发展起来的一种检测方法。它具有以下优点:
      1)检测细致,结果准确可靠;
      2)不受桩长桩径限制;
      3)无盲区声测管埋到什么部位就可检测什么部位,包括桩顶低强区和桩底沉渣厚度;
      4)毋须桩顶露出地面即可检测,方便施工;
      5)可估算混凝土强度。
      正因为如此,虽然该方法需预埋声测管,费用较高,但仍然得到广泛采用,特别是桥梁。高层建筑的大型、特大型灌注桩的检测。
      当混凝土无缺陷时,混凝土是连续体,超声波在其中正常传播。当换能器正对着缺陷时,情况就不一样了。由于缺陷(空洞、蜂窝区)的存在,混凝土连续性中断,缺陷区与混凝土之间成为界面(空气与混凝土)。在这界面上,超声波传播情况发生变动发生反射、散射与绕射。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生如下变化:
      空洞、松散等缺陷部位测得的声速要比正常部位小
      接收波振幅的变化
      由于缺陷对声波的反射或吸收比正常混凝土大,所以当超声波通过缺陷后,衰减比正常混凝土大,即接收波的振幅将减少。因此,和声时(速)一样,根据接收波首波振幅的异常变化也可以发现缺陷的存在。
      如果传播路径中遇到裂缝,由于裂缝对声波的强烈反射,只有很少的声波通过裂缝,接收波振幅将大大降低,振幅的变化可以较灵敏地发现裂缝的存在。
      对接收波信号的频谱分析证明,不同质量的混凝土对超声脉冲波中的高频分量的吸收、衰减不同。因此,当超声波通过不同质量的混凝土后,接收波的频谱(各频率分量的幅度)也不同,质量差或有内部缺陷、裂缝的混凝土,其接收波中高频分量相对减少而低频分量相对增大,接收波的主频率值下降,从而反映出缺陷和裂缝的存在。
      当超声波通过混凝土内部缺陷时,由于混凝土的连续性已被破坏,使超声波的传播路径复杂化,直达波、绕射波等各类波相继到达接收换能器,它们具有不同的频率和相位,这些波的叠加有时会造成波形的变化。


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