摘要：钢管混凝土是由外套钢管和内填混凝土组合而成的构件。其内填混凝土的施工属隐蔽工程。因此，我们要采取科学有效的方法对钢管混凝土质量进行检测。本文主要探讨将超声法检测术应用于钢管混凝土缺陷检测分析过程中的要点及注意事项，可供同行交流。
关键词：超声法；无损检测；钢管混凝土；缺陷；试验模拟
前言
钢管混凝土作为组合结构，其原理如下：侧向受压状态，使混凝土抗压强度增加，加之，钢管刚度高，使结构承载力、稳固性等比较强。该结构中，无论结构受力，还是安全评估工作，都受混凝土密实度干扰。结合具体规范，检测钢管混凝土柱密实性，保障混凝土实体质量，为其提供数据基础。超声法作为无损检测方法，在钢管混凝土缺陷分析过程中，适用性强，使内部缺陷数据更加直观，增加了结构完整性，既经济又便利。
1.工程实例
某工程中，选用镜框架高层钢混结构，箱型柱，把内隔板设置在端头位置，牛腿节点位置没有横向内隔板。将自密实混凝土灌进钢柱中，浇筑工作结束后，各段柱为一浇筑批次。在柱内插入振动棒，继而开展浇筑工作，浇筑与振捣同步进行。密实度检测安排在一周之后，以免发生结合面脱空情况。
2.超声法检测钢管混凝土缺陷原理
检测钢管混凝土缺陷时，应用超声投射波法。实操中，超声波经一侧发射探头发出后，通过钢管混凝土，传至另一端。超声波传输中，遇到问题，声波会发生反射，继而出现能量衰减情况，另外一部分会规避缺陷，被另一端接收探头接收。判断钢管混凝土缺陷，需要经历复杂的过程，接收到超声波声学参数平均值后，统计计算标准偏差，判别异常，依据波形曲线首波、波幅频率变化情况，把缺陷情况确定下来。在钢管混凝土密实度检测中，应用超声法，非常讲究，可细分为对测法、斜测法、钻孔测法等。上述工程案例中，优选对测法，对声学参数进行采集，整理，再参考敲击法结果，进行相关分析。
3.模拟对比试验过程
我们借助专业实验形式，对钢管混凝土无缺陷和脱空时检测工作进行对比，并将其应用到数据分析工作中，以此对有效波形、脱空现象无效数据进行科学区分。选取2块规格一样的钢板，在中间放置相同混凝土试块，分别使用不同方式处理。在实验组中，使用黄油，按压混凝土和钢板接触面，使之耦合，达到良好的黏结效果。在对照组中，二者模拟脱空。依次检测两组试件密实度，获得实验数据。通过波形对比，可知：倘若钢管混凝土密实度好，不存在缺陷，波形采集效果非常好，首波清晰，波幅稳定。反之，则发生超声波短路情况，波形毫无章法，不能够对有效波形进行采集。
4.超声法检测钢管混凝土缺陷特征
我们结合以往工程实践，检测钢管混凝土密实度时，对超声法波形特征、钢管混凝土缺陷总结如下：在密实钢管混凝土中，首波声时正常，波形具备等间隔规则、周期振动特征，波幅稳定性强，不存在畸变情况；以钢隔板区钢管混凝土为检测对象，首波声时非常短，以纵波形式存在于隔板中，速度快，幅度低，波幅前、后均有衰减情况；当钢管混凝土局部有小蜂窝、离析情况时，无论首波声时，还是波速都比较低，幅度大，且波形杂乱；当其存在脱空、胶结不良现象时，波速不高，波幅不密集，无规律，除了首波脉冲较宽之外，脱空过程中，也不会发生明显的首波情况；假使钢管混凝土中，存在内部孔洞情况，首波声时长，无论波速，还是波幅都非常低，后面的一些波形有规律可循。
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5.实验检测数据分析
发挥超声波处理软件功能及优势，分析实验过程中的各类相关数据。该过程中，需要采用专业方法，科学修正超声首波声时。钢管声阻抗与混凝土存在明显差别，之所以要修正首波声时，目的在于改变仪器检测到的声时，使之以混凝土内传播声时形式存在，并将壁厚因素干扰排除掉。当超声波以钢管混凝土为介质传播时，会依次经过混凝土、钢管，信号由超声仪接收到之后，声时细分为两部分。
本工程中，与各钢管壁厚对应的首波修正值已知。假使在数据采集中，测距为200mm，首波声时和钢管壁厚分别是51.2μs和8mm，修正声时2.7μs，得出混凝土内部超声波的首波声时，再依托首波声时修正，将混凝土内超声波传播的理论波速计算出来。对这一测点而言，其波形曲线中，除了有清晰的首波之外，波形间隔相等，具备规则、周期振动特性，波幅始终处于稳定状态，也不存在畸变情况，表明混凝土波形无异常。
我们当时选定钢管混凝土作为对象，修正首波声时，其测距相同，壁厚各异，把混凝土中超声波的传播速度确定下来，壁厚越大，首波声时越大。实验表明，在钢管混凝土缺陷检测中，应用超声法，其精确度会受壁厚干扰。修正首波声时，把混凝土中超声波传播声速确定下来，这在误差控制中非常有效，能够得出准确的缺陷判断结果。
工程实践中，将检测批次确定为8个，各批次中，构件数量为5，把有效首波波速平均值确定下来。完成声时修正工作后，在合理范围内，对其进行控制。除了存在些微离散情况外，测点有效波形也非常清楚，拥有稳定幅度，无不密实情况。由实验结果可知，钢柱与楼板面交接位置、后焊接节点、焊接位置隔板区域等，都会发生钢管壁与混凝土脱空情况，并因局部受热，导致管壁、混凝土分离。经钻孔高压注胶处理，再次进行实验操作。
6.超声法检测钢管混凝土注意事项
首先，熟悉混凝土浇筑工艺及实施过程，对钢管柱结构形式具备清晰的认识和了解，继而在钢管混凝土缺陷检测工作中，使用超声法。上述工作有效保证了测点位置准确，便于得出准确的实验结果，使缺陷分析工作更加顺利。其次，选择敲击法，对脱空位置进行确定，把测点布置在钢管、混凝土胶结性好的地方。一旦敲击过程中有大范围空响情况，在第一时间高压注胶，确定混凝土表层不存在锈蚀问题。第三，测点布置过程中，除了考量构件尺寸外，还要兼顾外观质量。依据钢管边长，使用墨线把等间距网格画在对测面上，间距以10-30cm为宜，测点位置选定为网格线交点，并编序，严禁在隔板、焊缝位置布点。第四，将黄油作为耦合剂，均匀涂抹在每一个测点，确保发射探头、钢管柱壁处于最佳耦合状态，而耦合剂要适量，可覆住探头接触面。执行检测工作时，把探头压紧，为超声波营造良好传递环境。第五，数据采集过程中，探头与柱壁保持垂直，且与测面在同一水平线上，继而对波形进行逐点采集，把各类波形参照指标确定下来，保证各类实验数据及测量结果准确。
7.结束语
总之，我们在钢管混凝土缺陷检测过程中，选用超声法，既要熟悉构件结构，还要明确混凝土浇筑流程，测点依结构类型而定，通过模拟对比，确定实验思路，继而科学判断有效波形。同时，还要关注脱空处理，使缺陷检测工作更加科学，并以钻孔高压方式，用修补胶注入脱空位置，确保柱壁和混凝土达到良好的耦合效果，明确相关注意事项，使实验过程更加准确，确定钢管混凝土缺陷，在第一时间解决。
参考文献：
[1]陈逵，李骅庚.超声法检测建筑工程钢管混凝土缺陷试验研究[J].施工技术，2017，46（3）：65-68.
[2]董军锋，王耀南.超声波检测矩形钢管混凝土脱空缺陷的研究[J].建筑科学，2018，34（1）：103-107.
论文作者:冯华爽
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：混凝土论文; 钢管论文; 首波论文; 波形论文; 缺陷论文; 超声论文; 密实论文; 《城镇建设》2019年第11期论文;