迪庆州质量技术监督综合检测中心 云南省迪庆州 674499
摘要：近些年来，我国随着工业的发展，家电的增多，用电量也再快速增加，在输电线路中对电杆的要求也提升不少，目前我国输电线路使用的是环形混凝土电杆，但是这种电杆使用一段时间后会产生裂缝，如果裂缝的深度大，竖立的电杆结构不稳定，在冬天遇到冰雪天气可能会倒塌。所以本文来研究使用超声波技术来检测环形混凝土电杆裂缝的深度，希望能给从事相关行业工作人员提供一些参考和帮助。
关键词：环形混凝土；电杆裂缝；超声波检测
前言
本文主要研究RS-ST01D系列超声波测试仪对环形混凝土电杆裂缝深度和电杆的强度进行检测的过程。文章首先简单介绍环形混凝土电杆产生裂缝的原因及危害，然后重点分析环形混凝土电杆裂纹的检测计算方法。
1、环形混凝土电杆产生裂缝的原因及危害分析
环形混凝土电杆容易受到外界温度变化、空气湿度、纵向荷载等因素的影响发生形变。钢筋混凝土结构的电杆因为外界环境的变化导致混凝土收缩发生形变，让钢筋和混凝土之间出现间隙，整个电杆的受力发生变化，混凝土的外围容易出现裂缝。同时我国的很多电杆自从投入使用就很少做保养，或者保养的方法不对，这样会对混凝土的孔结构造成破坏；而因为环筋不足，让电杆的主筋发生较大的形变；电杆在施工设计等过程未按照标准来，电杆的质量存在问题，比如电杆的混凝土结构在浇筑的时候没有捣实或者漏掉某个工序导致混凝土表面出现麻面或者蜂窝；制作电杆使用的材质质量存在问题，没有达到工程规定的要求等，比如钢筋的强度、粗细、用量等达不到要求，混凝土配比不合理，混凝土制作时水泥的添加量过少等，混凝土的强度、密实度达不到要求，这些原因影响了电杆的质量，最终引起电杆产生裂缝。
环形混凝土电杆裂缝采用超声波检测是一种可靠性高、检测工序简单、检测高效的方法，对环形混凝土电杆裂缝检测具有十分重要的现实意义，可以减少因电杆倒塌、下沉造成损坏输电线路，甚至造成安全事故的发生，对于检测出来环形混凝土电杆裂缝深度较大的可以采取防范措施，将环形混凝土电杆的裂缝补起来，对环形混凝土电杆的使用寿命、安全性能等延长有很大的参考意义。
2、环形混凝土电杆裂纹的检测计算方法研究
本次研究采用的是RS-ST01D系列的超声波测试仪对有裂缝的环形混凝土电杆做超声波测试，并对检测的裂缝深度进行计算，其中超声波测试仪的频率是50千赫兹。
2.1 环形混凝土电杆纵向裂缝的检测和计算分析
2.1.1 对没有钢筋的混凝土裂缝检测
对环形混凝土电杆试件采用超声波检测的简化示意图如下图1所以，对图1进行分析，图上A点放置1号发射换能器，图上B点放置2号发射换能器，从图1（a）可以看出A、B这两个点处在裂缝的同一侧。使用凡士林把电杆试件和1号发射换能器耦合，调节1号和2号换能器之间的圆弧间距S，圆弧间距由大到小分布是140毫米，120毫米，100毫米，80毫米；60毫米，然后挪到2号换能器依次读取对应的声时间t。1号和2号换能器中心的直线距离为AB，以下是对AB和视波速的计算公式：
圆弧间距由大到小分布是140毫米，120毫米，100毫米，80毫米；60毫米，然后挪到2号换能器依次读取对应的声时间t，然后根据不同的超声波时间t，计算出平均视波速v，把这平均视波速当做没有裂缝的环形钢筋混凝土电杆试件的波速。
如图1（b）中，1号和2号换能器的连接直线和裂缝相较于E点，当E点比裂缝的顶端点C高时，因为超声波的实际传播距离ACB要比换能器直线间距AB大，依据上述公式（2）得出混凝土实际波速要大于视波速v。如果1号和2号换能器之间的连线刚好和混凝土裂缝的顶端点C在一条直线上，1号换能器处在点 A′处，2号换能器处在点B′处，这时超声波的实际传播距离就是A′C B′，再根据上述公式（2）得出混凝土实际波速和视波速v相等。如果当1号和2号换能器处在混凝土裂缝的同一侧时，得出以下公式：
上述公式（3）、（4）中的S表示1号和2号换能器处于混凝土裂缝的同侧测得点A和点B之间的间距弧长，t为超声波的传播时间，tc表示1号和2号换能器没有处于混凝土裂缝的同侧时相同AB弧长时的超声波传播时间。
为了减小测量的误差，需要多次测量求取平均值，减少偶然误差，其中当1号和2号换能器处于混凝土裂缝的同侧测得点A和点B之间的间距弧长S取不同值时，对应的可以得出不同的超声波传播时间t和tc，然后就得到各种不同的混凝土裂缝的深度数值，再接着求取平均值，得到的平均混凝土裂缝深度值就是测得的裂缝深度值。
当1号和2号换能器之间的连线刚好和混凝土裂缝的顶端点C在一条直线上，1号换能器处在点 A′处，2号换能器处在点B′处，这时超声波的实际传播距离就是A′C B′，设定电杆试件的混凝土外表面和内部都是均匀的，得出混凝土实际波速和视波速v相等，然后得出下面的混凝土裂缝深度的计算公式：
2.1.2含有钢筋处混凝土裂缝的检测
一般情况下来说，含有钢筋处混凝土裂缝的检测和没有钢筋的混凝土裂缝检测基本一样。在混凝土裂缝的深度没有达到钢筋保护层的时候，钢筋的存在与否对混凝土裂缝的超声波检测完全没用影响。当裂缝的深度达到或者超过钢筋保护层但又没有全部穿透混凝土层的时候，在1号和2号换能器的连线和混凝土裂缝的顶端点C在一条直线上时，视波速达到最大；在1号和2号换能器之间的距离持续增加时，视波速又慢慢变小。在1号和2号换能器的连线和混凝土裂缝的顶端点C在一条直线上时，视波速达到最大，超声波传播的真实距离就等于1号和2号换能器之间的间距，所以混凝土实际的波速平均值等于视波速，这时混凝土裂缝的深度可以使用公式（4）来进行计算。
2.2混凝土环向裂缝的检测和计算分析
采用1号和2号换能器的连线斜跨环向裂缝的布置方法。第一把1号发射换能器和2号接收换能器放置在裂缝的同一侧，如下图2混凝土环向裂缝的检测的示意图所示，点T和点R分别是1号和2号换能器的位置。把1号换能
器偶和好，把1号和2号换能器的轴向间距分别调节成80毫米，60毫米，40毫米，20毫米这四个段，依次移动2号接收换能器读出声时值t。经过一些列的公式计算得出混凝土深度d的公式：
3、结束语
综上所述，本文介绍了环形混凝土电杆产生裂缝的原因及危害，然后重点分析环形混凝土电杆裂纹的检测计算方法，混凝土裂缝检测计算分为纵向裂缝的检测与计算和环向裂缝的检测和计算两种。
参考文献：
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论文作者:马荣军
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/18
标签：电杆论文; 混凝土论文; 裂缝论文; 环形论文; 波速论文; 超声波论文; 换能器论文; 《基层建设》2016年31期论文;