摘要：混凝土因其自身有着适用性及各种特点，所以在建筑工程的施工工作中是非常重要的施工材料，因此整体建筑工程的质量安全将受其质量的影响，做好混凝土的检测对保证混凝土的质量有着重要意义，寻找一种有效的检测方法也是尤为重要的。超声波对混凝土的检测起着非常重要的作用。超声波因为其穿透力强且试用性较为广泛等特点，所以在水利工程的混凝土检测中是一种非常有效的检测方法。我通过本文对超声波的检测原理进行了分析，并探讨了超声波在水利工程混凝土结构检测中的具体应用，希望对以后的工作有所帮助。
关键词：水利工程；超声波；混凝土检测
因为混凝土有较好的稳定性和可靠性等特点，已成为现代建筑工程的主要材料，因此混凝土在建筑工程中的作用是非常重要且不可忽视的。混凝土结构在水利工程中占的比例较大，担负着重要的工程任务，而且混凝土长时间处于水环境之中。因此混凝土在多种情况影响下会出现各种缺陷，危害水工建筑的整体结构，甚至造成经济损失。因此，对混凝土进行科学的检测是非常有必要的。
1.超声波混凝土检测的原理
将声学参量和混凝土的力学特征联系在一起的并且形成一项具有较强科技性和实用性的检测技术称作超声波无损检测技术。超声波对混凝土机构的检测以脉冲波在混凝土中的传播时间或速度、接收波的振幅及频率等声学参数为依据，对混凝土的内部缺陷问题进行判断。砂子、水泥、碎石这些非均匀复合材料大多具有多孔性和弹塑性，而这些又是混凝土的主要材料，因此超声波在其中传播时会产生一系列的反射、折射以及透射等声学现象。超声波的能量尤其是高频部分会在传播过程中大量衰减。在混凝土无损检测中，混凝土内部钢筋的布置方向、混凝土骨料的类型、各种骨料的含量是影响和干扰超声波传播速度的因素，同样影响和干扰超声波传播速度的还有骨科的粒径、混凝土在材料中的配合比以及混凝土的强度和使用时间。由于复杂的反射、折射或者透射的现象会产生在混凝土内部每一个随机分布的小孔隙和材料表面，因此超声波在混凝土内部的传播路径要是不容易得到精确显现的。一般情况，超声波在检测过程中，混凝土内部存在的缺陷体看作是异常体只能是在宏观方面，并且具体的质量问题是通过超声波在此类异常体表现的观察判定的。
2.混凝土通过超声波检测的特点
20kHz以上是超声波的一般振幅，0.4~5MHz为其常用的工作频率，因此不同的材料需要不同的超声波频率进行检测。以粗晶材料和衰减较大材料与细晶材料和灵敏度较高的材料为例，前者使用混凝土的频率较低，后者则较高，并且超声波在对于一些有着特殊要求的检测时工作频率可达到10~50MHz。近年来科学技术在不断进步，新技术也在逐渐被应用，例如宽频窄脉冲技术，其对超声波产生了一定的影响，使得超声波的频率达到了1000MHz以上成为可能。对水工建筑混凝土结构进行无损检测时用超声波技术进行检测有很多优点，一是频率越高指向性能越好；另一方面是超声波具有较强的传播能力，对各种混凝土结构中的材料的穿透力较好；还有一点是超声波的声速、衰减、阻抗和散射等声学特征，为混凝土的检测提供了丰富的检测信息；同时超声波的适应性较强，灵敏度较高，环保性能好，成本低，因此可广泛应用于实验室和野外等不同的工作环境中，而且也不会阻碍正在运行的设备和装置。
3.超声波检测混凝土的测试方法
3.1平面测试法
对测法、斜测法、单面平测法等都属于平面测试法。对测法和斜测法都是应用一对发射器和接收换能器将其布置在被测混凝土结构的两个表面上，但不同的是对测法需要两个转换器的轴线在同一直线上，斜测法则不需要。使用一对发射和接收换能器是平测法的主要特征，在被测混凝土结构的同一个表面上分别设置上发射器和接收换能器，使之进行缺陷检测。
3.2钻孔测试
钻孔测试也包括很多种方式，例如孔中对测、斜测、平测，每种方法都各有不同。在混凝土结构两个对应的钻孔中分别设置一对换能器，并且在同一高度下进行测试是孔中对测；将一对换能器分别设置在混凝土结构表面两个对应的钻孔中，一定的高度差的保持是钻孔之间所必需的，这样能使两个钻孔内的换能器处在不同高度上进行测试，这种被称作孔中斜测；同样对于将一对换能器设置在同一钻孔中，并且在具有一定高度差的状态下进行同步移动测试的称作孔中平测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.超声波检测混凝土时如何判定异常值
4.1数理统计概率法
在一般情况下，混凝土的质量不可避免的存在小范围的波动，但这种波动并不影响建筑物对混凝土在性能方面的要求。这也说明了我们通过超声波对混凝土检测时，声学参数的波动在一定范围内也是符合要求的。但当由于漏振、漏浆、架空等质量问题对超声波检测结果引起波动很大的时候，就可以确定混凝土的质量存在缺陷。通常，采用概率法对混凝土缺陷进行判定，通过对混凝土结构抽样检测确定置信区间，以此取得对混凝土缺陷的判断值。测试结果低于判断值时，则认为混凝土内部存在缺陷，结果高于判断值时则相反。
4.2使用概率法确定混凝土缺陷的要求
使用概率法对混凝土缺陷进行检测时要求其布测点必须大于20个，并且在检测时混凝土表面的缺陷点不应该参加平均值和标准值的计算。为了避免因混凝土整体质量较差且缺陷问题过多时导致概率法取得的判断值较低，进而造成漏判的情况，就需要在构件、龄期、配比及各种用料等各方面条件相同的正常混凝土上进行测试，以确定其判断值，然后再根据这一结果对目标混凝土进行检测和判断。
4.3混凝土结构缺陷范围和位置的确定
当超声波检测出现异常值只能表明混凝土存在缺陷和可疑点，并不能确定混凝土真正存在质量上的缺陷。需要结合水工建筑物现场的实际情况进行综合的测评，同时对超声波的波形也应考虑，为了得到更准确的缺陷范围和程度，应在混凝土的缺陷部位进行加密测试，而且在对两面对测或斜测的方式进行应用时，进行空间的精确定位是非常有必要的。
4.4显示处理后的检测结果
以概率法和混凝土结构在水利工程方面的实际情况为依据，对混凝土所处缺陷的范围进行确定，然后结构测点图以此为依据绘制，最后把缺陷的部分勾画出来，勾画中用阴影方式的采用是必不可少的。同时可以采用不同的颜色勾画和区分等声速线，使得对各个部位混凝土的问题的表述更加的直观。
5.影响超声波混凝土检测的主要因素
5.1钢筋
脉冲在钢筋中的传播速度比在混凝土中的传播速度快，因此检测范围内主钢筋的存在必然会影响到检测结果。钢筋对检测结果的影响大小是由测试范围内钢筋的方向、位置、数量以及直径等决定的，影响程度最大的是在钢筋的轴线与测试方向平行时的情况。所以，检测时需要将发射和接收换能器的连线与钢筋隔开一定距离，这样能减少钢筋对超声波检测的影响，有利于检测结果更合理。
5.2良好的耦合状态
超声波在对混凝土进行检测的时候，对混凝土检测结果会产生直接影响的是波幅值的敏感反应。在检测距离一定时，混凝土表面的平整度和耦合剂对波幅值的影响较大。如果测试面不平整或者耦合剂薄厚不均，容易导致波幅值的不稳定。因此，在采用超声波检测混凝土时，具备良好的耦合状态是非常有必要的，更有利与我们的检测。
5.3水分
水分的多少会对混凝土的检测产生影响，这是由于水的声速和声阻决定的。水的声速和声阻与空气相比要比空气大得多，因此对检测结果产生一定的影响的原因包括混凝土中的水分过大。在进行混凝土检测时，使混凝土处于干燥的状态是非常有必要的。
6、结束语
水工建筑的整体稳定性由水利工程中混凝土结构的稳定性影响着，水工建筑更加牢固需要混凝土结构稳定，这样有利于节约成本，甚至更有利于保障生命。因此，对混凝土的检测非常重要。应用超声波检测方法，保障了混凝土结构一直保持良好的状态和现代水利工程的安全和平稳，对水工建筑方面有着重大意义。因此，我们应不断加强超声波在混凝土检测方面的应用，同时也应该不断探索这方面的更高层次，让超声波在混凝土检测方面发挥着更重要的作用。
参考文献：
[1]邸伟刚.超声波在混凝土检测中的应用[J/OL].建筑知识，2017（15）[2018-04-14]
[2]李娟娟. 混凝土结构内部损伤超声检测方法研究[D].南昌航空大学，2017.
[3]赵松玲. 基于小波分析的超声波法在混凝土检测中的应用[D].青岛理工大学，2016.
[4]郭强.超声波在混凝土检测中的应用[J].水利建设与管理，2013，33（11）：51-53.
论文作者:刘之淮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/20
标签：混凝土论文; 超声波论文; 缺陷论文; 混凝土结构论文; 钢筋论文; 水利工程论文; 钻孔论文; 《基层建设》2018年第15期论文;