摘要：在检测混凝土结构中大多使用超声波脉冲的方法，该检测方法始于1928年初。在当时对混凝土质量检测方法的引入引起了超声波脉冲技术工程师的关注。随着二战中雷达技术的进一步发展，琼斯等人特别开发了相关的雷达技术，更是开发出了超声波脉冲检测和分析的技术。目前，超声波脉冲检测在建筑工程中的应用技术越来越广泛，让该技术的名气越来越大，也让混凝土的质量在不断提高，这是一样重要的质量检测手段。
关键词：超声脉冲法；混凝土；质量检测；应用
本文主要从介绍超声脉冲的具体质量中反应的最基本原理来入手，介绍了测试中会使用的应用技术，给出了检测方法的特性和技术的稳定性。随后，从各种观点所呈现出关于超声脉冲在特定质量测试中的应用。根据相关研究的所产生的尺寸效应来看，有温度和湿度等相关因素的影响，在特定的质量测试中易于应用超声脉冲法进行试验。
1.超声波检测混凝土质量的基本原理
混凝土检测中关于超声波传播的间隙与参考时间相同的技术条件不同，通过超声波脉冲来检测混凝土的质量（主要参考非年龄测试的混合混凝土原材料来看），所接收的波幅度和一个频率。声学参数的变化主要用于确定混凝土结构的质量。由于超声波脉冲可以传播的速度快慢与混凝土成小型化有着直接关系，混凝土的声速密度较高，那么它的反向技术条件也就相对具体，特别是没有硬的条件。如果产生空隙和裂缝等缺陷会破坏混凝土的完整性。由于折射距离的增加，即移动距离也随之增加，测量的声音距离变得更长并且声音速度也相对的减小。其次，超声波的声能会随着缺陷界面而衰减，那么它们所接收到的信号幅度较小，频率越来越高，衰减的速度或频率的增加反而大大降低了成本，从而显著降低了频率和频谱的高频分量。另外，该缺陷产生的原因是由扩散的超声信号而引起的缺陷让直接波的信号之间出现了相位差，并且当在接收信号的波形失真时，嵌套会让设备发生相互干扰的情况。根据上述原理来看，在实际的测试中，声学参数的测量值和通过上述综合分析的数值来看，对于确认位置和特定缺陷的区域就可以对误差的大小产生相对的情况。
2.混凝土性能中超声法测试的特点与技术的稳定性
为了在特定的质量检测中扩展超声波脉冲的功能系统，那么就有必要理解超声波脉冲系统的特性和超声波脉冲所产生的检测能力。
2.1超声脉冲检测混凝土质量的特点
超声脉冲的主要特征适用于在特定质量测试中大量应用超声脉冲的方法。当最终的检测结果属于样品无损检测时，则不影响材料的结构和性能进行稳定发展。一旦识别出故障结构，就可以对混凝土内部的结构性能进行直接评估和具体分析。并且让检测方法的重复性能得到改善。从超声脉冲的检测技术特征的观点来看，上述所说的特定而均匀的检测精度用于对电阻的测量且有利于校正构件的组合使用效果，并且可以在特定条件的校正系统内的应用，建立一个没有缺陷和均衡的系统。
2.2技术稳定性
对于在特定的质量测试中如何应用超声波脉冲的技术可靠性是证明系统存在的强烈需求。因此，除了对检测技术进行改进和分析外，别的方法也要进行评估和调查，还必须根据工程的进度经验进行质量控制来检测的过程。详细检测信息如下：超声系统的原理知识，操作程序设备使用的完整性，超声测量技术精度的误差得到完整的调查以校准曲线标准，技术条件和验证方法应根据实际情况予以纠正。根据液压系统的具体配置和结构来看，可以具体分析影响超声脉冲波速度的因素是哪些，并在达到一定程度时进行修改具体参数，以逼近实际的参数结果。根据研究和分析的情况来看，超声脉冲的检测方法应评估均质混凝土的数值与相关性能参数之间的差异，作为设备修正的一部分。
3.超声平测法的注意事项
3.1钢筋的影响较大
当在进行纹理测试时要使用扁平测试的方法，就很容易使换能器连接到平行于钢棒的位置。此时它对钢材负荷也有较重大的影响。在测试的过程中，将转换杆和钢筋以45.0°的角导入到河栏上，这样效果就会很轻微。
3.2要进行声程修正
转换器的安装位置具有特定的区域。在确定声音路径的情况下，需要确定是否应该在整个的探测区域中进行任何点去测量探测器的距离。从换能器之间产生的相互作用来看，“有效的距离”并不等于发射探头和接收探头的中心之间距离为L（即声音的路径），但需要该数值略小于L。根据比较值的测试方法来看，几何中心之间的距离（修正值为ơ），即声音产生的路径是L1=L-ơ，声音的速度是由公式C=Ls/t，其中ơ的值可由对比试验的结果来确定。也就是说，在相同测试条的情况，转移法可以达到与测量声学路径一样的效果。在同一侧上的平面探测器具有相同的声音，因此该声学路径被确定为需要首先测量的声学距离t1和声音速度C1的计算公式，并且逐渐在移动的探头是t1。此时，它的移动量不大于探针垫的直径距离，因为公式表明L-L1=ơ，这是探针的几何中心距离的测试结果，这也表明使用相同的探头，声程校正值可以被认为是在测试误差范围内的固定值。
3.3平测法往往不能测试结构或构件的内部质量
由于在平坦的地方上使用测量方法，超声波难以在表面层的特定深度进行传播以再现部件的内部结构状态。
4.超声脉冲法在混凝土质量检测中的应用
水泥工程中混凝土质量评估的具体要素出现无损检测的参数，因此才引入了一种简单的超声波脉冲方法。由于该方法在20世纪30年代初出现了严重的误差，导致超声脉冲法在岩心中的钻探法，提取法，回弹检测法的应用无法扩大，只是广泛应用于方便，准确而具体的质量检测中。
4.1混凝土强度检测
混凝土主要是由水泥和简单的骨料所组成的弹性建筑材料。从事实证明来看，混凝土是难以控制的。考虑到超声波脉冲法可以有效的检测到混凝土强度发生变化的原理，因此就需要使用声音传播来采用建造简单的数学模型来准确描述混凝土的强度参数。显然，混合试验和设计条件对特定性能有显著影响。因此，该因素仅存在混凝土的速度和弹性影响中。这两者存在很大的相关性，它们的弹性模量与混凝土的机械强度之间存在固定的比例关系。通过测量超声波速度的相对变化情况，可以评更好的估混凝土的质量控制。当脉冲通过接收负载的混凝土测量结果时，需要计算无线电波的传播速度并估计混凝土的强度值大小。上述具体关系如式1所示
。在（1）的公式中：v、p代表超声波在混凝土中所需要的传播速度，E代表混凝土的弹性模量所产生的变量，γ是混凝土与其他材料之间的泊松比，ρ是混凝土的总密度值。在混凝土强度不变的情况下，它基于试样混凝土的抗压强度来看。，它的原料特性，混合比例和设计条件对超声脉冲的参数有特定的影响来导致一定的误差。因此，我们就有必要通过校正的方法来消除这些经验公式中容易产生的误差，从而减少成本。因此，我们才设置出以下非线性的数学公式来进行计算而得出结论。
公式里fccu是对混凝土区域强度的估计值。V代表混凝土中超声波产生的平均每小时传播速度多少；而A和B是公式中必须存在的不变回归系数。根据上述公式计算来看，可以测试出混凝土的抗压强度和超声波传播速度产生的许多不同混合比来让超声脉冲法的曲线公式发生变化。
4.2混凝土缺陷检测
由于相同原料结构制作的混凝土，它们的混合比和测量方法都没有太大的变化，超声波脉冲作为声音相关参数需要通过混凝土结构的测量，例如测量出有关缺陷或裂缝，来确保声速，波速，振幅，频率的数值稳定。适当地进行分析超声波的声学参数在一定程度上所发生的相对变化数据，从而可以有效的评估混凝土中会存在的一些缺陷，这也是可以让混凝土内部出现裂缝和表面损伤就使超声波脉冲检测可以进行详细的说明。
4.2.1混凝土裂缝检测
当裂缝出现后就只能在混凝土的一侧进行测试时，但是可以使用增加平整度的方法来确定裂缝的具体位置。具体的位置识别过程与图1中的相同。
图1 单面平测裂缝示意图
如果混凝土结构中几个平行面都存在裂缝，则可以使用倾斜测试的方法。具体测试过程如图2所示。如果没有具体的距离和倾斜角度，则接收换能器的声学幅度大小测试如图2所示，并且相对的保持TR转换器的布线分布情况，确保没有裂缝产生或频率值的记录。当超声波的声波穿过混凝土的裂缝时，它的裂缝界面会让超声波的波速迅速衰减下来，并且接收信号的强度也随之衰减下来。与无裂缝测量点相比，声学测量的时间，振幅和频率也非常不同，以此我们可以确定出准确的裂缝长度和裂缝深度中的具体参数。
图2 斜测裂缝深度图
4.2.2对于结构混凝土存在物理表面损伤层检测
当受损层受到多种因素影响时，超声脉冲法在检测受损的混凝土厚度时可以产生很强的适应性去准确的检测出结果。如果将声学投影仪T放置在混凝土的表面结构上，并将换能器R的范围分别移动到Li = 100.0mm，150.0mm和200.0mm上，可以更好的读取到接收换能器中出现的声学效应参数。
图3 混凝土损伤层厚度的平测法测定图
5.超声法检测混凝土质量的主要影响因素
我们进行分析和评估混凝土的声速测试结果，以记录混凝土的质量发生的变化。因此，需要确保数据分析和判断的准确性，这些都与超声波的测量有着密切相关。为了评估特定的质量状况，必须给出会对超声波产生影响的因素。这样可以有效的分析影响波前速度的因素，以此来发现可以最小化的数值对声速产生最小的影响。
5.1横向尺寸效应
由于试样物品的横截面尺寸大小对混凝土进行质量方面的超声波脉冲检测而产生一定的影响，因此必须慎重考虑测量的样品。在超声波脉冲测试中，需要通过无限介质来测量长期速度变化。如果样品的横向尺寸减小，那么切割样品的速度板的载荷而随之变化。换句话说，面额就进行相对的减少。
5.2温度和湿度的影响
在进行混凝土结内部构的测量中，温度和湿度的因素极大地影响了设备的传播速度。当室外温度为5.0至30.0°C时，温度升高对速度产生很大影响。40.0至60.0℃时，超声波速度不受约有5.0％的影响，这些因素都与混凝土中的微裂纹密切相关。该声波的传播速度提高了6.0％，这是因为混凝土的内部结构对声波速度的传播快慢没有产生很大的影响。根据过去我们对已经了解的经验和对相关文献的访问来看，如果特定温度在可接受的限度内不发生变化，则可以进行大范围的校正。混凝土的内部结构经历了冻和融的循环后，就不允许对该样品的检测结果进行任何数据上的更改。
6结语
该测试方法广泛用于检测混凝土的质量技术标准，考虑到检测混凝土零件时超声波脉冲测试技术的许多优点。本文对混凝土的内部结构进行大量分析，主要是关于对超声脉冲法在特定性能测试中出现的适用性和基本可行性，并与对混凝土的强度检测进行了分开分析和缺陷检测，例如出现了裂缝和损伤的检测，说明了超声波冲击方法在特定质量测试中的使用并不方便，并指出了未来对混凝土进行特定质量测试的新研究方向。
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论文作者:潘延霖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/24
标签：混凝土论文; 脉冲论文; 超声波论文; 超声论文; 裂缝论文; 质量论文; 测量论文; 《基层建设》2019年第18期论文;