中國工程建設標準化協會標準
超聲法檢測混凝土
缺陷技術規程
cecs21∶90
主編單位: 陝西省建築科學研究設計院
上海同濟大學
批准單位: 中國工程建設標準化協會
批准日期: 2023年9月10日
1991北京
前言超聲法檢測混凝土缺陷是一種檢測混凝土強度和缺陷的非破損檢驗方法,在我國已較為廣泛的應用。為了統一檢驗程式和判定缺陷的方法,提高檢驗結果的可靠性,原城鄉建設環境保護部2023年以(86)城科字第263號文委託陝西省建築科學研究設計院和同濟大學會同有關單位進行本規程的編制工作。2023年新組建的建設部將此項任務轉入中國工程建設標準化協會標準計畫。
本規程在編制過程中,經過多次徵求意見和修改,最後由建築工程標準研究中心組織審查定稿。
現批准《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》為中國工程建設標準化協會標準,編號為cecs21:90,並推薦給工程建設有關單位用於混凝土質量監測和檢驗。在使用中,如發現需要修改補充之處,請將意見和有關資料寄交西安市環城西路142號陝西省建築科學研究設計院(郵政編碼:
710082)。
中國工程建設標準化協會
2023年9月10日
主要符號
第一章總則
第二章超聲檢測裝置
第一節超聲檢測儀技術要求
第二節換能器的技術要求
第三節檢測裝置的準備、檢驗和維護
第三章檢測技術
第一節一般規定
第二節聲學引數測量
第四章淺裂縫檢測
第一節一般規定
第二節測試方法
第三節資料處理及判定
第五章深裂縫檢測
第一節一般規定
第二節測試方法
第三節裂縫深度判定
第六章不密實區和空洞檢測
第一節一般規定
第二節測試方法
第三節資料處理及判定
第七章混凝土結合面質量檢測
第一節一般規定
第二節測試方法
第三節資料處理及判定
第八章表面損傷層檢測
第一節一般規定
第二節測試方法
第三節資料處理及判定
第九章勻質性檢測
第一節一般規定
第二節測試與計算
附錄一用超聲儀測量空氣聲速進行自身校驗
附錄二徑向振動式換能器聲時初讀數(t0)的測量
附錄三空洞尺寸估算方法
附錄四超聲測缺原始記錄表
附錄五本規程用詞說明
附加說明
主要符號
第一章總則
第1.0.1條本規程適用於使用超聲法對混凝土和鋼筋混凝土進行缺陷檢測。
第1.0.2條本規程所定義的超聲法係指採用帶示波器的低頻超聲儀,測量超聲脈衝縱波在結構混凝土中的傳播速度(以下簡稱聲速)、首波幅度(以下簡稱波幅)和接收訊號頻率等聲學引數,並根據這些引數的相對變化,判定混凝土中的缺陷情況。
第1.0.3條缺陷檢測係指對混凝土內部空洞和不密實區的位置及範圍、裂縫深度、表面損傷層厚度、不同時間澆築的混凝土結合面的質量和混凝土勻質性的檢測。
第1.0.4條在按本規程進行缺陷檢測時,除應遵守本規程的規定外,尚應符合有關標準的規定。
第二章超聲檢測裝置
第一節超聲檢測儀技術要求
第2.1.1條超聲波檢測儀應通過技術鑑定,並具有產品合格證書。
第2.1.2條超聲儀應滿足下列技術要求:
一、具有波形清晰,顯示穩定的示波裝置。
二、計時器的最小讀數為0.1μs,計時範圍0.5～5000μs。
三、數字顯示穩定,聲時調節在20～30μs範圍內,在2h內數字變化應不大於±0.2μs。
四、具有最小分度為1db的衰減器。
五、接收放大器頻響範圍10～500khz,總增益不小於100db。
六、在溫度為-10～+40℃、相對濕度小於或等於90%、電源電壓在220v±10%(直流供電電壓±5%)的環境下能正常工作。
第二節換能器的技術要求
第2.2.1條根據不同的測試需要,換能器可具備兩種型別:
厚度振動方式和徑向振動方式。
第2.2.2條換能器的頻率宜選用20～250khz。
第2.2.3條換能器的實測頻率相差應不大於±10%。
第三節檢測裝置的準備、檢驗和維護
第2.3.1條超聲儀在使用前應進行以下準備工作:
一、操作人員熟悉儀器使用說明書,熟練掌握基本操作方法。
二、儀器通電前先進行檢查,以保證換能器、電纜線和高頻插頭連線無誤。電源電壓應符合儀器要求。
三、儀器通電預熱10min後方可使用。
第2.3.2條超聲儀檢驗時應滿足以下要求:
一、調節「輝度」、「聚焦」、「掃延」等旋鈕,使示波屏上掃瞄基線清晰穩定。
二、緩慢調節「掃延」旋鈕或「游標」脈衝,顯示的數字應符合十進位制。
三、將發射和接收換能器通過耦合劑與標準棒耦合好,「增益」和「發射電壓」保持不變,調節衰減器,使接收波幅度的變化應與衰減值相對應。
四、按「時-距」法測量空氣的聲速vobs(見附錄一),並與公式(2.3.2)計算的空氣理論聲速vcal相比較,二者的相對誤差不應大於0.5%。
第2.3.3條超聲儀應按下列規定進行維護:
一、儀器使用完畢後,應切斷電源,並將「增益」和「發射電壓」旋鈕撥向「0」位置。
二、儀器和換能器在使用和搬運過程中,應防止強烈振動,並注意防塵防潮。
三、暫不使用的儀器應存在乾燥通風的環境,每隔60d通電2h,以排除機內潮氣。
第三章檢測技術
第一節一般規定
第3.1.1條檢測前應掌握和取得以下有關結構情況的資料:
一、工程和結構名稱。
二、混凝土原材料品種和規格。
三、混凝土澆築和養護情況。
四、結構尺寸和配筋施工圖或鋼筋隱蔽圖。
五、結構外觀質量及存在的問題。
第3.1.2條可根據檢測要求和結構外觀質量,選擇對混凝土質量有懷疑的區域(以下簡稱測區)進行測試。
第3.1.3條測區混凝土表面應清潔、平整,必要時可用砂輪磨平或用高標號快凝砂漿抹平。
第3.1.4條以質量正常的混凝土首波幅度不小於30mm為前提,應選用較高頻率的換能器。
第3.1.5條換能器應通過耦合劑與結構表面接觸,耦合層中不得夾雜泥砂或空氣。
第3.1.6條檢測時應採用普測與細測相結合的方法。普測的測點間距宜為200～500mm(平測法例外),對出現可疑資料的區域,應加密布點進行細測。
第二節聲學引數測量
第3.2.1條測量之前應視測試距離(以下簡稱測距)大小將儀器的發射電壓調在某一檔,並以掃瞄基線不產生明顯噪音干擾為前提,將儀器「增益」調至較大位置保持不動。
第3.2.2條聲時測量時,應將發射換能器(以下簡稱t換能器)和接收換能器(以下簡稱r換能器)分別耦合在測區同一測點對應位置上,用「衰減器」將接收訊號首波調至一定高度,再調節游標脈衝,用其前沿對準首波前沿基線彎曲的起始點,讀取聲時值ti(精確至0.
1μs),該測點混凝土聲時值應按下式計算:
第3.2.3條波幅測量時,應在保持換能器良好耦合狀態下採用下列兩種方法之一進行讀取:
一、刻度法:將衰減器固定在某一衰減位置,從儀器示波屏上讀取首波幅度(格數)。
二、衰減值法:採用衰減器將首波幅度調至一定高度(如5mm或刻度一格),讀取衰減器上的db值。
第3.2.4條頻率測量時,應先將游標脈衝調至首波前半個週期的波谷(或波峰),讀取聲時值t1(μs),再將游標脈衝調至相鄰的波谷(或波峰),讀取聲時值t2(μs),由此即可按下式計算出該點(第i點)第乙個週期波的頻率fi(精確至0.
1khz)。
第3.2.5條測距可用鋼捲尺測量兩個換能器之間的距離,測量誤差不應大於±1%。
第3.2.6條波形觀察時主要觀察接收訊號的波形是否畸變或包絡線的形狀,必要時可描繪或拍照。
第四章淺裂縫檢測
第一節一般規定
第4.1.1條本章適用於結構混凝土開裂深度小於或等於500mm的裂縫檢測。
第4.1.2條需要檢測的裂縫中,不得充水或泥漿。
第4.1.3條如有主鋼筋穿過裂縫且與t、r換能器的連線大致平行,布置測點時應注意使t、r換能器連線至少與該鋼筋軸線相距1.5倍的裂縫預計深度。
第二節測試方法
第4.2.1條當結構的裂縫部位只有乙個可測表面,可採用平測法檢測,平測時應在裂縫的被測部位以不同的測距同時按跨縫和不跨縫布置測點進行聲時測量,其測量步驟應為:
一、不跨縫聲時測量:將t和r換能器置於裂縫同一側,以兩個換能器內邊緣間距(l′)等於100、150、200、250mm分別讀取聲時值(ti),繪製時-距座標圖(見圖4.2.
1-1)或用統計的方法求出兩者的關係式。
每測點超聲實際傳播的距離應為:
二、跨縫的聲時測量:如圖(4.2.1-2)所示,將t、r換能
第4.2.2條當結構的裂縫部位具有兩個相互平行的測試表面時,可採用斜測法檢測。
其方法如圖4.2.2所示,將t、r換能器分別置於對應測點1、2、3的位置,讀取相應聲時值ti和波幅值ai及頻率值fi。
第五章深裂縫檢測
第一節一般規定
第5.1.1條本章適用於大體積混凝土結構中預計深度在500mm以上的裂縫檢測。
第5.1.2條被檢測結構應滿足下列要求:
一、允許在裂縫兩旁鑽測試孔。
二、裂縫中不得充水或泥漿。
第5.1.3條被測結構上鑽取的測試孔應滿足下列要求:
一、孔徑應比換能器直徑大5～10mm。
二、孔深應至少比裂縫預計深度深700mm,經測試如淺於裂縫深度,則應加深鑽孔。
三、對應的兩個測試孔,必須始終位於裂縫兩側,其軸線應保持平行。
四、兩個對應測試孔的間距宜為2000mm,同一結構的各對應測孔間距應相同。
五、孔中粉末碎屑應清理乾淨。
六、如圖5.2.2(a)所示,宜在裂縫一側多鑽乙個較淺的孔,測試無縫混凝土的聲學引數,供對比判別之用。
第二節測試方法
第5.2.1條深裂縫檢測應選用頻率為20～40khz的徑向振動式換能器,並在其接線上作出等距離標誌(一般間隔100～500mm)。
第5.2.2條測試前應為向測試孔中注滿清水,然後將t和r換能器分別置於裂縫兩側的對應孔中,以相同高程等間距從上至下同步移動,逐點讀取聲時、波幅和換能器所處的深度〔見圖5.
2.2(b)〕。
第三節裂縫深度判定
第5.3.1條以換能器所處深度(d)與對應的波幅值(a)繪製d-a座標圖(如圖5.
3.1所示),隨著換能器位置的下移,波幅逐漸增大,當換能器下移至某一位置後,波幅達到最大並基本穩定,該位置所對應的深度便是裂縫深度dc。
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