超声法与超声成像法检测装配式混凝土叠合构件缺陷研究

超声法与超声成像法检测装配式混凝土叠合构件缺陷研究

何胜华，徐 劲，阎 亮

【摘 要】针对某混凝土叠合墙试件，分别采用超声透射法和相控阵超声成像法检测其内部混凝土缺陷，并进行钻芯验证。结果表明，采用超声透射法及相控阵超声成像技术均可识别明显的孔洞等缺陷，但超声透射法对新旧混凝土结合面的局部间隙缺陷存在漏判；在合适条件下，两种方法均可应用于装配式混凝土结构中常见的叠合构件检测。 【期刊名称】广东土木与建筑 【年(卷),期】2018(025)006 【总页数】4

【关键词】装配式结构；相控阵超声成像法；超声透射法；缺陷；混凝土叠合构件

0 引言

装配式混凝土结构是由预制构件通过可靠的方式进行连接并与现场后浇筑混凝土、水泥基灌浆料形成的整体，通常的设计中需采用大量的叠合构件，如叠合楼板、叠合梁、预制空心柱、预制空心梁、叠合剪力墙等。由于施工现场空间有限、工艺要求高、振捣困难或构件表面清理不彻底等原因，叠合构件的预制部分与现浇混凝土的结合面上很可能存在胶结不良的情况，在后浇混凝土中可能存在孔洞或不密实区，从而影响装配式混凝土结构的受力性能[1]。因此，有必要对预制构件与现浇混凝土连接处的混凝土浇筑质量进行检测。

对混凝土内部质量进行无损检测主要有雷达扫描法[2]、超声透射法[3]、冲击回波法[4]及相控阵超声成像法[5]等。其中雷达扫描法基于电磁波原理，对混凝土

中的钢筋十分敏感，影响对检测结果的判断；超声透射法、冲击回波法均已进行了大量的研究，技术较为成熟，目前我国已实行了相应的技术标准。超声相控阵检测技术使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束，可实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦、成像，从而反映测试对象内部的缺陷情况，其工作原理如图1所示。该方法引入到混凝土结构中检测时，相较于超声透射法有如下优点：可实现单面区域连续扫描；使用非藕合声波接触技术，无须使用任何藕合剂；可在一定程度上克服混凝土结构中钢筋影响，对混凝土缺陷更为敏感；具有合成孔径聚焦成像数据处理技术，可较准确地定位缺陷位置和范围，结果直观。

为验证超声透射法和相控阵超声成像法用于钢筋混凝土叠合构件缺陷检测的准确性和可靠性，作者针对某实际工程的双皮墙模拟浇筑构件，分别采用超声透射法及相控阵超声成像法进行盲测，并采用钻芯法对两种检测结果进行验证。

1 双皮墙试件概况

某地下综合管廊工程中拟采用预制装配式双皮墙进行施工，为保证混凝土浇筑质量，在正式施工前特制作同尺寸、同工况的双皮墙进行浇筑试验。该工程实际应用的双皮墙设计截面尺寸如图2所示，浇筑前的空腔外观如图3所示，试件整体外观及超声透射法检测测区布置情况如图4所示。

该双皮墙试件设计混凝土强度为C40，墙厚合计为250 mm，其中浇筑前空腔尺寸为100 mm，两面墙皮厚度为75 mm；双皮墙构件与底部基座连接处的空腔内设有止水钢板。

试验时首先进行超声透射法检测，然后依据超声透射法的检测结果，对存疑测点及区域进行相控阵超声成像法检测；最后进行钻芯法破损，对两种无损检测

方法的成果进行验证。本实验中超声透射法采用的是RS-ST01D（P）型非金属超声波检测仪，相控阵超声成像法采用的是Pundit 250 Array超声成像扫描仪。

2 超声法检测结果

本次对该双皮墙构件布置了两个测区，其中测区1分布在构件中上端，浇筑面普通结合状态；测区2分布在构件空腔内设有止水带的位置，该区域的浇筑难度更大。依据《超声波法检测混凝土缺陷技术规程：CECS 21：2000》[3] 对两个测区进行了检测和计算，其中测区一内共有63个测点，超声波声速范围为4.38k～4.84 kms，平均声速为4.64 kms，未发现异常测点（详见表1）；该测区内波速最小的测点编号为4×F（4.38 kms），测点所在位置如图5所示。测区2内共有84个测点，检测构件混凝土超声波声速范围为4.22～4.95 kms，平均声速为4.64 kms，发现测区内存在9个异常测点（详见表1、图5）。

3 相控阵超声成像法检测结果

根据超声透射法检测的结果，本次共选取了3类测区进行了相控阵超声成像法检测，分别为：①超声透射法检测无异常处（A类测区）；②测区1中声速最低的测点4×F附近区域（B类测区）；③测区2中的异常测点所在区域，测点分布于14～24×A～C范围内（C类测区）。采用相控阵超声成像法检测各类测区得到相应的成像结果如图6所示。

A类测区为超声透射法检测计算无异常测点的测区，采用相控阵技术超声成像如图6a所示。由图6a可见，第1次反射界面距离检测面约为0.26 m，与双皮墙的设计厚度250 mm相接近，即第1次反射界面为双皮墙的对侧面与空气交界处，测区内部混凝土无缺陷。