超声波测试混凝土的基本方法与工程实例分析(17)

超声波测试混凝土的基本方法 与工程实例分析

在进行微裂缝增生过程的测量时，仍然以声速的变化作为特

征值。因为随着微裂缝的增加，声波需绕过裂缝传播。因此，实

际声程随微裂缝数量和大小的增加而增加，声时值也随之增大，

若这时仍以探头间距作为声程，则所求出的声速明显下降。造成

声速下降的另一个原因，是由于声波因微裂缝的散射而严重衰

减。这时由于接收波形起点误判所引起的声时延长也使表面声速

下降。后者在无波形显示的数字示声速仪上更为明显。所以，声

速的变化相应地反映微裂缝的大小和数量。在压应力的作用下，

混凝土中微裂缝的发展方向与压力方向相近，所以布置探头时，

两探头连线应垂直于压力方向,这样探头较为敏感（见图13），这

时超声传播方向与部分裂缝平面相垂直，因而超声需绕行的声程图13测量微裂缝开展 过程的探头布置 较长，散射也较严重，声速变化较为明显，反之，根据这一原理，

若在不同的位置布置探头，按各对探头间声速变化的不同，又能判断出在外力作用下混凝土微裂缝的开展方向。图14为混凝土应力应变过程中各个不同阶段的声速变化情况。从应力变全过程曲线及声速变化曲线可以看出，整个过程大体上可分为4个阶段：第一阶段即应力与强度极限之比小于0.4时，应力应变曲线接近于直线，超声速度基本上不变。在这一阶段中，混凝土初始微裂缝尚未开展；第二阶段，应力与强度极限之比约为0.4～0.7或0.4～0.9，应力应变曲线开始弯曲，声速稍有下降。这时混凝土中的原始界面裂缝开始扩展；第三阶段，应力与强度极限之比约为0.8～1.0，这时界面微裂缝穿过砂浆形成贯穿裂缝，应力应变曲线明显弯曲，达到峰值点，由于裂缝的迅速扩展和贯穿，使声速急剧下降。第四阶段，已超过了极限应力，混凝土严重开裂，只能依靠开裂面的机械啮合作用承受荷载。这时变形迅速增大，承载能力逐步下降，声速也随之下降。

图14混凝土不同破坏阶段时的声速变化

由以上试验可知，当试件承受压应力的作用时，声速的变化能明确地反映试件内部裂缝的增生情况，并与应力应变曲线有着相应的关系。这就使我们能从微裂缝开展的角度，解释混凝土应力应变的种种现象。

2.5两次浇筑的混凝土之间结合质量的检测

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