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1、混凝土匀质性检验不密实区和空洞检验混凝土匀质性检验混凝土匀质性检验 所谓匀质性检验，是对整个结构物或同一批构件的混凝上质量均匀性的检验。传统方法：在结构物浇筑混凝土的时候，现场取样制作混凝土标准试块，以其破坏强度的统计值来评价混凝土的匀质性水平。l l一些局限性，例如：试块的数量有限；因结构的配筋率、几何尺寸及成型方一些局限性，例如：试块的数量有限；因结构的配筋率、几何尺寸及成型方一些局限性，例如：试块的数量有限；因结构的配筋率、几何尺寸及成型方一些局限性，例如：试块的数量有限；因结构的配筋率、几何尺寸及成型方法的不同，其混凝土的密实程度与标准试块相比，必然存在较大差异；构件法的不同，其混凝土
2、的密实程度与标准试块相比，必然存在较大差异；构件法的不同，其混凝土的密实程度与标准试块相比，必然存在较大差异；构件法的不同，其混凝土的密实程度与标准试块相比，必然存在较大差异；构件与试件的硬化条件（养护温度、失水快慢等）不同等等。除此之外，还可能与试件的硬化条件（养护温度、失水快慢等）不同等等。除此之外，还可能与试件的硬化条件（养护温度、失水快慢等）不同等等。除此之外，还可能与试件的硬化条件（养护温度、失水快慢等）不同等等。除此之外，还可能遇着一些偶然因素的影响。因此可以说标准试块的强度，很难全面反映结构遇着一些偶然因素的影响。因此可以说标准试块的强度，很难全面反映结构遇着一些偶然因素的影响。
3、因此可以说标准试块的强度，很难全面反映结构遇着一些偶然因素的影响。因此可以说标准试块的强度，很难全面反映结构混凝土的质量情况。混凝土的质量情况。混凝土的质量情况。混凝土的质量情况。 混凝土匀质性检验混凝土匀质性检验现在主要采用声波脉冲法直接在结构上进行全面检测，虽然目前的测试精度还不太高，但其数据代表性较强，因此用此法检验混凝土的匀质性具有一定实际意义。国际标准及国际材料和结构试验室协会(RILEM)的建议，都确认用声波脉冲法检验混凝土的匀质性是一种有效的方法。 测试方法测试方法 一般采用平面式换能器进行穿透对测法检测结构混凝的的匀质性要求：被测结构应具备一对相互平行的测试表面，并保持平整、干
4、净l l先在两个测试面上分别画出等间距的网格，并编上对应先在两个测试面上分别画出等间距的网格，并编上对应先在两个测试面上分别画出等间距的网格，并编上对应先在两个测试面上分别画出等间距的网格，并编上对应的测点序号。网格的间距大小取决于结构的种类和测试的测点序号。网格的间距大小取决于结构的种类和测试的测点序号。网格的间距大小取决于结构的种类和测试的测点序号。网格的间距大小取决于结构的种类和测试要求，一般为要求，一般为要求，一般为要求，一般为200mm-500mm200mm-500mm。对于测距较小，质量要。对于测距较小，质量要。对于测距较小，质量要。对于测距较小，质量要求较高的结构，测点间距宜小些
5、，测距较大的大体积结求较高的结构，测点间距宜小些，测距较大的大体积结求较高的结构，测点间距宜小些，测距较大的大体积结求较高的结构，测点间距宜小些，测距较大的大体积结构，测点间距可适当取大些。构，测点间距可适当取大些。构，测点间距可适当取大些。构，测点间距可适当取大些。 测试方法测试方法测试时，应使收、发换能器在对应的一对测点上保持良好耦合状态，逐点读取声时值声波测距的测量可根据构件的实际情况确定，如果各测点的测距完全一致，便可在构件的不同部位抽测几次，取其平均值作为该构件的声波测距值。当各测点的测距不尽相同(相差2)时，应分别进行测量。有条件最好采用专用工具逐点测量值 计算和分析计算和分析 为
6、了比较或评价混凝土质量均匀性的优劣，需要应用数理统计学中两个特征值-标准差和离差系数(亦称变异系数) 在数理统计中，常用标准差来判断一组测量值的波动情况或比较几组测量过程的准确程度。但标准差只能有效地反映一组观测值的波动情况，要比较几组测量过程的准确程度，则概念就不够明确，没有统一的基数，便缺乏可比性。l l例如，有两批混凝土构件，分别测得混凝土强度的平均值为例如，有两批混凝土构件，分别测得混凝土强度的平均值为例如，有两批混凝土构件，分别测得混凝土强度的平均值为例如，有两批混凝土构件，分别测得混凝土强度的平均值为20MPa20MPa、45MPa45MPa，标准差为，标准差为，标准差为，标准差为
7、4MPa4MPa、5MPs5MPs，仅从标准差来看，前者的强度较均匀，仅从标准差来看，前者的强度较均匀，仅从标准差来看，前者的强度较均匀，仅从标准差来看，前者的强度较均匀，其实不然，如以标准差除以其平均值，则分别为其实不然，如以标准差除以其平均值，则分别为其实不然，如以标准差除以其平均值，则分别为其实不然，如以标准差除以其平均值，则分别为0.20.2和和和和0.110.11，实际上是后者，实际上是后者，实际上是后者，实际上是后者的强度均匀性较好。的强度均匀性较好。的强度均匀性较好。的强度均匀性较好。所以人们除了用标准差以外，还常采用离差系数来反映一组或比较几组观测数据的离散程度。 计算和分析计
8、算和分析1. 混凝土的声速值按下式计算： 计算和分析计算和分析2. 混凝土声速的平均值、标准差及离差系数分别按下列公式计算： 计算和分析计算和分析如果按“ ”相关关系将混凝土测点声速换算成强度值，再进行强度平均值、标准差和离差系数的计算更好。由于混凝土的强度与其声波脉冲传播速度之间存在较密切的相关关系，结构上各测点声速值的波动，基本反映了混凝土强度质量的波动情况，因此可以用混凝土声速的标准差和离差系数来分析比较相同测距的同类结构混凝土质量均匀性的优劣。计算和分析计算和分析但是，由于混凝土的声速与其强度之间存在的相关关系并非线性，所以用声速统计的标准差和离差系数，与现行验收规范以标准试块28天的
9、抗压强度统计的标准差和离差系数不属于同一量值。所以最好将声速值换算成混凝土强度，以强度的标准差和离差系数，来评价同一批混凝土的匀质性等级。评价评价不密实区和空洞检测不密实区和空洞检测 所谓不密实区系指囚振捣不够、漏浆或石子架空等造成的蜂窝状或因缺少水泥而形成的松散状以及遭受意外损伤所产生的疏松状混凝土区域。 测试方法测试方法 一般采用穿透法，依据各测点的声速、波幅和主频的相对变化，寻找异常测点的坐标位置，从而判定缺陷范围。l l测试部位最好具有两对相互平行的测试面，如受条件限制，至少也测试部位最好具有两对相互平行的测试面，如受条件限制，至少也测试部位最好具有两对相互平行的测试面，如受条件限制，
10、至少也测试部位最好具有两对相互平行的测试面，如受条件限制，至少也应有一对相互平行的测试面。应有一对相互平行的测试面。应有一对相互平行的测试面。应有一对相互平行的测试面。l l当被测部位只有一对可供测试的平行表面时，可在该对测试面上分当被测部位只有一对可供测试的平行表面时，可在该对测试面上分当被测部位只有一对可供测试的平行表面时，可在该对测试面上分当被测部位只有一对可供测试的平行表面时，可在该对测试面上分别画出对应网格线，在对测的基础上对数据异常的测点部位，再进别画出对应网格线，在对测的基础上对数据异常的测点部位，再进别画出对应网格线，在对测的基础上对数据异常的测点部位，再进别画出对应网格线，在
11、对测的基础上对数据异常的测点部位，再进行交叉斜测，以确定缺陷的位置和范围。行交叉斜测，以确定缺陷的位置和范围。行交叉斜测，以确定缺陷的位置和范围。行交叉斜测，以确定缺陷的位置和范围。l l一般水坝、桥墩、大型设备基础等结构，断面尺寸较大，为提高测一般水坝、桥墩、大型设备基础等结构，断面尺寸较大，为提高测一般水坝、桥墩、大型设备基础等结构，断面尺寸较大，为提高测一般水坝、桥墩、大型设备基础等结构，断面尺寸较大，为提高测试灵敏度，可在适当位置钻竖向测试孔或预埋声测管进行测试。试灵敏度，可在适当位置钻竖向测试孔或预埋声测管进行测试。试灵敏度，可在适当位置钻竖向测试孔或预埋声测管进行测试。试灵敏度，可
12、在适当位置钻竖向测试孔或预埋声测管进行测试。l l为了避免缺陷漏检，测试范围除应大于所怀疑的区域外，还应确保为了避免缺陷漏检，测试范围除应大于所怀疑的区域外，还应确保为了避免缺陷漏检，测试范围除应大于所怀疑的区域外，还应确保为了避免缺陷漏检，测试范围除应大于所怀疑的区域外，还应确保在正常混凝土上有足够测试数据，以满足统计分析的需要在正常混凝土上有足够测试数据，以满足统计分析的需要在正常混凝土上有足够测试数据，以满足统计分析的需要在正常混凝土上有足够测试数据，以满足统计分析的需要 平面对测平面对测当构件具有两对相互平行的测试面时，可采用对测法。l l在测试部位两对相互平行的测试面上，分别画出等间
13、距的网格（网在测试部位两对相互平行的测试面上，分别画出等间距的网格（网在测试部位两对相互平行的测试面上，分别画出等间距的网格（网在测试部位两对相互平行的测试面上，分别画出等间距的网格（网格间距：工业与民用建筑为格间距：工业与民用建筑为格间距：工业与民用建筑为格间距：工业与民用建筑为100-300mm100-300mm，其它大型结构物可适当放，其它大型结构物可适当放，其它大型结构物可适当放，其它大型结构物可适当放宽），并编号确定对应的测点位置，然后将换能器经耦合剂分别置宽），并编号确定对应的测点位置，然后将换能器经耦合剂分别置宽），并编号确定对应的测点位置，然后将换能器经耦合剂分别置宽），并编号
14、确定对应的测点位置，然后将换能器经耦合剂分别置于对应测点上，逐点读取相应的声时、波幅和频率，并量取测试距于对应测点上，逐点读取相应的声时、波幅和频率，并量取测试距于对应测点上，逐点读取相应的声时、波幅和频率，并量取测试距于对应测点上，逐点读取相应的声时、波幅和频率，并量取测试距离。离。离。离。 平面对测平面对测平面斜测 当结构物的被测部位只有一对相互平行的测试面，或被测部位处于结构的特殊位置时，可采用对测和斜测相结合的方法。在测位两个相互平行的测试面上分别画出网格线，进行斜测。也可在对测的基础上进行交叉斜测。 平面斜测钻孔测法 对于大体积混凝土结构，由于其断面尺寸较大，如直接进行平面对测，接收
15、到的脉冲信号很微弱，甚至无法识别首波的起始位置，不利于声学参数的读取和分析。为了缩短测试距离，提高检测灵敏度，可在结构适当的位置预埋声波管或钻一个或多个平行于侧面的测孔。测孔的直径一般比换能器直径大510mm（40mm50mm），测孔深度视检测需要而定。检测时可用两个径向振动式换能器分别置于两测孔中进行测试，或用一个径向振动式与一个厚度振动式换能器分别置于测孔中和平行于测孔的侧面进行测试。检测时根据需要，可以将孔中和侧面的换能器置于同一高度，也可以将二者保持一定的高度差，同步上下移动，逐点读取声时、波幅和频率值钻孔测法不密实区和空洞的判定不密实区和空洞的判定 出于混凝土本身的不均匀性，即使是没
16、有缺陷的混凝上，测得的声时、波幅等参数值也在定范围波动，更何况混凝土的原材料品种、用量及混凝土的湿度和测距等因素都不同程度的影响着声学参数值。因此，不可能确定一个固定的临界指标作为判断缺陷的标准，一般都利用统计方法进行判别。 不密实区和空洞的判定不密实区和空洞的判定基本思想：在声波检测中，凡遇着读数异常的测点，一般都要检查其表面是否平整、干净或是否存在别的干扰因素，必要时还要加密测点进行重复测试。因此，应该说不存在观测失误的问题，出现的异常测值，必然是混凝上本身性质改变所致。这就是利用统计学方法判定混凝土内部存在不密实和空洞的基本思想 。混凝土声学参数的统计计算 一个构件或一个测区的混凝土声时
17、(或声速)、波幅及主频率等声学参数的平均值和标准差应分别按下式计算：（4-5） （4-6） 混凝土声学参数的统计计算1）将侧位各测点的波幅、声速或主频率值由大到小按顺序分别排列，即 ，将排在后面明显小的数据视为可疑，再将这些可疑数据中最大的一个（假定 ）连同其前面的数据按式4-5、式4-6计算出 及 值，并按下式计算异常情况的判断值（ ）： （4-7） 混凝土声学参数的统计计算将判断值（ ）与可疑数据的最大值（ ）相比较，当 不大于 时，则 及排列于其后的各数据均为异常值，并且去掉 ，再用 进行计算和判别，直至判不出异常值为止；当 大于 时，应再将 放进去重新进行计算和判别。 混凝土声学参数的
18、统计计算2）当测位中判出异常测点时，可根据异常测点的分布情况，按下式进一步判别其相邻测点是否异常：上面各式中的 为异常值判定系数，其值是根据统计数据的个数“n”，分别由概率统计函数 在正态分布表中查得。 不密实混凝土和空洞范围的判定 一般情况下混凝土内部的不密实区和空洞，并非孤立的一小块，由声学参数测量值反映到测点也不是孤立一个点。因此，可根据异常测点二维平面或三维空间的分布情况，并结合波形特征综合判断不密实区域和空洞等缺陷的位置和范围。有时因构件整体质量较差，各测点的声速、波幅测量值的标准差较大，按上述方法判断缺陷易产生漏判。此时，可利用另外一个同条件（构件类型、混凝土的龄期、材料品种及用量
19、相同，测试距离一致）正常混凝土声学参数的平均值和标准差进行异常判断依据。不密实混凝土和空洞范围的判定注意：在进行混凝土内部缺陷判定时，不仅依靠检测数据的分析和判别，还包含着检验人员的实践经验。经验不足者，容易产生漏判和误判。另外，实践证明，波幅测量值虽然对缺陷的反映很敏感，但由于受声耦合状态的影响较大，一般不太服从正态分布，在统计和判别过程中是作为正态分布来处理的，若以波幅为判定缺陷的主要依据时，应特别注意。尤其在耦合条件较差，难以保证波幅的准确测量时，更应慎重。 空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法 1. 设空洞位于发射和接收换能器连线的正中央 空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法（4-9） （4-11） 空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法2. 设空洞位于发射和接收换能器连线的任意位置 空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法（4-12） 空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法设设 （4-14） 空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法空洞尺寸估算方法
