一、超聲法及綜合法測(cè)強(qiáng)
1. 測(cè)量精度問(wèn)題
混凝土強(qiáng)度~聲速關(guān)系為f=avb ,這是冪函數(shù)。由誤差傳遞分析可知:
δf=bδv (1)
式中 δf、δv分別為強(qiáng)度與聲速的最大相對(duì)誤差;
b 為相關(guān)式中的回歸系數(shù),通常為4~6之間。
這就是說(shuō),聲速測(cè)量誤差或其波動(dòng)所引起計(jì)算強(qiáng)度誤差或波動(dòng)要大4~6倍。如果希望由聲速測(cè)量引起的推算強(qiáng)度的誤差不超過(guò)10%(還有相關(guān)曲線帶來(lái)的誤差),則聲速測(cè)量的誤差應(yīng)控制在
范圍內(nèi),平均為2.2%。要求δv為2.2%,而聲速v=
,因?yàn)?/SPAN>δv=δl+δt,若距離的測(cè)量誤差以1%計(jì),則聲時(shí)的最大誤差δt=δv-δt=2.2-1.0=1.2%。
1.2%的準(zhǔn)確度是很高的,長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)問(wèn)題不大,短測(cè)距時(shí)則應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。例如,測(cè)15cm試件,聲時(shí)為30μS ,要達(dá)到1.2%的準(zhǔn)確度,聲時(shí)測(cè)量的絕對(duì)誤差應(yīng)小于30×1.2%=0.36μS。正因?yàn)槿绱,有一系列?wèn)題要注意:
(1) 超聲儀測(cè)時(shí)最小分度應(yīng)為0.1μS;(2)測(cè)讀聲時(shí)時(shí)首波起點(diǎn)要仔細(xì)對(duì)準(zhǔn);(3)t0要標(biāo)定準(zhǔn);(4)各種影響測(cè)量結(jié)果的因素,如測(cè)距、混凝土濕度、探頭頻率等影響都應(yīng)考慮。
2.估計(jì)強(qiáng)度的變化
缺陷處的強(qiáng)度(不是泥砂)可按(1)式進(jìn)行粗略估計(jì),即:
聲速減少1%,強(qiáng)度降低5%。
二、超聲測(cè)試中的標(biāo)準(zhǔn)差與離差系數(shù)問(wèn)題
1.分組抽樣與單個(gè)抽樣的標(biāo)準(zhǔn)差與離差系數(shù)
二者是不同的(圖1),但有以下關(guān)系:
S組=
;CV組=
(2)
式中 S單、CV單——單個(gè)抽樣的標(biāo)準(zhǔn)差、離差系數(shù)
S組、cV組—分組抽樣的標(biāo)準(zhǔn)差、離差系數(shù)
n——每組中試件個(gè)數(shù)
當(dāng)n=1,S組= S單,n越大,二者差別越大
2.超聲測(cè)試獲得的計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差是分組抽樣的結(jié)果,取樣試件是單個(gè)抽樣的結(jié)果,二者是不同的,不能套用。測(cè)距越大,差別也越大。
二者關(guān)系如(2)式:CVˊ/ CV=1/

更不能用波速的標(biāo)準(zhǔn)差或離差系數(shù)來(lái)評(píng)判混凝土的勻質(zhì)性。如前所述,波速的標(biāo)準(zhǔn)差或離差系數(shù)比強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差或離差系數(shù)小“b”倍。只能用于同測(cè)距下的相對(duì)比較。
三、關(guān)于不同類型的波
1. 不同類型波的波速
超聲探頭振動(dòng)會(huì)發(fā)出各種類型的波。屏幕上的波只有正、負(fù)和振幅大小之分,如何來(lái)識(shí)別判斷?不同類型的波其速度不同:
縱波速度 VP=
(3)
橫波速度VS=
(4)
表面波速度VR=
(5)
式中ρ——密度;E—— 楊氏模量;σ——泊松比
(6)
一般固體σ在0.3左右,
,混凝土σ在0.2-0.3左右,
-1.87,因?yàn)?/SPAN>
VR≈0.9VS,VP≈(1.8-2.0)VR
2.測(cè)試中的波形:
對(duì)測(cè)

四. 用普通縱波探頭測(cè)定表面波波速及彈性模量
1.用平測(cè)法進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試,在坐標(biāo)圖上可獲得二條直線,它們的斜率分別是混凝土縱波波(圖5)
速、表面波波速。根據(jù)這二個(gè)波速,可求解
得混凝土的彈性模量和泊松比。
2.關(guān)于雙探頭測(cè)厚
如下圖6所示,利用雙探頭測(cè)量,認(rèn)為接收波中振幅
增大點(diǎn)是底面反射波的初至點(diǎn),測(cè)定聲時(shí),從而計(jì)算出
厚度h值。
若忽略表面波,認(rèn)為凡振幅突然增大并反相的波是底面反射波的到達(dá)是不全面的。若混凝土的
按1.9計(jì),當(dāng)AB+BC<1.9AC時(shí),波形突然增大和反相應(yīng)是表面波的到達(dá)。當(dāng)AB+BC=1.9AC時(shí),底面反射波與表面波同時(shí)到達(dá),此時(shí),α角為58.5o,AC=1.2h。雙探頭測(cè)厚時(shí),探頭測(cè)距應(yīng)大于板厚的1.2倍以上。
五、聲測(cè)法灌注樁的幾點(diǎn)體會(huì)
1.聲測(cè)管接頭的影響
振幅驟減,聲時(shí)增大。
特點(diǎn):(1)只有一個(gè)測(cè)點(diǎn);(2)影響二個(gè)測(cè)試面;(3)探頭扶正器可探測(cè)到。
2.斜測(cè)的重要性
聲測(cè)管處常掛泥團(tuán),通過(guò)斜測(cè)(圖7)可避免誤判為成層狀缺陷。
進(jìn)一步發(fā)展就是層析成象(CT圖)。圖8是灌注樁中的一段的CT圖。
圖中紅色區(qū)域正是泥砂團(tuán),聲速3700m/s。
3.二項(xiàng)指標(biāo)判斷
灌注樁檢測(cè)中測(cè)量二項(xiàng)聲學(xué)參數(shù):聲速和振幅。應(yīng)充分利用這二項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行判斷。
混凝土離析,石子沉降,砂漿多,聲速低,但振幅不低,混凝土強(qiáng)度并不一定低。振幅低,聲速不低,往往是混凝土氣泡多,不一定是嚴(yán)重缺陷。只有聲速、振幅, 均突降,才是夾泥、沉渣與斷層。
5.波形反相:
探頭靠聲測(cè)管壁會(huì)發(fā)生這種情況,應(yīng)加扶正器。
6.6db規(guī)定太嚴(yán)
測(cè)樁規(guī)程中把振幅小于平均振幅6db視為缺陷,似乎太嚴(yán)。新修訂的測(cè)缺規(guī)程未采用。
7.盡量不要提測(cè)定強(qiáng)度,因?yàn)楣芫嗖粶?zhǔn),波速測(cè)值有誤差,相關(guān)曲線也沒(méi)有。


六、低應(yīng)變測(cè)樁的波速、超聲測(cè)試波速、應(yīng)力波波速
超聲測(cè)試是體波,邊界條件是被測(cè)試體的橫截面尺寸〉〉波長(zhǎng)。超聲測(cè)試中波速為10cm左右?v波波速 VP=
。
低應(yīng)變測(cè)樁是聲波在桿件中傳播,邊界條件是橫截面尺寸〈〈波長(zhǎng)。此時(shí)波長(zhǎng)為10多m。縱波波速 V0=
,比超聲測(cè)試的波速小許多。
以桿件中的波速按超聲測(cè)試的f—v關(guān)系推算強(qiáng)度是不對(duì)的。
塊體(半無(wú)限大)中應(yīng)力波波速與超聲測(cè)試的波速關(guān)系大致為:
V應(yīng)=(0.9~0.95)V超 。應(yīng)力波速度略低與應(yīng)力波頻率低有關(guān)。