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1、中华人民共和国行业标准冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程Technical specification for testing of concrete defects by impact echo method JGJ/T 411-2017 批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:2 0 1 7 年11 月1 日中国建筑工业出版社2017北京中华人民共和国住房和城乡建设部公告第1560号住房城乡建设部关于发布行业标准冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程的公告现批准冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程为行业标准，编号为JGJ/T411-2017，自2017年11月1日起实施。本规程由我部标准定额
2、研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。中华人民共和国住房和城乡建设部2017年5月18日3 前言根据住房和城乡建设部关于印发(2014年工程建设标准规范制订、修订计划的通知(建标20l3J169号)的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考了有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，编制了本规程。本规程的主要技术内容是:1总则;2术语和符号;3冲击回波仪;4现场检测及结果判定。本规程由住房和城乡建设部负责管理，由江苏金土木建设集团有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送江苏金土木建设集团有限公司(地址:江苏省常熟市东环路1号，邮编:215500
3、)。4 本规程主编单位:江苏金土木建设集团有限公司河北建设集团有限公司本规程参编单位:江苏省建筑工程质量检测中心有限公司国家建筑工程质量监督检验中心江苏武进建工集团有限公司福建省建筑科学研究院深圳市莫尼特仪器设备有限公司中南林业科技大学河北天博建设科技有限公司石家庄铁道大学安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院上海苏科建筑技术发展有限公司目次1 总则2 术语和符号.2 2.1 术语.2 2.2符号.3 3 冲击回波仪.4 3.1 技术要求.4 3.2 校准.4 4 现场检测及结果判定.5 4.1 一般规定.5 4.2 混凝土构件厚度及内部缺陷检测及结果判定.6 4.3 有粘结后张法预应力孔道
4、灌浆缺陷检测及结果判定.8 4.4 隧道衬砌背后注浆缺陷检测及结果判定.8 4.5 混凝土结合面质量检测及结果判定4.6 检测报告.9 附录A冲击回波仪校准方法.11 附录B混凝土表现波速测试.12 附录C冲击回波法检测混凝土厚度和缺陷记录表.15 本规程用词说明.16 附:条文说明.17 6 Contents 1 General Provisions.1 2 T erms and Symbols.2 2.1 Terms 2 2.2 Symbols 3 3 Impact echo Instrument.4 3.1 Technical Requirements4 3.2 Verification
5、4 4 Testing Technology and Test Results.5 4.1 General Requiremertts5 4.2 Detecting Thickness and Internal Defects of Concrete Structures and Test Results 6 4.3 Detecting Grouting Quality of Tendon Ducts and Test Results.8 4.4 Detecting Grouting Quality of Tunnel Lining and Test Results 8 4.5 Detecti
6、ng the Density of Concrete bonding Surface and Test Results 9 4.6 Test Report 9 Appendix A Impact Echo Instrument Calibration 孔1ethod.11 Appendix B Measurement of Concrete Apparent Wave Speed 12 Appendix C Testing Record of Concrete Thickness and Inner Flaw by Impact Echo.15 Explanation of矶Tording i
7、n this Specification.16 Addition:Explanation of Provisions.17 7 1总则1.0.1 为规范冲击回波法检测混凝土缺陷的技术方法，保证检测的准确性和可靠性，制定本规程。1.O.2本规程适用于混凝土结构构件内部缺陷的冲击回波法检测。1.O.3采用冲击回波法检测混凝土缺陷，除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。1 2 术语和符号2.1术语2.1.1 冲击回波法impact echo method 通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号，通过分析冲击弹性波及其回波的波速、波形和主频频率等参数的变化，判断:昆凝土结构的厚
8、度或内部缺陷的方法。2.1.2 主频main frequency 在接收回波各频率成分的振幅分布中，振幅最大处对应的频率值。2.1.3 冲击弹性波impact elastic wave 冲击作用下的质点以波动形式传播在弹性范围内产生的运动，亦称应力波。2.1.4 纵波pnmary wave 质点的振动位移方向平行于波的传播方向，波传播时会产生拉应力或压应力。2.1.5测区testingzone 可以进行冲击回波法施测的构件表面区域，一个构件可指定或随机布置一个或若干个测区。2.1.6 测线testing line 在被测构件表面按一定方向布置的测点组成的线。2.1.7 测点testmg pom
9、t 测区内或测线上的检测点。2.1.8 表观波速apparent wave speed 纵波在半元限固体介质中传播时的速度。2 2.2符号f 振幅谱图中构件厚度对应的主频;fc根据无缺陷构件厚度计算对应的频域曲线主频;f写一-一孔道内灌浆密实时，可能出现的另一个高频峰值;fv一一孔道内灌浆不密实时，可能出现的另一个高频峰值;t，f二二频率采样间隔;H一-Yi昆凝土结构构件的实际厚度;走截面形状系数;L 两个接收传感器间的直线距离;T一一混凝土结构构件的厚度计算值;6.t一一-两个接收装置所接收到信号的时间差;Vp一一混凝土表现波速o3 4 现场检测及结果判定4.1一般规定4.1.1 检测前应进
10、行下列准备工作:1 调查、收集检测项目的相关资料;2 制定检测方案;3 核查仪器设备状态。4.1.2 调查、收集的资料宜包括下列内容:1 工程名称及设计、施工、监理、建设和委托单位名称等;2被检测结构构件的名称、设计图纸、设计变更、施工记录、施工验收等;3混凝土原材料品种和规格、配合比、提筑和养护情况、设计强度等级等;4 构件、结构所属环境条件、使用期间的加固情况;5 明确委托方检测目的和具体要求;6 结构构件外观质量及存在的问题。4.1.3 检测方案应根据实际被测对象进行制定，可包括下列主要内容:1 工程概况、结构构件设计及施工情况;2 检测依据、目的及委托方要求;3 检测人员及仪器设备;4
11、 测区划分、测线布置;5 测试方法、步骤、数量、位置及进度;6 其他配合工作。4.1.4 受检构件测区外缘距构件的变截面或侧表面的最小距离，应大于沿冲击方向的构件厚度。4.1.5 检测部位混凝土表面应清洁、平整，且不应有蜂窝、孔5 洞等外观质量缺陷。当表面不平时，应打磨平整。4.1.6 当检测中出现可疑区域或测点时，应对其复测或加密检测;当仍不能确定时，可取芯验证。4.1.7 结构构件缺陷及厚度测试所采用的表观波速值，可按本规程附录B的方法确定。4.1.8 测区范围应大于预估缺陷的区域，并应有进行对比的同条件正常混凝土部位，测区应标明各自的编号和位置。4.1.9 当采用单点式冲击回波仪检测时，
12、应符合下列规定:1 每个测区的测点，应按等间距网格状布置，且不应少于20个测点;2 应标明测点的编号和位置;3 传感器和混凝土测试表面应处于良好的搞合状态;4 冲击点位置与传感器的间距应小于设计厚度的0.4倍;5 当检测面有沟槽或表面裂纹时，传感器和冲击器应位于沟槽或表面裂纹同侧。4.1.10 采用扫描式冲击回波仪检测时，应符合下列规定:1 测线的位置和测线网格的疏密应根据预估缺陷的位置和大小确定。对于预应力混凝土构件孔道灌浆缺陷，宜垂直于预应力孔道的走向进行检测;对于隧道衬砌背后注浆缺陷，宜沿隧道纵向与环向分别布置测线进行检测。测线的布置不应横跨沟槽或表面裂纹。2 扫描器应紧贴1昆凝土表面匀
13、速滚动，移动速率不宜大于O.lm/so 4.1.11 检测时，应观察时域和频域的波形变化，可选择低通或高通滤波方式进行波形处理。当无法获得有效波形时应进行复测。4.1.12 检测原始记录宜按本规程附录C填写。4.2 混凝土构件厚度及内部缺陷检测及结果判定4.2.1 非预应力混凝土构件及预应力构件中，无预应力孔道区6 域的厚度与内部缺陷检测可分别根据实测频域曲线的主频和主频漂移情况判定。4.2.2 当构件厚度已知时，应采用已知厚度对表现波速进行标定。4.2.3 I昆凝土结构构件厚度检测应符合下列规定:1 在构件测区内应按本规程第4.1节要求布置测点或测线，每测点应取3个有效波形，并应分析各有效的
14、主频(f)。主频(f)与平均值的差不应超过26f，测点的振幅谱图中构件厚度对应的主频(j)应为3个有效主频的算术平均值。2 结构构件厚度应按下式计算:T一听-一一己2f(4.2.3)式中:T结构构件的厚度计算值(m);Up一一混凝土表现波速(m/s);f 振幅谱图中构件厚度对应的主频(Hz)。4.2.4 I昆凝土结构构件内部缺陷判定应符合下列规定:1频域曲线主频fc应根据对应的无缺陷构件厚度进行计算。2 根据实测的波形频谱图，找出主频f，与计算主频fc进行比较。对于主频f之外的频率应结合检测结构构件形状、钢筋直径、保护层厚度、管线布设、预埋件位置等情况进行综合分析判断，确定内部缺陷位置。4.2
15、.5 当冲击回波仪具备三维图、厚度-距离图分析功能时，可根据下列情况进行缺陷分析:1 当振幅谱图中只有单峰形态且主频f与计算主频fc差值不超过26f，厚度距离图显示构件厚度值随测试的距离无明显变化时，可判定混凝土密实。2 当振幅谱图中主频f与计算主频fc相差较大，振幅谱中频率峰呈多峰形态，且向低频漂移时，可判定混凝土内部有7 缺陷。3 实测波形信号复杂、振幅衰减缓慢、无法准确分析与评价时，宜结合其他检测方法进行综合测试。对于判别困难的区域可采取钻芯核实。4 内部缺陷位置估算值可按本规程第4.2.3条计算确定，其中主频f值应取振幅谱缺陷波峰对应的频率值。4.3 有粘结后张法预应力孔道灌浆缺陷检测
16、及结果判定4.3.1 测线宜垂直于预应力孔道走向布置;当有双层孔道时，宜从两个侧面进行检测。4.3.2 测线上各测点的间距应小于o.5倍的孔道直径，冲击点和接收器间的距离宜小于测点的间距。4.3.3 预应力孔道灌浆前，宜检测预应力孔道位置及混凝土构件的内部缺陷。4.3.4 现场检测宜在灌浆7d后进行。4.3.5 当测得的构件厚度频率峰值f与无预应力孔道部分的构件厚度频率峰值f基本相同，或向低频轻微漂移并出现另一个高频峰值f可判断孔道内灌浆密实。4.3.6 当测得的构件厚度频率峰值f明显小于无预应力孔道部分的构件厚度频率值，或向低频明显漂移并出现另一个高频峰值元，fv约为2倍f龟，可判断孔道内灌
17、浆不密实。4.4 隧道衬砌背后注浆缺陷检测及结果判定4.4.1 对隧道管片、二次衬砌背后的注浆不密实缺陷，可根据检测部位测得的相对振幅与相对振幅阔值作比较后进行判定。4.4.2 检测前宜通过计算或现场敲击试验确定最优的弹性波频率及相应的激振锤。注浆完全密实和完全脱空条件下的相对振幅阔值应通过现场试验确定。4.4.3 检测区域可布置网格状测点，检测数据应采用频谱分析进行处理，并应根据不同频率绘制检测区域不同深度的相对振幅8 图。根据测点测得的相对振幅，绘制检测区域平面内的相对振幅平面成像图。4.4.4 注浆情况宜根据不同深度的相对振幅图，并结合相对振幅平面成像图，综合分析后判定。当检测部位的相对
18、振幅大于或等于完全脱空条件下的相对振幅阔值时，可判定该部位存在明显的注浆缺陷;当检测部位的相对振幅小于完全脱空条件下的相对振幅阔值但大于完全密实条件下的相对振幅阔值时，可判定该部位为注浆缺陷疑似部位。4.5 混凝土结合面质量检测及结果判定4.5.1 板状构件新旧混凝土和钢混组合结构构件的结合面分层空鼓检测，可根据时域信号分析判定。4.5.2 混凝土结合面缺陷测试时，测试面宜平行于结合面。4.5.3 有下列情况之一，可判断结合面分层、空鼓:1 冲击弹性波的反射时间明显长于无空鼓区域时。2通过厚度距离图、三维图、振幅谱图的综合分析得出的测试构件厚度为表层结构厚度时。4.5.4 混凝土结合面缺陷判定
19、，应标识典型空鼓部位，绘制空鼓分布示意图，计算空鼓区域比例。4.6检测报告4.6.1 检测工作完成应出具检测报告，宜包括下列主要内容:1 委托单位名称;2 工程概况，包括工程名称、结构类型、规模、施工日期及现状等;3 建设单位、设计单位、施工单位及监理单位名称;4 检测原因、检测目的;5 检测项目、检测方法及检测依据;6 仪器设备名称、型号、校准日期;7 抽样方法、检测数量与检测的位置;9 8 检测日期，报告完成日期;9 数据采集系统使用的参数;10 检测数据分析;11 检测结论。10 附录A冲击回波仪校准方法A.O.l 校准试件应按下列要求制备:1 1i昆凝土抗压强度不应小于20MPa;2厚
20、度不应小于150mm，长宽尺寸均不应小于厚度的6 千立l口，3 不得有内部缺陷。A.O.2 校准时，每次选取的测点位置应一致。A.O.3 校准试件的测试厚度，应按本规程第4.2.3条的规定进行测试，且应满足下式要求:IT HH 丁Ix川川1川川O式中:H直接量测的校准试件的实际厚度(m);T 校准试件测试厚度的算术平均值(m)。11 6.t 两个接收传感器所接收到信号的时间差(s);k一一截面形状系数，可通过现场试验确定。6 应通过改变采样时间间隔对同-测点重复进行两次测试，当该测点上两次测得的传播时间相同时，则可进行其他测点的测试。当两次测试的信号时间差不同时，应进行第三次测试，取与前两次值
21、相同的值作为传播时间的测试值。当三个数据都不同时应检查原因，排除故障后再继续进行测试。7 混凝土表现波速测试不宜少于3个测点，测试结果与平均值的差不超过平均值的5%，取多次测试的表现波速平均值作为待测构件的混凝土表现波速值。B.O.2 在能直接测量构件厚度值及采用钻孔取芯直接测量被测构件(区域)厚度值的情况下，可采用一个接收传感器，测试步骤应符合下列规定:1 应在平整混凝土表面进行检测，观察数据采集系统中时域图和振l幅谱图的波形变动情况，当出现与厚度值H对应的一个有效波形的振幅谱只有单主峰值时，读取频域曲线图中主频值f;2 混凝土表观波速值可按下式计算:Vp=2日fCB.O.2)式中:Vp-1
22、昆凝土表观波速Cm/s);H一-混凝土结构构件直接量测的实际厚度(m);f 振幅谱中构件厚度对应的频率值(Hz)。3 混凝土表观波速测试不宜少于3个测点，测试结果与平均值的差不应超过平均值的5%，可取多次测试的表观波速平均值作为待测构件的混凝土表观波速值。B.O.3 检测原始记录宜按表B.O.3填写。13 委托编号测试日期施工日期构件名称仪器设备口方法一(B.O.1)口方法二CB.O.2)测试位置示意图:测试214 表B.O.3混凝土表观波速测试记录表工程名称检测j依据设计强度等级检视环境/构件表面状态型号.编号:采样频率二kHz;采样点数=点;滤波方式:Vp 二二10LL6tL7 R 第1次
23、(点第2次(点)第3次(点)第i次(点)次数1 2 1 2 1 2 L t2;t;t:,t k 飞Jp构件的混凝土表观波速值Cm/s):Vp=2Hf 次数第1次第2次第3次第2次.(点)c点)(点)H f Vp 构件的混凝土表观波速值Cm/s):记录.第页共页附录C冲击回波法检测混凝土厚度和缺陷记录表委托编号测试日期施工日期构件名称仪器设备构件混凝土表观波速(m/s)测区/jltl点/测线编号检测部位(测区、jltl点/测线)分布示意图测试=表C厚度及缺陷检测记录表工程名称检测依据设计强度等级检测环境/构件表面状态型号2编号:参数|采样频率=kHz;采样点数=点;滤波方式z计算/冲击回波直接测
24、得的测得厚度值实际厚度值T(m)H(m)记录:结果图(振幅缺陷分析、谱图等)编号描述(分布位置等情况)第页共页15 本规程用词说明1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格，非这样做不可的:正面词采用必须，反面词采用严禁;2)表示严格，在正常情况下均应这样做的:正面词采用应，反面词采用不应或不得;3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先这样做的:正面词采用宜，反面词采用不宜;4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，可采用可2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为应符合的规定或应按执行。16 中华人民共和国行业标准冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程JGJ
25、/T 411-2017 条文说明目次l 总贝.20 3 冲击回波仪.24 3.1 技术要求.24 3.2 校准.25 4 现场检测及结果判定.27 4.1 一般规定.27 4.2 捏凝土构件厚度及内部缺陷检测及结果判定.28 4.3 有粘结后张法预应力孔道灌浆缺陷检测及结果判定.33 4.4 隧道衬砌背后注浆缺陷检测及结果判定.36 4.5 混凝土结合面质量检测及结果判定.38 附录A冲击回波仪校准方法.40 附录B混凝土表现波速测试.41 19 1总则1.0.1、1.O.2本规程所指的冲击回波法，是通过瞬时力学冲击产生瞬时应力波，应力波在结构中传播，当遇到缺陷或界面时被反射，通过冲击面与缺陷
26、及界面间的多重反射，引起瞬时共振状态，识别并能确定结构是否完好无损或确定缺陷位置的方法;适用于如板、墙类等构件。冲击回波测试系统检测混凝土构件示意图如图1所示。面0.05-l!P l ov 60 50 0.2叶41500 2000 0 10 20 30 40 时间()频率(kHz)(的冲击回波波形(b)振幅谱图图7元效的冲击回波检测示图(波形未显示周期性振荡，幅值谱中元单一主频率峰值)500 0.05-1-0.1 0 当内部存在缺陷时，往往不是孤立的一个点，所以，单点判定易出现漏判、误判，为提高缺陷范围判定的准确性，对异常数据的判别、缺陷可疑点的判定及概率保证方法参考超声法检测:昆凝土缺陷技术
27、规程CECS 21:2000。同时，宜进行网格状布点测试，对图像进行立体分析。混凝土构件内部缺陷的判断与推定如表1所示。30 巳入二怀测试结果示意图内部无缺陷内部小缺陷(窝或空洞尺寸较小)表1混凝土构件内部缺陷的判断与推定示意图表构件示意图频率信号幅值曲线/厚度距离示意图振幅i普示意图。冲击源(器)接收传感器0.05 l 信号4件阳(盯f。l幅直最困1 0 15 飞0.2 0.25 频率0.3 0.35 o 5 1度o 15 20 25 30 35 40 厚Thickness(cm)。冲击源(器l)接l收传感器0.05 信幅号直在件厚度的f。l/平陷之0.2 一一0.25 频率0.3 0.35
28、 o 5 1度0Thl15C2025303540 厚kne田(cm)U司、金续表1测试构件示意图频率信号幅值曲线/厚度距离一意图结果示意图振幅谱示意图刀亏。冲击源(器t)接t收传感器。05信号肺的f(0。15l 内部存在幅值1陷0.2 较大空洞i I 0.25!L_ 0.3 注:本示意图表中缺陷的横向尺寸大于缺陷埋深的0.3倍且小于1.5倍。频率0.35 0.4 o 5 10 15 20 25 30 35 40 厚度Thickness(cm)4.3 有粘结后张法预应力孔道灌浆缺陷检测及结果判定4.3.1 不适用于孔道上方有缺陷或泪凝土与孔道外壁粘结不良或空鼓情况下的预应力孔道注浆缺陷检测。预应
29、力孔道的大小、混凝土板的截面形式(厚宽比)、孔道埋深、孔道间间距、预应力布置情况及波纹管材质等因素都会对冲击回波法检测孔道内缺陷情况产生影响。宜反复测试，综合分析进行判定。塑料预应力孔道对冲击弹性波的阻碍超过金属孔道，会使得冲击弹性波更趋向绕行塑料孔道到达底板，从而让塑料孔道板的厚度频率较金属孔道板的厚度频率向低频发生更大漂移，试验验证含塑料孔道板的波峰频率值均小于含相同尺寸金属孔道的板的相应波峰频率值。但一般预应力孔道的壁厚为lmm2mm，对冲击回波响应的影响较小，可忽略不计，故本规程未对所测的预应力孔道壁厚做出说明。孔道上方有缺陷，或混凝土与孔道外壁粘结不好而空鼓时，都会造成冲击弹性波在缺
30、陷或空鼓上方反射，从而无法正确地对孔道和孔道内部进行检测，不能判断其内部灌浆情况。总之，需要根据显现的不同波形反复测试，必要的时候结合三维图具体分析进行判定。若测线布置沿预应力孔道，则检测前，宜采用雷达检测法等其他非破损检测方法进行预应力孔道的定位。为提高冲击回波检测的重复性和可靠性，同时减少精确定位孔道的要求，测线或测点宜采用沿垂直孔道方向进行检测。4.3.3 对于未安装预应力筋及灌浆前空孔道位置的检测，不适用于孔道埋深过深或过浅条件下进行。法国的OdileAbraham和Philipe Cote试验证明:当孔道的1昆凝土保护层厚度小于或等于3倍的孔道直径时，孔道才能被检测到，因此当孔道埋深
31、大于3倍的管径时，无法得到孔道的深度频率;当孔道埋深小或是孔道直径较大而埋深不大时，孔道顶部的混凝土覆盖层厚度就会很碍，这样薄的孔道棍凝土保护层厚度所对应的孔道深度频率就非33 常高，冲击回波法无法得到浅埋孔道的频率;若空孔道位于厚度方向的中部，即孔道埋深与构件厚度之比为O.5，当孔道的直径大于O.2倍的构件厚度时，厚度频率变化值就会超过10%，从而就能检测出空孔道的存在。4.3.4灌浆料龄期太短，灌浆材料未充分硬化，强度低，会给检测结果带来一定的误差，难以检测灌浆不密实缺陷。4.3.5,4.3.6 冲击回波法检测预应力预留孔灌浆质量的一般原理，如图8所示:图8量I 刨无预应力管道理喜I/i
32、-(b)管道压浆密实现!辜(c)管道压浆不满冲击回波法检测预应力预留孔灌浆质量的般原理示意图从混凝土板中无预应力孔道部分、满浆孔道及未压满浆孔道试件采集到的冲击回波信号，会显示出不同的特征。无预应力孔道部分:这与采用冲击回波法测试?昆凝土厚度的原理完全一样，由冲击所产生的冲击弹性波首先沿板的厚度方向传播，当遇到对面界面时立即返回。孔道灌浆密实:当冲击弹性波经过灌浆密实且固化后的孔道时，冲击回波响应对应的振幅谱图中应有一个主要的波峰，即冲击弹性波穿过孔道到达底板，被底板反射后再到达测试面所对应34 的频率波峰。冲击弹性被传播的路程和所需的时间与无预应力孔道的板基本相同。由于现场实际情况，检测结果
33、会出现以下现象:(1)水泥浆中的冲击弹性波波速比混凝土中的要小，而钢束中的冲击弹性波波速比混凝土中的要大。因此，冲击回波仪所测得的构件厚度值会受到孔道内钢束及水泥浆的多少、布置情况等的影响。冲击弹性波在穿行孔道的路径中，若通过钢束的比例较大，那么冲击回波仪所测得的构件厚度值就会偏小;反之，如果较多的是通过水泥浆，冲击回波仪所测得的构件厚度值就偏大。(2)如果位于孔道侧面的钢束能紧贴为一个整体，就几乎可以在孔道侧面形成上下贯穿的钢层，冲击弹性波便能沿钢束快速传播通过孔道，因此构件厚度对应的频率偏大，对应计算得出的构件厚度也就偏小，反之亦然。(3)由于很多因素，振幅谱图中不会只有对应构件厚度频率的
34、单个波峰。如钢束紧贴成一个整体，形成有效的冲击弹性波反射面，那么冲击回波响应中就会包含钢束信息:振幅谱图中就会有对应钢束的高频波峰。孔道灌浆填充不密实、孔道未灌浆:当冲击弹性波经过未灌浆或存在灌浆不密实的孔道时，冲击回波响应对应的振幅谱图中有两个主要的波峰:一个是冲击弹性波到达波纹管或者灌浆缺陷处反射回测试面所对应的频率波峰;另个是冲击弹性波绕行空孔道到达底板，被底板反射后再绕行相同的路程后到达测试面所对应的频率波峰，总路程显然大于两倍构件厚度，时间延长，即所得到的构件厚度频率也就会向低频发生漂移。判断是否有灌浆缺陷时，要注意判断高频峰是否为伪峰。当测试得到的振幅谱中存在两个明显的峰值，而且有
35、一个峰值的频率恰好是另一个峰值频率的2倍时，该峰值可能是由于振幅谱分析时产生的伪峰(即所谓的倍频效应)。此时，可改变激振频率进行重测或采用其他的振幅谱分析方法(如采用基于相关分析为基础的振幅谱分析方法)。35 对于灌浆不密实时，会出现孔道内空洞与灌浆界面处于非平行状态，会在孔道内同时形成混凝土/空气和混凝土/钢反射界面，冲击弹性波不但能从板底反射回测试面，还能被孔道内两种界面反射，因此在振幅谱图中，就会出现多重波峰，需要反复测试进行分析。根据上述理论可以综合判定孔道灌浆密实性。测得的构件厚度频率峰值f由于冲击弹性波的绕射路径有所增加而向低频明显漂移，并因遇到空洞截面发生反射而出现另一个高频峰值
36、元，该高频峰值基本等于2f、，此时，可判断孔道内灌浆不密实。当缺陷横向尺寸超过埋深的1.5倍时，对应的构件厚度频率峰值会向高频漂移。4.4 隧道衬砌背后注浆缺陷检测及结果判定4.4.1、4.4.2检测隧道背后注浆密实性前，应对隧道管片、现浇混凝土衬砌质量进行检测。检测前宜确认隧道管片、混凝土衬砌层的实际厚度，不能直接测量的情况下，可按本规程第4.2.3条通过现场测试计算厚度，再进行背后注浆情况的检测。可以根据注浆层、衬砌的厚度、弹性模量参数计算出反射率与人射频率间的关系。从中选取空鼓面反射率与注浆层反射率比值最大的频率为理想激振频率。另一方面，弹性波的激振频率取决于激振锤的直径和质量。计算时可
37、根据测试对象的详细状况包括管片、衬砌的厚度及弹性模量，注浆材料的弹性模量等。管片的弹性模量一般较高，而注浆材料的弹性模量一般较低。因此，无论是否空鼓或有缺陷，激振的弹性波信号在注浆界面上均会产生反射，给区别注浆不密实区域和密实区域带来困难。然而，不同频率的弹性波对缺陷的反射和界面的反射比例是不同的，所以通过反射率计算可选取最合适的激振方式，这样就能较为容易地区分开两种状态。4.4.3、4.4.4为了提高检测的分辨力和稳定性，频谱分析时，36 除采用FFT以外，还可选用MEM(最大脑法)等方法进行分析以提高对频谱位置的分辨率。以下图形是对管片与注浆层间的检测结果例图。图9是检测区域不同深度的ME
38、M频谱分析幅值例图(横坐标是时间，纵坐标是距离)，可以看出在局部存在灌浆缺陷。图10是对管片施加水平推力使其与注浆层间发生滑移后的检测区域不同深度的MEM频谱分析幅值例图，可以看出在分界面上有明显的反射。图11是检测区域平面内的相对振幅平面成像例图。图中有编号的部分是空鼓可能性较大的位置。0.040 0.064 冒1.48571.1886 0.4457 0.1488 图9检测区域不同深度的相对振幅(时间一二距离)示意图l 管片底部反射时间位置;2 局部缺陷0.064 0.088 0.012 0.136 0.160 m山1.7754 0.6658 0.2219 图10滑移后检测区域不同深度的相对
39、振幅(时间一-距离)示意图1-注浆层与管片错动37 2.100 1.680 1.260 0.840 0.420 0.000 0.000 1.190 2.380 3.570 国3.5002.875 1.750 1.000 4.760 5.950 图11检测区域平面内的相对振幅平面成像示意图考虑到冲击回波法频谱分析的结果对应的是幅值，且其与反射率间有线性关系，因此，反射率可以用频谱图上对应于反射点的相对振幅来代替。该相对振幅是对归一化信号(即以人射信号振幅为分母进行了归一化)频谱分析的结果。反射的相对振幅越大，该位置出现空鼓的可能性也就越大。对于判定空鼓的阔值，可以利用对完全脱空和完全密实区域的测
40、试结果进行分析。当相对振幅大于完全脱空时的反射相对振幅时，显然存在明显的缺陷;当小于完全密实时的相对振幅时，显然是元缺陷的。而当位于两者之间时，则可认为存在疑似脱空。4.5 混凝土结合面质量检测及结果判定4.5.1 混凝土结合面质量检测应在混凝土上层厚度已知或保证上部混凝土层元质量缺陷的情况下进行。4.5.3 典型时程图见图12、图13。当混凝土结合面空鼓时，冲击弹性波不能够穿越混凝土界面继续传递，到达界面时即进行边界反射，采用冲击回波法所得到的深度值为上层混凝土结构的厚度。38 lO 5。()国剧组l氛XlO1GB 50010,建筑工程的常用混凝土强度范围，本规程校准用混凝土强度不小于20M
41、Pa，按照ASTM1383第3.2.2条对板状构件的定义:侧向尺寸为厚度的6倍。可采用超声法检测校准试件的内部缺陷。40 附录B混凝土表观波速测试B.O.l 本条参考(StandardTest Method for Measuring the P-WavSpeed and the Thickness Concrete Plates Using the 1m pact-Echo Method)ASTM 1383-2004，传感器与冲击源的问距可根据仪器的不同进行多次试验确定。保证纵波到达第一个传感器前，就有足够的时间同S波和R波分离开，但同时要保证纵波到达第二个传感器时所引起的位移振幅要足够强，
42、以便容易地识别其波至时间，测量精度取决于采样间隔和距离L。距离L越大，测量精度越高;但由于设的衰减，如果L太大，会导致质点的位移太小难于探测。大量文献及试验表明最佳距离L为0.300m，这个距离同时满足测试的精确性和可靠性要求。冲击回波依赖于波的多次反射在结构单元中激起的瞬时共振产生的频率及转换形成的振幅谱是由构件的几何形状和材料(泪凝土)中冲击弹性波的波速决定的。每个几何类型单元都有一个特有的响应，同时有不同的与截面几何形态相关的一个系数值，即构件横截面形状系数，该值均可通过试验确定，参考国内外相关研究:板类(长、宽为厚度的6倍)可取0.96，圆柱类可取0.92，方形梁可取0.87，长方形梁
43、或柱可取0.90，空心圆筒类可取0.96。纵波速度测试的精度取决于传感器的问距、时间差和数字化采样速度，故该方法在测试过程中要求保持传感器的高度稳定、无干扰。如果传感器采集到的波形有效，则储存数据，用于后续分析。如果不能确定纵波的到达时间，在相同的位置重复进行测试或是移动到其他的位置，确定传感器和1昆凝土之间达到更好的搞合后，再进行测试。通过方法一CB.O.1)获得波形的实例如图41 14所示，用箭头标注点的位置，在波形中，对应于纵波的到达，说明波形的有效段开始的位置。通过放大波形，识别纵波的到达。计算得到的纵波波速为(0.300/76)X106XO.96=3789m/s,作为一个合理值。l:
44、l:!吕0.15 0.1|一传感器l一传感器20.05。liV 一/.，t=76s t=80s t=156us 广 1=2sl,L=30Oi mm /一0.05-0.1 一0.1560 80 100 120 140 160 180 200 时间:微秒()图14通过方法一获得波形的实例(仅绘制出波形的早期部分)时间差!:.t可按下列方法分析得出:屏幕上显示数据采集系统中两个传感器的波形图，并以相同的时间轴进行绘制。在每个波形中，识别直接的纵波到达时间。可辨认出纵波到达的位置作为第一个点，在该点的位置，电压的改变从基准线值开始。根据纵波到达该点的电压和时间读数，确定每个波形中，纵波到达两个传感器之间的时间差剧。该时间差即为传输时间。波形中，设置自动检测纵波到达，可提供纵波到达之前稳定的波形(不包含有噪声)。B.O.2 用本方法测量纵波速度的误差取决于构件厚度及采样间隔，因此检测区域构件厚度测量的准确度及采样间隔的选取很重要。42