弹性波CT技术在桥梁混凝土结构无损检测中的应用

弹性波CT技术在桥梁混凝土结构无损检测中的应用

张秀丽

深圳市业昕工程检测有限公司

摘要：基于传统无损混凝土结构方法的推广，无线电波技术的特点和优点传递了使用弹性波传递弹性波评估混凝土质量的方法。该技术的准确性对该技术有一定的要求，即进行混凝土桥梁结构的高分辨率和无损检测，识别的结果是直观，清晰，很容易被人理解的。但是，由于许多因素会影响波速，因此有必要彻底分析某个位置的特定因素的阻力。本文介绍了基于弹性冲击波的弹性波层析成像（CT）检测原理和方法。弹性波<P波速度分布的质量）可以作为混凝土物理性能（弹性模量阻力）的定量指标：例如，该技术对技术设计的识别具有明显的优势，混凝土结构的构造可以证明这一点已经得到了改进。用于过程控制的CT弹性波技术促进了中国工业的无损检测水平的发展，并提供了良好的使用技巧。

关键词：弹性波；CT技术；桥梁混凝土结构；无损检测；应用；

无损混凝土试验技术是一种冲击试验技术，不会破坏混凝土结构的完整性。其中最常用的方法是跳跃法，超声波法，冲击回波法，雷达法，这些方法快速，简单，经济，因此它是最常用的非破坏性混凝土强度反弹的测试方法。但是，这种方法只能确认零件的表面电阻，这会影响检测精度，因此可能会导致混凝土的内外检测质量不匹配的现象。情况测试结果通常在评估之前进行分析。复杂的超声排斥方法可以补偿一些特定的力，是提高识别准确度的最佳方法，但过程相对复杂。超声波是检测内部混凝土缺陷最常用的方法，该标准包含对测试方法和评估方法有非常详细的介绍。

1弹性波概述

声速是所有元素的一个综合指标。想要找到错误点的确切位置，就需要具备高水平技术知识的检查员。在测试大量混凝土时，要事先将声管埋进测试对象里面。冲击回波法是最近开发的检测方法，可应用于单个检测区域和部分检测区域，但它主要用于确定部件的厚度。能否完成检测内部缺陷的任务需要对此做进一步调查。由于超声回波和冲击方法在检测过程中容易收到很多因素的影响，比如在弱化或变形的情况下会遇到探测距离太大和能量吸收过多的现象。地质雷达技术是一种先进，连续，精确，非破坏性，经济的方法，并且具有直观的图像识别功能，最常被用于检测内部混凝土结构的误差。然而，雷达发射的电磁波受金属部件的影响。如果混凝土有大量的钢筋和内部构件，检测内部缺陷就会受到很大的影响。弹陛波层成像技术（CT）是一种根据弹性冲击波改进的新型无损检测技术。基于被检测物体的表面声波速度与物理力学参数之间的相关性，利用传感轮廓弹性波的速度，结合CT技术的反演可视化顺序。这是一种通过“反映图像故障平面内部”的方法实现检测目标的特征。由于弹性波CT可以更好地反映混凝土的尺寸大小，均匀性，弹性模量和混凝土强度，因此测量点不依赖于适当定位的体积和形状。近年来，这种方法已经被广泛的应用于大型混凝土结构的无损检测，如水工和桥梁的检测。

2弹性波cT混凝土检测

2.1检测原理

弹性波技术对工作原理类似于医学领域中CT扫描的原理。弹性波穿透技术可以穿透物质，观察弹性波的传播时间和能量衰减，从而可视化技术的结构。当弹性波进入技术环境时，弹性波的速度取决于弹性模量，剪切模量和介质密度。载体的高密度，高阻力，高模块，高轴速和低轴速使速度波形可用作定量指标，它被越来越多地运用于评估混凝土的缺陷和强度。通过对混凝土波速与抗压强度的关系进行了特殊的系统性研究[5-7]后，从研究结构可以看出，抗压强度与轴的速度成指数关系。最重要的是，混凝土的抗压强度和纵波的传播速度的回归决定了特定的波速参考的价值。应当注意，当对石料，沙子和其他区域构造使用这种方法时，未定义性能指标的常量的值是不同的。因此，在某些条件下评估混凝土部件的强度，应使用标准混凝土试块进行传播速度试验。如果对测试结果有疑问，可以采用取芯的方法可对结果完整性进行评估。

2.2混凝土质量评价

波速声速可以作为评估混凝土浇筑测量质量的基础，但混凝土的波速是一个分布参数，由于部分不同它的波速也就不同。所以，要求选择几个统计参数作为评估混凝土质量的指标。基于当前研究的结果和实际应用情况，以平均速度y1，波速离散度y2，合格y3四个参数为评价指标。y是剖面cT中单个节点位置的波速，肘是剖面中简单节点的总数。如果弹性波形cT的平均波速达到或超过标准值称为阻力，则表明混凝土强度符合设计标准。如果分散度小于9％，则混凝土的质量是均匀的。资格的百分比面积在区域中定义为A。确定的横截面百分比为80％或更高就是合格；最大缺陷尺度A。这是慢速混凝土的面积，轴速度小于计算强度的85％。如果浇筑的混凝土的连续分布区域太大，则桥梁的承载能力将会降低。最大误差范围最初设置为1.0m，并且该值被视为已指定值。2钢筋效应分析钢筋的分布影响波浪混凝土的速度。紧密堆积的钢表面的轴速y优于纯混凝土的轴速y。可以使用公式（5）进行高波速校正以消除钢筋的影响。混凝土工人的影响使得混凝土的使用年限不足，混凝土轴的强度和速度降低，无法达到给定的标准，无法做出准确的估算。所以，需要通过弹性波cT的方法用于检查混凝土质量和混凝土结构。

3工程应用

3.1测点布置

在连续射线中得到0。作为混凝土的批量测试的一个例子，没有大量的混凝土，也没有像声管这样的先前测试设备，因此在测试块体层中的混凝土质量时不可能达到测试的目的。使用弹性波CT检测方法，每个O＃块具有三个检测轮廓，并且距O＃块底面的距离分别为10，40和70cm。测量点的位置，6＃混凝土墙显示所有部分的详细结果为不是很均匀。波速大于4.6km/s的区域通常集中在1.5到5米宽的范围内。该区域的具体质量很高，波速小于4.24km/s的区域集中在宽度6-8.4米，高度0.8-1.8范围内，混凝土的质量在这个区域的范围很大。路墩的混凝土阻力为C50，采用CT穿透法测量的标准轴的速度应在4.3至4.5km/s之间。如果轴速远低于此范围，则混凝土的质量可能会很差。弹性波扫描方法用于分析桩底的混凝土结构。三个检测单元的弹性波（P波）的速度范围主要为4.3至4.5km/s，并形成C断面的中间部分。E部分右侧的中间区域是低速区域。这两种混凝土的质量不是很好。后来通过取芯法确认，测试结果反映了当前的情况。

弹性冲击波CT法根据施工现场弹性波（P波）的速度分布来评估混凝土的质量。接收点的主要接收组件是P波，它可以反映混凝土的特定内部状态，但是当激振点点到达接收点时，如果相对接收点的方向与激振点之间的角度大于450，则在接收点处接收的信号的P波分量减小并且轴速度显着降低，还会影响测试结果。集中在中部和下部区域中的混凝土表面，而上部区域A〜C从所述测量点0.5米之间的距离检测E—H。根据现场的实际情况，6＃路墩的表面与地面的距离为0.6-2.8μl，有12个水平切口。横截面之间的距离为0.2m，总长度分为上层，中层和下层三个部分。每个部分的每个部分都有详细描述。

3.2射线分部

从激发点到该点的面波形成穿过检测区域的光线。通过CT的计算，复制并检测区域的正交表示的计算结果的可靠性，看所述区域或垂直密度的高低，过低时，计算结果的可靠性降低。该测试中光线的亮度和正交性必须符合要求。根据位于一侧的混凝土结构，刺激点（锤壳体）的点是在相反侧的混凝土结构，所述接收点（非常敏感接收加速度传感器）位于该结构的另一侧。锤子刺激冲击以产生弹性冲击波，在位于混凝土结构另一侧的所有接收点处，顺序地接收传播通过混凝土的弹性波信号。最后，在检测部分中形成紧邻弹性虚线的布置的形状。

3.3结果分析

连续桥梁装置的测试区域的横截面的平均速度为4282m/s，对应于C82轴的平均速度，分散度为1.55％，C50的强度为92％或更高。由于内部未发现明显的缺陷，我们认为特定的强度和密度符合设计要求。如果测试区域存在缺陷，那么在该区域中传播的弹性波的传播速度降低。因此，使用CT技术计算测试场中的波速可以检测内部结构缺陷的原理基于“走时成像”原理，其中速度函数的信号用作投影数据，并且使用反演算法，例如同时迭代搜索方法SIRT和最小二乘边界（herientLeastSquareTechnique：列表）确定速度分布。用于评估混凝土质量和可能的内部缺陷的区域内的弹性波（P波）速度分布。当弹性波（P波）穿过混凝土时，速度是根据混凝土的密度，强度和弹性模量确定的。松散破碎的混凝土具有较低的轴速和较快的阻尼。直觉图像即波速，利用强度和计算机程序，通过弹性波技术研究技术环境的机械强度分布用作评估混凝土缺陷的定量指标提高分辨率，通常用于技术研究，以检测具有某些特定特征和诊断工程缺陷的技术结构。从测试结果中发现。一些断面的混凝土的质量在一些区域相对较差，整个阶段集中在下游区域，路墩宽度为6至8.4米，高度为1.8米。所得结果与试验结果一致，表明CT冲击的弹性冲击波能很好地反映路墩的缺陷，也就是说适用于大型混凝土结构的缺陷检测。

4结语

弹性波CT可以更好地反映混凝土的致密性，均匀性，弹性模量和强度。如果测量点合适并且检查元件的体积和形状有效，则可视化良好并且检测结果的分辨率高。CT图像提供了对桥梁的直观非破坏性检查的良好视图。虽然没有发生混凝土计算机断层扫描技术，但已经获得了更多有用的结果。该技术的测试结果直观，适用于许多不同于传统检测方式，这是一种前所未有的大型混凝土结构检测方式。其中，基于弹性冲击波的无损检测技术，为未来的开发和应用提供了良好的视角，因为测试距离长，实际操作可行。

参考文献：

[l]张小琼，王战军.混凝土无损检测方法发展及应用[J].无损检测，2017，39（4）：1-5.

[2]张字旭，熊文.弹性波CT在混凝土缺陷检测中的试验研究阴.建筑技术，2012，43（3）：262—265.

[3]郭秀芹，杨森，张远军.弹性波CT技术在大体积混凝土结构无损检测中的应用[J].四川理工学院学报（自然科学版），2017，30（4）：58—63.