无损混凝土检测技术 实 验 报 告

班 级: 土木三班 组 号: 二组 姓 名: 指导教师:

20xx年3月

学 生 实 验 守 则

1. 实验前必须预习有关实验指导书，了解实验内容、目的和方法，并写出预习报告。否则，不得进行实验；

2. 学生进入实验室，不得大声喧哗、打闹，应严格遵守实验室各项制度；

3. 实验室内各种仪器设备未经有关人员同意，不得任意动用；

4. 使用仪器设备应严格遵守操作规程，发现异常现象立即停止使用，并及时向指导教师报告。因违反操作规程（或未经允许使用）而造成设备损坏，按学校规定处理；

5. 实验时应严肃认真，亲自动手，并及时记录和整理实验数据。实验结束，应将实验结果交指导教师审阅；

6. 实验完毕，应将仪器设备擦洗、整理，清扫地面，经指导教师同意后，方可离开；

7. 实验报告应及时完成，不得转抄他人结果，并按指定时间交给指导教师批阅。

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实验一、水泥混凝土实验

1.实验目的:制作强度为C25混凝土试块，为后续的实验做准备

2.实验仪器:搅拌机，磅秤，天平，拌板，拌铲，盛器等。

1. _25_L混凝土材料用量:

水泥 7.73 kg 砂 14.14 kg 石子 33.99 kg

水 4.25 kg 外加剂 0 g ( %)

2.普通混凝土配合比：水泥：砂：石子：水：=1:1.83：4.27：0.55

3.试验方法:

1.试块种类:

供测强,回弹，超声，用的立方体150×150×150mm试块，共六块

2.制作试件前,应将试模擦干净并在模内表面涂一层脱模剂。

3.将配制好的砼拌和物装模成型,置振动台上振至砼表面冒浆为止,拌平表面.

4.试件成型后静置1天,编号拆模.

5.拆模后试件随即放入标准养护室内养护,直至测试龄期.

4.混凝土的28天的抗压强度：

试件养护温度 20±2℃ 试件养护湿度 95% 3

实验二、回弹法检测混凝土强度

1.实验目的：①、掌握回弹法测强曲线的建立方法；②、掌握回弹仪工作原理、并能熟练操作。

2.仪器设备：回弹仪型号：ZC3-A。编号:2000041357（中型（N型），冲击能量2.207J，工程常用指针直读的直射锤击式仪器）

3.实验原理：

回弹法是用一弹簧驱动的重锤通过弹击杆弹击砼表面，并测出重锤反弹回来的距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比值即回弹值作为与强度相关的指标来推定砼强度。

4.实验方法：

①回弹仪率定。将回弹仪垂直向下在钢钻上弹击，取三次的稳定回弹值进行平均，弹击杆应分四次旋转，每次旋转约90°，弹击杆每旋转一次的率定平均值均应符合80±2的要求。否则不能使用。

②选择测区。测面应平整光滑，抹去剩余水泥水泥参与，必要时可用砂轮作表面加工，测面应自然干燥。每个测面上布置8个测点，若一个测区只有一个测面应选16个测点，测点应均匀分布，测点之间距离不少于30mm。

③测回弹值。将试件分别编号为1、2、3、4、5、6，试件保持处在30～50KN的压力下实验，将回弹仪垂直对准混凝土表面并轻压回弹仪，使弹击杆伸出、挂钩挂上弹击锤，将回弹仪弹击杆垂直对准测试点，不得击在外露石子气孔上，缓慢均匀地施压，待弹击锤脱钩冲击弹击杆后，弹击锤即带动指针向后移动直至到达一定位置时，即读出回弹值（精确至1）。去除三个最大值、三个最小值，记录数据。

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5.实验记录和处理：

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6.回弹曲线的建立、数据分析及结论

1.曲线的建立

结论：

虽然相关系数R=0.95，接近于1，表明所建的回归曲线有意义，从回归图中可以看到，当回弹值为零时，混凝土强度为负值，与事实不符。说明此次试验未达到实验的预期目标，存在实验误差。

造成实验误差原因分析

（1）、回弹仪在测试前有问题，但无替代

（2）、回弹实验时操作不规范，导致测出数据误差较大

（3）、读数有误差。

（4）、按混凝土的配合比，做出来的混凝土试件强度没达到设计的值或者超过设计的强度值比较多。

（5）做回弹之前，试件已被压坏，导致实验数据误差较大

综合以上各个因素，导致此次实验未达到预期的效果，未能建立准确的回弹法检测混凝土强度回归曲线。

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实验三、超声法检测混凝土强度实验

1.实验目的：通过超声法检测混泥土强度

2.实验仪器：

26.3的标准棒、超声仪：KS—SP—40

探头：50KHZ、

3.实验方法：

（1）理论基础：砼弹性模量越高，内部越密实，强度越高，其声速也越大；砼内部有缺陷时，则该处砼声速将比正常部位低；超声波穿过裂缝传播时所测得声速也将有所降低。

（2）原理：声速V=l/t，其实l—超声测距，即发、收换能器间被测体尺寸，用尺测量。

（3）零声时错误！未找到引用源。：

①仪器零声时错误！未找到引用源。的由来：电延迟时间、电声转换时间、声

延迟时间三部分的延迟构成了仪器测读时间错误！未找到引用源。与超声在被测中实际传播t的差异： 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。-t ②零声时错误！未找到引用源。的标定方法—标准棒法：CTS—45型超声波检

测仪标准棒中实际传播时间（标定）t=26.1错误！未找到引用源。m，用超声波检测仪实测标准棒声时为错误！未找到引用源。，然后用公式：

错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。-t

（4）本实验不需求初声时，初声时已被消去。

4、砼强度检测方法：

（1）检测测区：

①选取一个结构或构件砼上至少取10个测区；

②测区大小为200*200mm方格网为宜；

③测区表面应洁净、平整、干燥，不应有饰面层、接缝、浮浆、蜂窝麻面 油垢等；

④测区宜均匀布置在结构检测面上，相邻测区不宜大于2m；

⑤结构或构件受力部位及易产生缺陷部位需布置测区；

⑥测区优先考虑布置在砼浇筑侧面及埋入铁件；

（2）测点布置：

测区网格内布置三队或五队测点，构件相对面布置测点力求方位对等，使每对测点的测距最短，如测点处在蜂窝、麻面等不整合面上应移动避开。

（3）测试：

①每一侧区两个侧面用超声仪各测3—5对点，取3个测值的平均数为该测区

声时t

②用游标卡尺测出构件被测体距离l；

（4）计算各测区声速v：

v=l/t

5、测区砼的强度值的确定：

根据每一测区的声速值，查阅由校准曲线或统一曲线编制的砼声速值V—强度f换 8

算表，得出的强度值即为该测区砼的强度

6.试验方法:

1、用游标卡尺测时间的穿过长度；

2、在最后两个面选取对称的6点（每个面3个点），并在每个点涂油，将超声仪对准对称的两个点，进行测试。

注：回弹测试步骤及数据由实验二提供

8. 实验记录：

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9. 超声曲线的建立、数据分析及结论

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结论:实验数据误差太大，曲线建立无意义

原因可能如下：1.超声测试的时候黄油使用较多，测速不准确。

2.试件数目较少，数据具有偶然性，不具一般性

3.实验仪器超声仪有问题，出现了错误。

4.超声实验操作不规范，导致测出数据误差较大。

5.某些试件在做回弹实验时可能已经压坏。

6.按混凝土的配合比，做出来的混凝土试件强度没达到设计的值或者

超过设计的强度值比较多。

综合以上各个因素，导致此次实验未达到预期的效果，未能建立准确的超声法检测混凝土强度回归曲线。

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四、参考文献

[1]《普通混凝土配合比设计规程》 (JGJ55-2011 ).北京:中国建筑工业出版社,2011

[2]《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011 ).

[3]《超声波回弹综合法检测混凝土强度技术规程》

[4]《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007) .

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第二篇：超声混凝土无损检测应用

超声混凝土无损检测应用

超声检测是指用超声波来检测材料和工件、并以超声检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。无损检测技术具有非破损、简便、快速、便于大面积测试等优点，已在工业与民用建筑、水利、电力等工程建设项目的混凝土质量检测和评价中得到广泛应用，取得了良好的应用效果，并在工程实践中不断总结，完善和提高。

现场检测混凝土强度的检测方法很多，如钻芯法、拔出法、压痕法、射击法、回弹法、超声法、回弹超声综合法、超声衰减综合法，射线法落球法等，其中回弹法、超声回弹综合法是应用最广的无损检测方法，混凝土试块的抗压强度与无损检测的参数（超声声速值、回弹值、拔出力等）之间建立起来的关系曲线称为测强曲线，它是无损检测推定混凝土强度的基础。测强曲线根据材料来源，分为统一测强曲线、地区测强曲线和专用（率定）测强曲线三类.

超声回弹综合法利用声速和回弹这两个物理量来推定混凝土强度，较为全面客观地反映了影响混凝土强度的各种因素，提高了无损法检测混凝土强度的精度。这是因为声速主要反映材料的密实度，而密实度与材料强度有关，同时，由于它穿过材料，因而也反映了材料内部结构的均匀性、连续性等各项质量指标。回弹值则反映了材料的表面硬度，而硬度也与强度有关，因此能确切地反映混凝土表面(深3cm左右)的状态。可见，超声回弹的综合应用，能较确切地反映构件混凝土强度，对保证新建工程质量，以及对已建工程的安全性评价等方面提供科学依据。其中声波法还可用于混凝土内部缺陷的检测。

超声检测是利用超声波的众多特性（如反射和衍射），通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检材料或工件中发生的传播变化，来判定被检材料和工件的内部和表面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。

超声波是频率大于20kHz的一种机械波（相对于频率范围在20Hz～20kHz的声波而言）。超声检测用的超声波，其频率范围一般在0.25MHz～15MHz之间。用于金属材料超声检测的超声波，其频率范围通常在0.5MHz～10MHz之间；而用于普通钢铁材料超声检测的超声波，其频率范围通常为1MHz～5MHz。

超声波具有众多与众不同的特性，如：声束指向性好（能量集中）；声压声强大（能量高），传播距离远；穿透能力强；在界面处会产生反射、透射（或折射）和波型转换，以及产生衍射等。

通常，超声检测采用了不同的技术：

——按波源不同可分为：连续波、脉冲波；

——按波型不同可分为：纵波、横波、表面波、板波、爬波；

——按接收方式不同可分为：回波（反射）、穿透；

——按耦合方式不同可分为：接触式、液浸式；

——按探头数不同可分为：单探头、双探头、多探头。

脉冲回波（脉冲反射）技术是超声检测中最常用的一种技术，其所用的超声波是一种脉冲波，即波源振动持续时间很短（通常是微秒数量级）、仅在很短一段时间内有振幅（间歇发射）的一种机械波动。

通常，脉冲回波超声检测的过程是：由超声检测仪（亦称超声波探伤仪）产

衣之舞/

生脉冲电信号，输入到换能器（或探头）上，激励换能器的压电晶片发射脉冲超声波；超声波透射（或折射）进入被检材料或工件中，经过反射或衍射等传播变化，最终又被换能器的压电晶片所接收，再转换成电信号，输送回超声检测仪显示出来；最后，通过对显示屏进行观察，来分析和评价被检材料或工件的内部或表面质量。

超声检测仪的显示方式通常有三种：A扫描显示、B扫描显示、C扫描显示混凝土是当代建筑工程中最重要的结构材料之一,随着社会科技的发展,混凝土材料的组成也发生了变化。原来的混凝土组成只有砂、石、水泥和水四组分,现在的混凝土组成除原来的组分外,又增添了矿物细掺料和外加剂组分,大大改善了混凝土的结构性能。虽然混凝土的结构性能发生了改观,但混凝土质量事故仍然不断发生,混凝土的质量监测与控制成为当今建筑工程技术中的重要课题。如何在不影响结构构件受力性能或其他使用功能的前提下,直接在结构或构件上通过测定某些适当的物理量,并通过这些物理量与混凝土质量的相关性,进而推定混凝土强度、匀质性、连续性、耐久性等一系列性能的检测方法--无损检测方法成为土建领域中一个重要的研究方向。

许多国产无损检测设备的性能指标相对于国外先进仪器尚有较大的提高与扩展的空间，例如超高精度测厚、超高精度的检测分辨率、通用或者互换性好的用于高性能多通道数字式检测仪器（如超声检测、涡流检测等）的板卡类产品、自动识别探头型号的超声检测仪器、带前置放大器的超声探头等等；

国外一些最新型的检测仪器或辅助设备应该可以考虑引进开发，例如数字式的射线胶片评片仪（进口设备价格非常昂贵）、直接射线成像板（进口器件价格非常昂贵）、利用汽车点烟器或者汽车蓄电池作为检测仪器的工作电源、可从90伏到240伏自动识别交流电源的电源适配器、袖珍渗透检验套件、一次性的塑料基渗透检验试片、袖珍型高辐照度的紫外线灯、磁粉检验介质的校验试块等等。

国产无损检测器材要向出口发展，或者与国外技术合作生产制造无损检测仪器器材（包括例如俗称的“OEM”），都需要特别重视与国际接轨问题，包括通用零件的标准化，保证良好的互换性，技术性能指标、测试方法、性能项目以及应用标准等也应该能与国际惯例或国际通用标准吻合，例如今年7月份南美洲阿根廷的一家超声测厚仪制造厂通过无损检测资讯网寻求配套测厚探头，我找了几家专业化厂，但就遇到了对技术指标的理解、接插件的国际通用化、标准化问题等；又如：台湾寻求大陆产无损检测器材，涉及到标准化的售后服务、技术支持与维修备件供应问题等，还有国产无损检测设备器材的制造、校验技术条件与标准规范的英文版也是国外所关注的（国外厂商也在研究生产适应中国国情的产品）。

我国古代科学技术文化遗产中就有不少应用无损检测技术的记载，从中可以看出我国古代早已具有朴素的无损检测科学思想。

我国历史悠久，在无损检测技术方面有这灿烂的文化。最早在先秦时期的《考工记》、《墨经》等著作中，记载着光学、力学和声学的物理学知识，从而使无损检测的朴素思想可以追溯到远古的时代。早在2500多年前，我国春秋时期的齐国有部重要的手工业工艺技术典籍《考工记》，就记载着当时铜冶炼过程中用无损检测的方法控制铸铜质量内容：“凡铸金之状，金(铜)与锡，黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。”这

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段文字准确地记载了铜冶炼时，通过观察烟气的颜色以确定冶炼的过程，即借助冶炼时烟气的不同颜色来判断被冶炼的铜料中杂质挥发的情况，从而判定铜水出炉的时机。这说明我国春秋时代就有朴素的无损检测技术应用，这与今天的红外测控技术何其相似。公元前400年，墨翟(公元前478—前392)在《墨经》中记载并论述了有关小孔成像及光色与温度的关系。

无损检测：在不损伤被测材料的情况下，检查材料的内在或表面缺陷，或测定材料的某些物理量、性能、组织状态等的检测技术。广泛用于金属材料、非金属材料、复合材料及其制品以及一些电子元器件的检测。超声检测(ultrasonictesting)。利用物体自身或缺陷的声学特性对超声波传播的影响，来检测物体的缺陷或某些物理特性。在超声检测中常用的超声频率为0.5～5兆赫（MHz）。最常用的超声检测是脉冲探伤。

超声波探伤优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主客观因素影响，以及探伤结果不便于保存，超声波检测对工作表面要求平滑，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、适合于厚度较大的零件检验，使超声波探伤也具有其局限性。超声波探伤仪的种类繁多，但脉冲反射式超声波探伤仪应用最广。一般在均匀材料中，缺陷的存在将造成材料不连续，这种不连续往往有造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的界面上会发生反射。反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。

混凝土超声波非破损检测是近年来在国内外推广应用的一种新型的非破损检测方法。混凝土灌注桩的声波透射法是在结构混凝土声学检测技术基础上发展起来的,经过近几十年的研究、探索和实践,在许多国家和地区得到了广泛的应用,成为混凝土无损检测的重要手段。本文首先综述了超声波混凝土非破损检测的进展和历史以及超声波混凝土非破损检测的各种混凝土超声波非破损检测是近年来在国内外推广应用的一种新型的非破损检测方法。混凝土灌注桩的声波透射法是在结构混凝土声学检测技术基础上发展起来的,经过近几十年的研究、探索和实践,在许多国家和地区得到了广泛的应用,成为混凝土无损检测的重要手段。本文首先综述了超声波混凝土非破损检测的进展和历史以及超声波混凝土非破损检测的各种方法,并介绍了超声波在混凝土介质中传播的基本原理以及实验检测所用的基本仪器和程序。

讨论了超声波的各种声学参数与混凝土质量的关系。着重介绍了用声时、声幅进行混凝土缺陷判断时所用的判剧,并对主频判剧和波形作为直观判剧做了简要介绍。用物理实验的方法对超声波混凝土无损检测准确性进行了验证,通过数据分析可知声时、声幅可以比较好去判断和分析混凝土的特性,主频可以作为辅助手段,波形也可以作为一种直观的辅助判断手段,为工程实际的现场检测提供了依据。通过桩身混凝土缺陷性质、程度、范围与PSD判据的关系,建立了当缺陷为断层、空洞、以及蜂窝或被其它介质填塞的空洞等几种缺陷时的临界判剧表达式,通过临界判断值以及各种缺陷大小与判据值的关系式,用它们与各测点的实测值所计算的判据值做比较,即可估算缺陷的位置。

钢管混凝土超声法检测是在结构混凝土超声法检测技术基础上发展起来的,经过近些年的研究、探索和实践,在许多国家和地区得到了广泛的应用,成为混凝土无损检测的重要手段。由于钢管混凝土拱桥在施工中往往因技术管理不善和

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施工疏忽,使混凝土材料内部存在空洞、疏松、施工缝,以及混凝土与钢管胶结不良等缺陷,从而不同程度地影响拱桥的整体性和力学性能。所以对钢管混凝土拱桥施工质量的监控和检测极为重要。虽然我国已制定了《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21:2000),但还没有针对钢管混凝土的检测规程。即对钢管混凝土内部混凝土质量的检测一直没有一个适当、可靠和简便的检测方法,目前一般采用敲击法通过听声音来检查,但当排气孔边有空洞时,敲击法就不再适用了;对于一些重要构件或部位,用敲击法满足不了要求,因而超声波检测法就应运而生。

从保证安全运行及剩余寿命预测等角度讲,大型结构焊缝中缺陷的无损表征具有重要的意义。超声衍射时差法(TOFD,timeofflightdiffraction)是一种适合于中厚度焊缝中缺陷的检测方法,但是受自身成像特性、检测系统和材料声学特性的影响,在该方法检测的原始图像中,缺陷的特征信息不易于获取,因此难以实施准确的定量化表征。本文通过描述声波的传播及其与缺陷体的作用过程,研究了超声TOFD法成像的正演问题;并以此为理论指导,结合相关的信号及图像处理技术,研究了无损表征的反演问题,最终提高了焊缝缺陷的量化表征精度。在正演问题的研究中,通过对声波传播过程的分析,利用多元高斯声束理论,计算了工件中的声压分布。通过参考试验,确定了表征超声检测系统声电特性的系统效率系数。在此基础上,采用Kirchhoff近似理论建立了几种典型缺陷体的测量模型。利用测量模型正演了缺陷检测的A扫描信号,进而合成了D、B扫描前景图像。试验结果表明:正演合成结果与实际检测结果吻合较好,模拟仿真能够客观地反映不同缺陷体的检测特征,从而为检测工艺参数的优化、无损表征的反演问题分析提供理论指导。

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