57243超声法检测混凝土缺陷技术规程 标准 CECS 21-2000.pdf
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1、中 国工程 建 设 标准 化协 会 标准 超声法检测混凝土缺陷 技术规程 T e c h n i c a l s p e c if ic a t io n f o r i n s p e c t i o n o f c o n c r e t e d e f e c t s b y u l t r a s o n ic me t h o d C E C S 2 1: 2 0 0 0 主编单位 : 批准单位 : 实 施 日期 : 陕西省建筑科学研究设计院 上海同济大学 中国工程建设标准化协会 2 0 0 1年 1月 1日 CE CS 2 1 : 2 0 0 0 67 9 月U吕 根据 中国工程
2、建设标准化协会( 9 8 )建标协字第 0 8号 关于下达 1 9 9 8年第一批推荐 胜标准编制计划的函的要求,制订本标准。 本规程是在 超声法检测混凝土缺陷技术规程 C E C S 2 1 a 9 0的基础上, 吸收国内外超 声检测 仪器最新成 果和超声检测技术的新经验 ,结合我国建设工程中混凝土质量控制 与检 测 的实 际需要进行修 订的。 本规程 的主要 内容包 括超声 法检测混凝 土缺陷的适用范围,检测设 备技术 要求 ,声学 参数测量方法 ,混凝 土裂缝深度 、混凝土不密实区、新老混凝土结合质 量、灌 注桩和钢管 混凝土缺陷等 的检测及判 断方法 。 本规程主要对“ 超声 波检测设
3、 备”及 “ 声学参数测量”两章作了全 面修订 :将原“ 浅 裂缝 检测”和 “ 深裂缝检侧”两章合并成 “ 裂缝深度检测 ”一章 ;删除 了 “ 匀质性检测”一 章 ;对平测 裂缝深度 的判定 、混凝 土密实性检测 的异常数据 判断和表面损伤层检测 的数据 处理等方法做 了补充 和完善 ;增加 了灌 注桩 和钢管混凝土缺 陷检测 。 现批准协会标准 超声法检测混凝土缺陷技术规程 ,编号为C E C S 2 1 : 2 0 0 0 ,推荐给 工程建设设计、施工、使用单位采用。本规程由中国工程建设标准化协会混凝土结构委员 会归口管理,由陕西省建筑科学研究设计院 ( 陕西省西安市环城西路北段 2
4、7 2 号,邮编: 7 1 0 0 8 2 )负责解释。在使用中如发现需要修改和补充之处,请将意见和资料寄解释单位 主 编 单 位 : 参 编 单 位 : 主要起草人 陕西省建筑科学研究设计院 上海 同济大学 中国建筑科学研究院结构研究所 水利电力部南京水利科学研究院 北京市建筑工程质检中心第三检测所 重庆市建筑科学研究院 张治泰李乃平李为杜林维正 张仁瑜罗骥先楼存亭林文修 中国工程建设标准化协会 2 0 0 0年 1 1 月 1 0 日 6 8 0 I, 利 水 电 卷试 验 目次 1总则 6 8 1 2术语、符号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 1 3 超声波检测设备 。 , 6 8 2 4 声学参数测量 6 8 4 5裂缝深度检测 6 8 5 6 不密实区和空洞检测 , 6 8 8 7 混凝土结合面质量检测 6 9 0 8表面损伤层检测 6 9 1 9 灌注桩混凝土缺陷检测 6 9 3 1 0 钢管混凝土缺陷检测 6 9 5 附 录A 测量空 气声速
6、进行声时计量校验 ,二6 9 6 附录B 径向振动式换能器声时初读数 ( t - )的测量 6 9 7 附录C 空洞尺寸 估算方法 . . . . . . 6 9 8 本规程用词说明 6 9 9 条文说明 7 0 0 CE CS 2 1 : 2 0 0 0681 1 总则 1 . 0 . 1 为了统一超声法检测混凝土缺陷的检测程序和测试判定方法, 提高检测结果的可靠 It,制定本规程 。 1 . 0 . 2 本规程适用于超声法检测混凝土的缺陷。 1 . 0 . 3缺陷检测 系指对混凝土内部空洞和不密实区的位置和范围、裂缝深度、表面损伤层 厚度 、不同时间浇筑的混凝土结合面质量 、灌注桩和钢管混
7、凝土 中的缺 陷进行检测 。 1 . 0 . 4 超声法 ( 超声脉冲法)系指采用带波形显示功能的超声波检测仪, 测量超声脉冲波 在混凝土中的传播速度 ( 简称声速) 、首波幅度 ( 简称波幅)和接收信号主频率 ( 简称主 频)等声学参数 ,并根据这些参数及其相对变化 ,判定混凝土 中的缺 陷情况 1 . 0 . 5 按本规程进行缺陷检测时,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定 2 术语、 符号 2 . 1 术语 2 . 1 . 1超声法u l t r a s o n i c me t h o d 本规程所指的超声法,系采用带波形显示的低频超声波检测仪和频率为2 0 -2 5 0 k Hz 的
8、声波换能器,测量混凝土的声速、波幅和主频等声学参数 ,并根据这些参数及其相对变 化分析判断混凝土缺陷的方法。 2 . 1 . 2 混凝土缺陷c o n c r e t e d e f e c t s 破坏混凝土的连续性和完整性,并在一定程度上降低混凝土的强度和耐久性的不密实 区、空洞、裂缝或夹杂泥砂、杂物等。 2 . 1 . 3 声速v e l o c i t y o f s o u n d 超声脉冲波在混凝土中单位时间内传播的距离。 2 . 1 . 4 波幅a mp l i t u d e 超声脉冲波通过混凝土后,由接收换能器接收,并由超声仪显示的首波信号幅度。 2 . 1 . 5衰减a t
9、 t e n u a t i o n 超声脉冲波在混凝土中传播时,随着传播距离的增大,由于散射、吸收和声束扩散等 因素引起的声压减弱。 2 . 1 . 6 主频ma i n f r e q u e n c y 在被接收的超声脉冲波各颇率成分的幅度分布中 ,幅度最大的频率值 。 6 8 2习 利 水 电 卷试 验 2 . 2主要符号 A测点 i 接收信号的首波幅度值; 人混凝土裂缝深度; h f混凝土损伤层厚度; d径 向振动式换能器 直径 ; d l 钻 出的声测孔直径或 预埋声测管 的内径 ; d z 预埋声测管的外径; 五测点 i 的接收信号主频率; l ;测点 i 的超声测试距离; l
10、平测时发射和接收换能器 内边缘之间 的距离 ; 、,分别为混凝土某一声学参数 二的平均值和标准差 ; , 、,分别为混凝土声速的平均值和标准差 ; T * 空气的摄氏温度; T测点 i 的首波周期; t .测点 i 的测读声时值; 测点 , 的混凝土声时值; 声时初读数; t ,0 跨缝平测时测点I 的测读声时值; t - 在钻孔或预埋 管中测试 的声时初读 数; 4绕过空洞传播的声时值; v 空气声速标准值 ; 扩空气声速实测值 ; o f损伤层混凝土的声速; v v 未损伤混凝土 的声速 ; v 、 被测水 中的声速 ; X;-测点: 的某一声学参数值; X 声学参数异常情况的判断值 。
11、3 超 声 波 检 测 设 备 3 . 1 超声波检测仪的技术要求 3 . 1 . 1 用于混凝土的超声波检测仪分为下列两类: 1 模拟式:接收信号为连续模拟量,可由时域波形信号测读声学参数; 2 数字式: 接收信号转化为离散数字量,具有采集、储存数字信号、测读声学参数和 CE CS 2 1: 2 0 0 0 6 8 3 对数字信号处理 的智能化功 能。 3 . 1 . 2 超声波检测仪应符合国家现行有关标准的要求,并在法定计量检定有效期限内 使用 。 3 . 1 . 3超声波检测仪应满足下列要求 : 1 具 有波形清晰、显示稳定的示波装置 ; 2 声时最小分度为。 . l k s ; 3 具
12、有 最小分度为 1 d B的衰减系统 ; 4 接收放大器频响范围 1 0 - 5 0 0 k H z ,总增益不小于8 0 d B, 接收灵敏度 ( 在信噪比为 3: 1时)不大于 5 0 p v; 5 电源电压波动范围在标称值士1 0 %的情况下能正常工作; 6 连续正常工作时间不少于4 h , 3 . 1 . 4 对于模拟式超声波检测仪还应满足下列要求: 1 具有手动游标 和 自动整形两种声时读数功能; 2 数字显示稳定。 声时 调节在2 0 -3 0 1 c s 范围,连续1 h , 数字变化不大于士0 . 2 K s , 3 . 1 . 5 对于数字式超声波检测仪还应满足下列要求: 1
13、 具有手动游标测读和自动测读方式。 当自动测读时, 在同一测试条件下, l h内每隔 5 m i n测读一次声时的差异应不大于士2个采样点; 2 波形显示幅度分辨率应不低于 1 / 2 5 6 ,并具有可显示、存储和输出打印数字化波形 的功能,波形最大存储长度不宜小于4 k b y t e s ; 3 自动测读方式下,在显示的波形上应有光标指示声时、波幅的测读位置; 4宜具有幅度谱分析功能( F FT功能) 3 . 2换 能 器 的 技 术 要 求 3 . 2 . 1常 用换能器 具石厚 度振 动万式 和性 间振 动方式 两种类 型 ,可根据 不 同测 试需要 选用 。 3 . 2 . 2 厚
14、度振动式换能器的频率宜采用2 0 2 5 0 k Hz 。径向振动式换能器的频率宜采用 2 C - 6 o k Hz ,直径不宜大于3 2 m m。当接收信号较弱时,宜选用带前置放大器的接收换能器。 3 . 2 . 3 换能器的实测主频与标称频率相差应不大于士1 0 0 0 。 对用于水中的换能器, 其水密 性应在 1 MPa水压下不渗漏 3 . 3 超声波检测仪的检定 3 . 3 . 1 超声仪声时计量检验应按 “ 时一距”法测量空气声速的实测值v ( 见附录A) ,并 与按公式 ( 3 . 3 . 1 )计算的空气声速标准值 v 相比较,二者的相对误差应不大于士。s %. v = 3 3
15、1 . 4 X , / l + 0 . 0 0 3 6 7 T , ( 3 - 3 : ) 式中3 3 1 . 4 -0 时空气的声速 ( m/ s ) ; v - 温度为T * 度的空气声速 ( m / s ) ; Tk 被测空气 的温度( ) 。 68 4 7 卜年 q I 电 卷试 验 3 . 3 . 2 超声仪波幅计量检验。 可将屏幕显示的首波幅度调至一定高度, 然后把仪器衰减系 统的衰减量增加或减少 6 d B,此时屏幕波幅高度应降低一半或升 高 1倍 。 4 声 学 参 数 测 量 4 . 1一般规定 4 . 1 . 1 检测前应取得下列有关 资料 : 1工程名称 ; 2 检测目的
16、与要求; 3 混凝土原材料品种和规格; 4 混凝土浇筑和养护情况; 5构件尺寸和配筋施 工图或钢筋 隐蔽 图; 6构件外观质量及存在的问题 。 4 . 1 . 2 依据检测要求和测试操作条件,确定缺陷测试的部位 ( 简称测位) 。 4 . 1 . 3 测位混凝土表面应清洁、平整,必要时可用砂轮磨平或用高强度的快凝砂浆抹平 抹平砂浆必须与混凝土粘结 良好。 4 . 1 . 4 在满足首波幅度测读精度的条件下,应选用较高频率的换能器。 4 . 1 . 5 换能器应通过藕合剂与混凝土测试表面保持紧密结合,祸合层不得夹杂泥砂或 空气。 4 . 1 . 6 检A9时应避免超声传播路径与附近钢筋轴线平行,
17、 如无法避免, 应使两个换能器连 线与该钢筋的最短距离不小于超声测距的 1 / 6 4 . 1 . 7 检测 中出现可疑数据 时应及时查找 原因,必要 时进 行复测 校核或加密测点补测 。 4 . 2 声学参 数 测f 4 . 2 . 1 采用模拟 式超声检 测仪测量应按 下列方法操作 : 1 检测之前应根据测距 大小将仪 器的发射电压 调在某 一挡 , 并以扫描基线不产生 明显 噪音 干扰为前提,将仪器 “ 增益”调至较大位置保持不动 ; 2 声时测量。 应将发射换能器 ( 简称T换能器) 和接收换能器 ( 简称R换能器) 分别 藕合在测位中的对应测点上。当首波幅度过低时可用 “ 衰减器”调
18、节至便于测读,再调节 游标 脉冲或扫描延时,使首波前沿基线弯 曲的起始点对准游标脉 冲前 沿,读取声时值 t ; ( 读 至 0. 1 u s ) ; 3波幅测量 。应在保持换能器 良好藕合状态下采 用下列两 种方法之一进行读取 : 1 )刻度法 :将衰减器 固定在某一衰减位置 ,在仪器荧 光屏上读取 首波幅度 的格数。 2 )衰减值法 :采用衰减器将首波调至一定高度 ,读取衰减器上 的 d B值 。 4主频测量 。应先将游标脉 冲调至首 波前半个周期 的波谷( 或波峰) ,读取声时值 t , ( u s ) ,再将游标脉冲调至相邻 的波谷( 或波峰) ,读取声值 t 2 ( A S ) ,按
19、( 4 . 2 . 1 )式计算 出 CE CS 2 1: 2 0 0 0 6 8 5 该点 ( 第 i 点)第一个周期波的主频关 ( 精确至 。 . 1 k H z ) o 关= 1 0 0 0 / (t : 一 , ) ( 4 . 2 . 1 ) 5在进行声学参数测量 的同时,应注意观察接收信号的波形或包络线 的形状,必要时进行 描绘 或拍照。 4 . 2 . 2 采用数字式超声检测仪测量应按下列方法操作: 1 检测之前根据测距大小和混凝土外观质量情况, 将仪器的发射电压、 采样频率等参 数设置在某一挡并保持不变。换能器与混凝土测试表面应始终保持良好的祸合状态; 2 声学参数 自动测读:
20、停止采样后即可自动读取声时、波幅、主频值。当声时自动测 读光标所对应的位置与首波前沿基线弯曲的起始点有差异或者波幅自动测读光标所对应的 位置与首波峰顶( 或谷底)有差异时 ,应重新采样或改为手动游标读数; 3 声学参数手动测量: 先将仪器设置为手动判读状态, 停止采样后调节手动声时游标 至首波前沿基线弯曲的起始位置,同时调节幅度游标使其与首波峰顶 ( 或谷底)相切,读 取声时和波幅值; 再将声时光标分别调至首波及其相邻波的波谷 ( 或波峰) , 读取声时差值 A t ( p s ) ,取 1 0 0 0 / A t 即为首波的主频 ( k Hz ) ; 4波形记 录:对于有 分析价值的波形 ,
21、应 予以存储 4 . 2 . 3 混凝土声时值应按下式计算: =t , 一t 。 或 , =t一( 4 . 2 . 3 ) 式中t , 第! 点混凝土声时值 ( I s ) ; t 第: 点测读声时值 伽s ) ; t 、声时初读数 ( p s ) o 当采用厚度振动式换能器时 , t 。 应参照仪器使用说明书的方法测得; 当采用径向振动式 换能器时 ,t -应按附录 B规定的 “ 时一 距”法测得 。 4 . 2 . 4超声传播距 离 ( 简称测距 )测量 : 1当采用厚度振动式换 能器对测 时, 宜用钢卷尺测量 T, R换能器辐射 面之 间的距离 ; 2 当采用厚度振动式换能器平测时, 宜
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