冲击回波法应用于砼构筑物无损检测,具有简便、快速、设备轻便、干扰小、可重复测试等特点。冲击回波法是基于应力波的一种检测结构厚度、缺陷的无损检测方法。在20世纪80年代,国外的一些专家就对该方法进行了研究。本文讲述了冲击回波法的基本原理,供行业朋友们学习参考。
一、概述
混凝土在载荷和外界环境的作用下会出现不同程度的损伤。其中内部裂纹的产生与扩展使混凝土强度下降并最终导致混凝土的破坏。目前常用的质量检测的方法主要是钻芯取样法、回弹法以及超声波法,雷达法等。每种方法都有自己的适用范围和局限性。目前,许多混凝土结构,如路面、机场跑道、底板、护坡、挡土墙、筏型基础、隧道衬砌、大坝等,只存在单一测试面,而从事砼结构评估、修补工作的工程师们往往对以上结构砼的厚度比较重视,因为这些结构砼的厚度如达不到设计要求,将会影响结构的整体强度及其耐久性,造成工程隐患,甚至引起严重工程事故,所以用无损检测方法测试结构砼的厚度是有重要意义和实用价值的。无损检测方法很多,为了检测只存在单一测试面的结构砼的厚度及其内部缺陷,国际上从八十年代中期开始研究一种新的无损检测方法——冲击回波法。
二、冲击回波法原理
冲击回波法是利用一个短时的机械冲击(用一个小钢球或小锤轻敲混凝:土表面)产生低频的应力波,应力波传播到结构内部,被缺陷和构件底面反射回来,这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来(如图1所示)并被送到一个内置高速数据采集及信号处理的便携式仪器。将所记录的信号进行幅值谱分析,谱图中的明显峰正是由于冲击表面、缺陷及其它外表面之间的多次反射产生瞬态共振所致,它可以被识别出来并被用来确定结构砼的厚度和缺陷位置。
上述原理图中,接收器接收到反射波后,通过快速傅立叶转换将时域数据转化为频域数据,然后确定回波的频率峰值F,深度计算结构的厚度或缺陷D= (b* VP)/2f (其中b是形状系数,对板/墙来说是0.96,对于梁和柱该值更小,根据厚度和宽度的比值确定,VP是压缩波波速)。
图2给出了无缺陷处和有缺陷处的测试结果对比。
图2说明:上图:无缺陷处只有一个频率峰值,可获得厚度信息