沖擊回波法應用于砼構筑物無損檢測,具有簡便、快速、設備輕便、干擾小、可重復測試等特點。沖擊回波法是基于應力波的一種檢測結構厚度、缺陷的無損檢測方法。在20世紀80年代,國外的一些專家就對該方法進行了研究。本文講述了沖擊回波法的基本原理,供行業朋友們學習參考。
一、概述
混凝土在載荷和外界環境的作用下會出現不同程度的損傷。其中內部裂紋的產生與擴展使混凝土強度下降并最終導致混凝土的破壞。目前常用的質量檢測的方法主要是鉆芯取樣法、回彈法以及超聲波法,雷達法等。每種方法都有自己的適用范圍和局限性。目前,許多混凝土結構,如路面、機場跑道、底板、護坡、擋土墻、筏型基礎、隧道襯砌、大壩等,只存在單一測試面,而從事砼結構評估、修補工作的工程師們往往對以上結構砼的厚度比較重視,因為這些結構砼的厚度如達不到設計要求,將會影響結構的整體強度及其耐久性,造成工程隱患,甚至引起嚴重工程事故,所以用無損檢測方法測試結構砼的厚度是有重要意義和實用價值的。無損檢測方法很多,為了檢測只存在單一測試面的結構砼的厚度及其內部缺陷,國際上從八十年代中期開始研究一種新的無損檢測方法——沖擊回波法。
二、沖擊回波法原理
沖擊回波法是利用一個短時的機械沖擊(用一個小鋼球或小錘輕敲混凝:土表面)產生低頻的應力波,應力波傳播到結構內部,被缺陷和構件底面反射回來,這些反射波被安裝在沖擊點附近的傳感器接收下來(如圖1所示)并被送到一個內置高速數據采集及信號處理的便攜式儀器。將所記錄的信號進行幅值譜分析,譜圖中的明顯峰正是由于沖擊表面、缺陷及其它外表面之間的多次反射產生瞬態共振所致,它可以被識別出來并被用來確定結構砼的厚度和缺陷位置。
上述原理圖中,接收器接收到反射波后,通過快速傅立葉轉換將時域數據轉化為頻域數據,然后確定回波的頻率峰值F,深度計算結構的厚度或缺陷D= (b* VP)/2f (其中b是形狀系數,對板/墻來說是0.96,對于梁和柱該值更小,根據厚度和寬度的比值確定,VP是壓縮波波速)。
圖2給出了無缺陷處和有缺陷處的測試結果對比。
圖2說明:上圖:無缺陷處只有一個頻率峰值,可獲得厚度信息