混凝土内部缺陷的判别方法

一、混凝土内部孔洞、裂缝及蜂窝状缺陷的探测
（一）缺陷大小的实际声程计算法
内部缺陷的检测应采用穿透法，其发射及接收探头的布置如图6－2所示。在探测时首先在缺陷附近（图6－2中）的（a）位置，测出无缺陷混凝土的声时值，并按厚度算出声速C（取数点的平均值），然后将探头移入缺陷区，并找到声时最长的一点，该点即为缺陷垂直于两探头连线平面的“中心”位置，然后测读出声时值。这时
的声时值应为声波绕过缺陷所需的时间。
假定空洞正好居于厚度L的中心，则在超声传
播方向上（即两探头连线方向上）的最小横向尺寸
可按下式计算：
(6-1)
式中，d为缺陷最小横向尺寸；D为探头直径；
L为混凝土厚度；C为混凝土声速（C＝L/t1）；t1为
超声过无混凝土时的声时；t2为探头在缺陷中心位
置时的声时。
显然，当L与d之比越小时，t1与t2之差越大，探测准确度越高，但当缺陷形状为扁平状或片状的内部裂缝，而且其走向与超声传播方向平行时（见图6－3中的a-a位置），L/d将变得很大，t1与t2基本相等，这时，这种方法无效。克服的办法是在条件可能的情况下将探头移过一个角度（见图6－3中的b-b及e-e位置）。探头位置移动后，进行缺陷尺寸计算，在（6－1）式中应改用新的参数代入，例如探头在e-e位置时，缺陷的尺寸d可近似计算如下：
（6-2）
式中：d为片状缺陷平面内的最小尺寸；Lc为探头间的最短距离；tc为探头在e-e位置时，超声绕过缺陷所需的声时；C为无缺陷混凝土的声速；a为两探头连线与缺陷平面的夹角。
当缺陷小于探头直径时，声时无明显变化，但因缺陷界面的散射将使衰减值增加，接收波的波高下降，这时应改用衰减值（波高变化）或接收波频率的下降程度作为判别缺陷是否存在的依据。当探头在某一面积上移动时，发现其中某一点接收波高显著下降，而声时无显著变化，而且探头连线转过一个角度后有同样现象，则可判为该点有小于探头的缺陷存在（见图6－4）。
（二）大面积扫测的缺陷判别
所谓内部缺陷，是指在混凝土表面无外露痕迹的缺陷。在实际结构及构件检测中，不可能在全部面积上进行全面探测，一般均选择重要受力部位及对施工质量有怀疑的部位进行仔细探测。当需仔细探测的面积较大时，可用多级网络法描出等声时线,并逐步缩小测区的方法（见图6－5），这样可防止遗漏，同时又避免了大面积的细测。
网络的大小可视构件大小而定，例如第一级网络
采用30cm间距，然后在声时变化的点上再划出
二级网络（例如10cm），将各等声时点连接起来
即成“等声时线”，在等声时线的范围中，声时最
长的点即为该缺陷区的“中心”位置。
为了定量地确定缺陷的存在，近年来普遍采用
统计方法。其具体方法是用被测构件的各测点声时
值t和超声穿透距离L求出声速C，然后根据已知
的R＝f（C）关系，换算出各测点的估算强度R。
假定所有测值总体呈正态分布，求出其平均强度R
和标准差S，则判定某点存在缺陷的依据为
（6-3）
若第i点的强度值Ri符合上式，则该值出现的概度只有2.27％，即出现的机率极少，如果有，应是一异常点，可视为存在缺陷的可疑位置。
当被测对象的R＝f（C）关系不明确，难以将C值换算成R值时，可直接用C值的统计结果作为判别依据
( 6-4)
式中， 为所有测点声速平均值；Sc为声速值的标准差；Ci为第i点的声速值。
当被测构件的厚度不变（即声程L不变）时，也可直接用声时值的统计结果作为判别依据： ti ＜ ＋2St （6-5）
式中： 为所有测点声时平均值；St为声时值的标准差；ti为第i点的声时值。
以上判据中未反映测点的影响。为了更确切地判别缺陷，南京水利科学研究院曾提出如下判别方法：首先计算出结构物各测点估算强度的平均值R及标准差S，然后分两种情况对各测点进行判断。
1．孤立的低强度点
计算出该点强度和平均强度之差与样本标准差的倍数z，即
（ －Rmin）／S＝z （6－6）
式中： 为所有测点的平均强度值；Rmin为孤立低强度点的强度值；S为强度值的标准差。再从正态分布表上查得Rmin＝ －zS时出现的概率P，然后算出在N个测点中Rmin可能出现的次数 M＝NP （6－7）
式中：M为Rmin在正态分布的数值样本中可能出现的次数；N为测点总数；P为Rmin在正态分布的样本中的概率。
其判为缺陷的条件是 M＜1 （6－8）
即在正常情况下，这样的强度值是不应当出现的，现在出现了一个点，说明是异常点，应判为缺陷。
2．几个相邻点的强度都低于某一最小强度的区
通常取最小强度Rmin＝ －2S，即z＝2。这时Rmin出现的概率为P＝2.28％。
若在网络测点中，某点A的强度低于Rmin，其相邻四点中的任一点也低于Rmin，这种情况出现的概率为：
P＝（2.28％）2×4＝0.208％
同样，当NP＜1时，则认为此相邻两点处有缺陷。
当被测对象的R＝f（C）关系不明确时，也可直接用声速C值的统计结果作为判别依据。