混凝土结构无损检测弹性波CT技术与应用案例分析

弹性波CT技术
弹性波CT技术基于冲击弹性波发展而来，是利用弹性波穿透被测试物体，由于不同介质中同一种弹性波的传播速度存在差异，通过分析接收到的波速分布图像来反映结构内部状态的一种无损检测方法。
 
由于其良好的可视化效果，可以根据混凝土结构中缺陷的情况提供直观、高分辨率的检测图像，弹性波二维断面计算机层析扫描成像（CT）技术在混凝土缺陷检测中得到了广泛应用。
 
弹性波CT技术的测线源为弹性波（P波），每个激振点可以形成多条弹性波射线，弹性波在穿透介质时，波速的快慢与介质的完整性、密度、弹性模量和剪切模量等因素有关，在混凝土结构无损检测应用中，被检测对象密度越大、强度越高、完整性越好，则弹性波传到速度就越快，衰减越小；如果被检测对象破碎疏松、振捣不密实、强度较低，则弹性波不仅传导波速会低，还衰减很快。
 
测试过程中，经过逐点扫描被检测区域，弹性波在缺陷界面产生散射和衰减，可根据波幅变化的程度判断缺陷的性质和范围；弹性波中各频率成份在缺陷界面衰减程度不同，接收信号的频率明显降低，可根据接收信号主频或频率谱的变化分析判别缺陷情况。
 


 
应用实例
在进行检测时，由于施工振捣问题，零号块横隔板混凝土拆模后表面可见明显骨料外露、松散缺陷。现场检测人员将表面松散混凝土凿除后，采用弹性波二维断面计算机层析扫描成像（CT）技术对横隔板内部混凝土质量进行检测。经科学细致的检测，通过对色谱图的观察和分析，发现内部混凝土疑似存在大面积不密实情况。
 
为了进一步对结果进行验证，以确保检测结果的准确性，现场使用取芯机对横隔板进行钻孔检查混凝土内部质量，芯样及钻孔内部混凝土呈明显蜂窝现象。检测结果为项目施工提供了科学依据，施工单位随后根据相关技术规范对横隔板采取注浆修补措施。修补后再次对相同区域进行检测，结果显示注浆修补处理结果良好。
 


 
在另一检测项目中，检测对象同样为某铁路特大桥零号块，根据现场实际情况进行测点布置，分别在测试部位距离底板底面30cm、60cm、90cm、120cm、150cm、180cm、210cm处布置7个检测断面，每个检测断面布置8个测点，测点间距为30cm，测试宽度为210cm，测试长度800cm，测点布置如图：
 


 
通过对每层检测结果进行分析，检测范围内混凝土的质量整体性较好，未发现明显不均匀（缺陷）现象。
 


注意事项
1、弹性波在混凝土中的波速会受到分布钢筋的影响，钢筋密集区域的波速会比纯混凝土的波速高，在有必要时，需要使用波速修正规避钢筋对检测结果带来的影响。
2、应确保检测时混凝土已达到规定龄期，防止因混凝土龄期不足导致波速和强度下降，难以做出准确判断。