四种混凝土裂缝深度测量方法 | A1040 MIRA 3D混凝土超声断层成像仪应用

混凝土为什么会开裂？

导致混凝土开裂的因素复杂多样，核心可分为四大类：

外部荷载作用

结构实际承受荷载超出设计限值，或遭遇冲击、爆炸等意外荷载时，构件内部应力超过混凝土抗拉强度，进而产生受力裂缝。

约束变形作用

分为外部约束与内部约束两类：

外部约束：结构受支座、相邻构件等外部条件限制，变形无法自由释放而产生拉应力，*终引发开裂；

内部约束：混凝土内部水化热温差、收缩变形不均，不同部位变形相互约束产生内应力，常见的收缩裂缝、温度裂缝均属此类。

施工与养护不当

混凝土配合比不合理、浇筑振捣不密实、养护不及时、早期失水过快等施工因素，均可能引发塑性裂缝、干缩裂缝等早期缺陷。

化学作用与材料劣化

碱骨料反应、钢筋锈蚀膨胀、化学介质腐蚀等内部或外部化学反应，会逐步破坏混凝土内部结构，产生锈胀裂缝、腐蚀类裂缝。

如何评估混凝土裂缝？

目视检查和监测是了解现有裂缝的性质和根本原因的**步。例如，支撑附近混凝土梁上的倾斜裂缝可能是剪切应力的标志，或者有生锈迹象的裂缝可能是钢腐蚀的结果。通常裂缝宽度用于评估混凝土裂缝的严重程度，而裂缝深度用于评估单元的整体结构完整性。

1. 裂缝宽度

混凝土表面的裂缝严重程度通常使用裂缝宽度仪测量，根据表面裂缝的开口，可以描述裂缝（细小如发际线）或严重（几毫米开口）。一般检测方式分为接触式和非接触式。如下为非接触式设备：

产品链接：Telemeasure非接触式影像综合测量系统

2. 裂缝深度

在某些情况下，结构工程师对裂缝深度测量感兴趣，裂缝深度用于评估结构完整性，并验证耐久性能。裂缝深度测量可以帮助维修商评估维修成本。

根据项目的性质，工程师依靠不同的侵入性和非侵入性技术来估计裂缝深度。

混凝土裂缝深度测量

一、混凝土裂缝目视检查

从缺陷中提取岩心样品被认为是检查员和工程师的常用方法。根据裂纹的性质和裂纹的位置（它是否位于严重受损区域？，位于后张拉电缆上或周围），岩心样品可以提供有关裂纹的范围、深度和严重程度的信息。一种方法是简单地提取岩心，目视检查岩心孔和岩心，了解裂纹的可能原因。在另一种方法中，将染料（使用压力）注入表面裂纹中。稍后，将从正在调查的区域取混凝土芯。在显微镜下研究样品以确定混凝土裂缝的深度。

二、冲击回波法

在冲击回波测试中，在单元表面产生应力脉冲。脉冲扩散到测试对象中，并通过裂缝、缺陷或界面以及边界反射。由反射波到达引起的表面响应使用高精度接收换能器进行检测。当应力波在混凝土构件内传播时，表面应力脉冲发射的一部分声波会在边界层上反射，其中材料刚度发生变化。换能器接收的数据通常在频域中进行分析，以测量波速和厚度。冲击回波可用于评估表面裂纹的深度。为此，需要具有两个探头的冲击回波测试装置。

其中L1为水平撞击点与裂纹的距离，L2表示第二个传感器与表面开口裂纹之间的距离，L3表示撞击点与**个传感器之间的距离；V P 是P 波速度；Δt表示P波从撞击开始到到达换能器2的传播时间。

三、超声波脉冲速度

超声波脉冲速度是一种常用的无损检测（NDT）方法，用于混凝土材料的质量控制和检测结构部件的损坏。UPV方法传统上用于材料的质量控制，主要是均质材料，如金属和焊接连接。随着传感器技术的新进展，该测试在测试混凝土材料时已被普遍用于。混凝土的超声波检测是质量评估和均匀性以及裂缝深度估计的有效方法。该测试程序已标准化为“通过混凝土的脉冲速度的标准测试方法”（ASTM C 597，2016）。目前常见的为裂缝深度测试仪，采用超声波一发一收的探头进行深度检测。下图为国外检测混凝土结构裂缝深度、材料孔隙度、结构完整性检测设备以及测定混凝土的强度和完整性；

产品链接：UK1401超声波脉冲速度测试仪

四、A1040 MIRA 3D 混凝土三维超声成像仪 裂缝测量功能

A1040 MIRA 3D 混凝土三维超声成像仪具有C-Det模式（裂缝深度检测）模式，允许操作员评估开放裂缝深度；

产品链接：A1040 MIRA 3D 混凝土三维超声成像仪