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探地雷达与超声相控阵在混凝土内部缺陷检测中的应用 | A1040 MIRA

来源: | 作者:ymssn | 发布时间:2023-10-24 | 252 次浏览 | 分享到:

1. 介绍

在混凝土结构的实际浇筑过程中,各种因素会导致混凝土内部形成空洞和其他缺陷,这些空洞会影响结构的承载能力,因此及时检测和修复这些空洞对于保证建筑的安全至关重要。传统的损伤检测方法,如取心试验,存在破坏性大、精度低等问题。因此,无损检测方法被广泛应用于混凝土结构内部空洞的检测。其中探地雷达和超声相控阵是比较精确的可以用于深度探测和尺寸确定的方法。针对上述问题,我们选取了路堤空洞试验段进行探地雷达和超声波相控阵测试并进行对比分析。通过对这两种方法的应用,总结了它们的优缺点和适用范围。因此,我们可以更准确地定位和测量混凝土结构内部空隙的大小,并采取相应的措施进行修复,从而提高建筑物的安全性和稳定性。

2.  实验与方法

2.1 实验部分

本实验选取的实验断面为堤岸。堤防顶高程33.50米,宽5米。现场检查发现,部分堤防出现空洞,存在重大安全隐患。经过开槽和实际测量,发现空洞的深度约为43厘米。因此可以对相控阵超声和探地雷达两种方法对空洞深度的探测精度进行比较和分析,路堤空洞缺陷如下图所示:

堤坝空洞脱空缺陷


2.2 探地雷达(GPR)方法

在本次实验中,我们选择了900 MHz作为天线的中心频率。侧线的布置由自西向东布置的3条测量线(1号线- 3号线)和自南向北布置的4条测量线(4号线- 7号线)组成。通过由南向北布置的8测量线可以确定空隙的长度,侧线的布局及设备如下图所示。

探地雷达测线布局RST无线探地雷达


2.3 超声相控阵法PAUT

PAUT超声波相控阵法(A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪)是利用超声波横波对混凝土进行检测的一种无损检测方法。横波只能在固体中传播,不能在空气中传播。当横波遇到混凝土内部的空隙时,几乎所有的横波都被反射回混凝土中。反射波的叠加大大增加了换能器接收到的信号强度,使得横波在理论上比纵波更精确地确定路堤中空洞的大小和位置。对于大面积的空洞,超声相控阵法要求对空洞区域进行点布局覆盖。通常使用水平点10cm,垂直点5cm进行布局。测点的布置需要考虑被测结构的形状和尺寸,以及测试目的和要求。通过精确的点布局和超声相控阵成像技术,可以快速准确地检测混凝土结构中的空洞和缺陷,提高结构的安全性和可靠性。实验中测试线的布局及设备如下图所示。

A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪测线布局 A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪


3. 数据处理与分析

3.1 探地雷达法(GPR)

我们利用探地雷达(GPR)方法对路堤中的空洞进行了探测。在现场测试过程中,检测结果实时显示在仪器主机上。为了使图像更清晰,更容易区分,我们进行了多个信号处理步骤,包括背景去除,增益恢复和时间校正。通过在东西方向和南北方向布置的7条测量线(1号线至7号线),我们在路堤上确定了一个东西方向长2米,南北方向宽3米,探测深度约为35厘米的空洞区。此外,通过第8条测量线,我们在南北方向探测到另一个长度为6米的空洞,如下图所示。

探地雷达检测图像


3.2 超声相控阵法(PAUT)

为了检测路堤空洞的深度和大小,我们采用了超声相控阵法。在检测过程中,我们根据布置的测量点,确保换能器与前一个换能器的前1/4位置对齐。这是为了确保不会漏检。在现场测试过程中,我们可以直观地看到路堤的内部缺陷,并对图像数据进行分析。*终的检测结果如下图所示。

A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪检测图像

A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪检测图像

根据图形混凝土路堤可分为蓝色和绿色两个区域。蓝色区域声速正常,说明路堤质量良好,无明显缺陷。绿色区域表示低声速,这是堤防的空洞区。采用相控阵超声法测量后,发现空洞面积为237.1平方厘米,深度为55.4厘米。

4 结论

实验表明,PAUT和GPR的检测精度相近。在实际工程中,A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪更适合小面积检测,而GPR探地雷达更适合大面积空洞检测,效率高。因此在实际工程中,我们应该根据具体情况选择*适合的检测方法。若待探测面积较大,应选择探地雷达,如果需要测量空隙面积的大小,那么A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪(超声波相控阵法)是更好的选择。*终的选择应考虑检测精度。



产品链接 1:RST道路病害无线探地雷达

产品链接 2:A1040 MIRA混凝土三维超声波成像仪





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