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用于混凝土成像和扫描的无损检测方法 | 探地雷达 | 超声波断层成像 | 冲击回波

来源: | 作者:ymssn | 发布时间:2024-02-20 | 206 次浏览 | 分享到:
混凝土成像和扫描通常是指一组无损检测 (NDT),可以定位和量化结构异常和缺陷(目标),在过去的几十年里,已经开发了几种成像和扫描技术:探地雷达、超声波脉冲回波、超声波脉冲速度、冲击回波测试/脉冲响应、电阻率和半电池腐蚀映射

混凝土成像和扫描用于评估混凝土结构的缺陷的位置和范围。在过去的几十年里,已经开发并使用了不同的无损检测方法,以下文章简要介绍了其中的一些方法,以及它们在结构检查和结构状况评估中的应用。

什么是混凝土成像和扫描?

混凝土成像和扫描通常是指一组无损检测 (NDT),可以定位和量化结构异常和缺陷(目标),在过去的几十年里,已经开发了几种成像和扫描技术:

探地雷达(GPR,基于电磁场)

超声波脉冲回波 (UPE基于超声波的回波特性)

超声波脉冲速度 (UPV,基于超声波的传播)

冲击回波测试/脉冲响应 (IE/IR基于冲击回波)

电阻率和半电池腐蚀映射(基于电学和电化学特性)

此外,超声波和电磁波在固体中传播的基础物理学已经发展起来,以解决特殊结构中的某些挑战,例如大型混凝土坝和地基。

为什么我们需要混凝土扫描?

在不同情况下,可能需要进行具体扫描:

既有建筑物的结构检查和状况调查,

在楼板和墙壁中定位钢筋,

定位混凝土板中的空隙和不连续性等缺陷

在取芯和钻孔之前找到带电的管道

腐蚀检查和监测

用于混凝土成像和扫描的无损检测方法

已经开发了用于混凝土成像和扫描的不同无损检测方法。在本文中,我们将回顾一些**的混凝土成像和扫描无损检测方法。

探地雷达,用于定位钢筋和带电导管,以及混凝土板面上的主要空隙

1. 探地雷达 – GPR

产品链接:RST无线探地雷达

RST无线探地雷达

探地雷达(GPR)是一种广泛使用的无损扫描混凝土方法,GPR使用脉冲电磁辐射来扫描混凝土。探地雷达由发射器天线和接收器天线以及信号处理单元组成,GPR发射具有特定中心频率的电磁脉冲(雷达脉冲)来扫描地下介质。来自地下层和物体的反射波被接收器天线捕获。

应用和用途

探地雷达为扫描大面积区域提供了一种经济高效的方法,GPR扫描可以在较快的速度下进行(非常适合大面积区域,例如桥面扫描)。

在混凝土构件中定位钢筋

确定钢筋位置和间距

估计混凝土覆盖层厚度

找到带电的管道和管道

识别混凝土板中的主要空隙和不连续性

隧道衬砌检查

使用限制

探地雷达扫描不提供有关混凝土机械性能(即混凝土强度)的信息

探地雷达扫描不提供有关钢筋腐蚀状况的信息

2. 超声波断层扫描仪 - UPE

产品链接:A1040 MIRA 超声波断层扫描仪  A1040 MIRA 3D超声波断层扫描仪

A1040 MIRA 3D超声波断层扫描仪

超声波断层扫描可用于扫描混凝土结构中的空隙和缺陷检测,断层扫描使用超声波剪切波来研究混凝土的多层特性。这种方法背后的概念依赖于应力波在材料中的传播。发射换能器将应力脉冲引入物体可触及的表面,脉冲传播到测试对象中,并在内部目标(空隙、钢筋、边界)的界面上反射,发射的脉冲和反射的声波在接收换能器上进行接收,通过计算用于重建内部异常的位置和范围。

应用和用途

超声断层扫描和超声波脉冲回波(UPE)为评估混凝土缺陷提供了一种有效的方法:

估计混凝土构件的厚度

检测内部空隙和缺陷

检测混凝土结构开裂和分层

定位反射体的位置

使用限制

使用超声断层扫描仪E进行混凝土扫描需要小间距,因此扫描大面积区域非常耗时。

在混凝土表面有较厚的涂层则无法测试。

3. 超声波脉冲速度 - UPV

产品链接:UK1401 超声波脉冲速度测试仪  或  A1410  超声波脉冲速度测试仪

UK1401 Surfer超声波脉冲速度测试仪

超声波脉冲速度 (UPV) 是一种有效的无损检测 (NDT) 方法,用于混凝土材料的质量控制和检测结构构件的损坏。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。随着换能器技术的**进步,该测试已被广泛接受用于测试混凝土材料。混凝土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。现已发展有单面干耦合检测,在有缺陷的地方通过速度异常下降或行进时间增加来寻找混凝土结构中的近表面缺陷;

应用和用途

评估混凝土的整体质量

评估混凝土的均匀性和均匀性

表面裂缝深度的测量 

使用限制

需要合适的粘合剂在混凝土和传感器之间建立理想的耦合连接

成像的基础在于检测大量的数据,数据获取上有较大的工作量

应特别注意混凝土中的钢筋,因为金属中的波传播速度远高于混凝土,在钢筋密集的混凝土中解释测试结果有些困难。

4. 冲击回波测试/脉冲响应 - IE/IR

产品链接:IES扫描式冲击回波测试系统

IES扫描式冲击回波测试系统

冲击回波是一种无损检测方法,用于混凝土和砌体结构的结构完整性测试,这种方法*初是为了定位板状混凝土结构(如桥面、挡土墙和楼板)中的缺陷和空隙而开发的。冲击回波测试基本上是基于通过对混凝土构件表面的短时机械冲击产生应力波。其次是机械冲击,通过适当的传感器(例如压电加速度计或地震检波器)记录来自内部界面(混凝土裂缝、混凝土空气、混凝土钢筋)或外部边界(回波)的应力波的反射和折射,反射图在时域或频域中进行分析。

应用和用途

冲击回波法可用于各种类型的混凝土的厚度评估、缺陷定位和裂缝深度估计,例如:

文物/新建建筑(挡土墙、砌体墙、楼板、柱子、横梁)

桥梁和涵洞(桥面、桥台、桥墩、涵洞墙)

大坝(挡水墙、坝顶、溢洪道、水闸道)

隧道(隧道衬砌段),以及海上结构

使用限制

环境的影响,如果基岩或下垫板的刚度与主要混凝土构件的刚度非常接近,则会影响方法的精度。

粗糙混凝土表面,冲击回波测试不能在砾石粗糙表面检测,在这种情况下,应用研磨机将被测混凝土表面擦得光滑。

边界效应,几何和边界效应,尤其是对于大梁、桥墩等结素,可能会影响冲击回波测试结果的准确性

5. 半电池腐蚀电位测绘

产品链接:CorroMap混凝土钢筋腐蚀速率测试仪 

CorroMap混凝土钢筋腐蚀速率测试仪

半电池腐蚀测绘是评估混凝土结构中腐蚀活动可能性的有效方法,半电池测试的工作原理是测量混凝土表面任意点和标准便携式半电池(通常是 Cu/CuSO4 (CSE) 标准参比电极)的电位差(电化学)。测试通常在系统网格上进行,测量结果通常显示为潜在值的空间分布(2D 等值线图)。

应用和用途

评估混凝土构件腐蚀的可能性;

评估混凝土修复的有效性

使用限制

该测试不能在沥青浇层上进行;

该测试对混凝土湿度和温度敏感

该测试不能对带有环氧树脂涂层钢筋的元件进行

6. 大体积混凝土的CT层析成像

产品链接:CQCT混凝土结构质量扫描系统

混凝土结构质量扫描系统(混凝土CT)


用于扫描块状混凝土构件的断层扫描,地震断层扫描是一种基于超声波脉冲速度概念的特殊测试装置。在这种方法中,将多个接收传感器阵列放置并固定在测试位置,而发送传感器则沿着系统网格移动。发射器产生的脉冲由接收传感器接收。测量每个轨迹处的脉冲速度。结果在显示混凝土单元状况的 2D 或 3D 地震层析成像等值线图中进行了演示,地震层析成像是测试大型混凝土构件的理想选择。

应用和用途

检测体量混凝土构件(即水坝、体量基础块等)中的主要空隙和内部缺陷

识别薄弱位置(与混凝土强度相关的间接波速)

使用限制

对于检测精度要求较高的情况,该测试方法的分别率可能无法满足要求