常娟娟，黃質宏，黃彥森，銀西達

（貴州大學土木建筑工程學院，貴州 貴陽 550003）

某廠房基礎淺裂縫超聲檢測與分析

常娟娟，黃質宏，黃彥森，銀西達

（貴州大學土木建筑工程學院，貴州 貴陽 550003）

文章結合某廠房基礎裂縫檢測實例，探討平測法檢測混凝土裂縫時容易存在的問題以及較大體積混凝土基礎可能產(chǎn)生裂縫的原因，最后提出裂縫加固建議。

無損檢測；超聲波法；混凝土構件裂縫

目前國內建筑結構的主要形式為鋼筋混凝土，近年來建筑工程的發(fā)展趨勢是工程開始向越來越多的高大型建筑過渡，這勢必使得大體積的混凝土開始出現(xiàn)，而混凝土的破壞一般都從裂縫開始，當混凝土的裂縫開展到一定程度后對結構的使用將產(chǎn)生很大的影響。工程中引起混凝土裂縫的原因很多，諸如溫度變化、收縮膨脹、不均勻沉降等引起的變形裂縫；外加荷載引起的裂縫；環(huán)境不適合或者養(yǎng)護不周到引起的裂縫。

某火電廠2×600 MW機組新建工程一號主機廠房基礎（體積為5.7 m×5.7 m×2 m和6.2 m×6.2 m×2 m）在澆筑完1～3周內多處出現(xiàn)裂縫，為了查明該廠房基礎裂縫開展的原因，給下一步施工以及建筑物的正常使用提供技術依據(jù)，依據(jù)《超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程》，對該廠房基礎裂縫進行無損超聲檢測，裂縫示意圖見圖1。

圖1 D-0軸俯視圖

1 超聲法無損檢測技術的原理與特點

無損檢測技術除了能方便快速地估計混凝土結構、構件的性能，還能對混凝土結構、構件的內部缺陷進行測量，為混凝土質量的診斷和加固提供依據(jù)。超聲法是無損檢測技術中的最主要的方法之一，以《超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程》為依據(jù)的超聲檢測混凝土缺陷技術正在廣泛應用。

1.1 超聲法檢測的原理

混凝土在沒有裂縫開展時可看做均質的實體，因此超聲波在混凝土中可以正常傳播，且超聲波的產(chǎn)波速度取決于混凝土的密度和彈性。而當出現(xiàn)裂縫時，裂縫便在混凝土中形成隔層，而這個隔層（一般填充以水或者空氣）與混凝土是兩種波速很不同的物質，在兩種不同物質之間形成一個界面。由聲學原理可知，當超聲波經(jīng)過此界面（隔層）時，將發(fā)生連續(xù)的反射、散射和折射等現(xiàn)象，這將大大降低超聲波的聲速，減小其振幅。而正是這些所測得參數(shù)的改變?yōu)榛炷亮芽p深度的超聲檢測提供了判別依據(jù)。

1.2 超聲法檢測的特點

超聲波無損檢測混凝土結構的特點：測試儀器便于攜帶，適合在現(xiàn)場使用；測試速度快；操作簡便，易于掌握；檢測可靠度高，不破壞原結構物。對于儀器來說，具有比較便宜、可用性強、使用周期長等優(yōu)點，因此得到了廣泛的應用。

1.2.1 儀器布設

圖2 儀器布設示意圖

1.2.2 檢測原理

檢測原理計算，見圖3。

圖3 計算原理示意圖

圖4 平測“時－距”圖

檢測分為混凝土體上跨縫和不跨縫兩種。不跨縫測試時將探頭放置在裂縫附近沒有裂縫的區(qū)域，要求測試條件與跨縫測試時的條件相同，用平測法測算出無縫混凝土的聲速v，然后將探頭等距布置在裂縫兩側，取兩換能器內邊緣間距l(xiāng)' =100、200、300、400、500 mm，底頻率的超聲波就可以從裂縫底邊緣繞過去到達接收換能器，讀取聲時值ti，在處理數(shù)據(jù)時，運用作圖法：取兩換能器內邊緣間距l(xiāng)' =100、200、300、400、500 mm為縱坐標，超聲波傳播時間t為橫坐標求出參數(shù)a的值（見圖3），即利用圖4求出參數(shù)a值后，則超聲波的實際收發(fā)間距l(xiāng)' = l＋a。

1.2.3 該廠房基礎裂縫測試結果

現(xiàn)取部分裂縫的計算結果，見表1、表2。

表1 裂縫深度計算表

表2 裂縫深度統(tǒng)計表

2 測試結論

本次檢測的絕大多數(shù)裂縫的深度在100 mm以內，少數(shù)裂縫的深度在100～200 mm之間，極少數(shù)超過200 mm（最大裂縫深度為286.55 mm），最大裂縫寬度為0.35 mm，由此可以判斷，本次所檢測的基礎裂縫為淺裂縫，即裂縫深度小于＜500 mm。

3 問題討論

在本測點測試中，在不同的測距下，由所測聲時計算出的裂縫深度差異較大，其主要原因有以下幾個方面：

（1）非均質性影響。超聲平測法計算裂縫深度時采用的參數(shù)是在相同條件下不跨縫測試在不同測距的聲時進行計算得出的一個平均值，但由于混凝土是一種非均勻的彈塑性材料，正常澆注條件下的混凝土，不同部位的聲速值也是各不相同的。

（2）鋼筋位置影響。平測時，如果發(fā)射換能器和接收換能器附近有鋼筋存在，那么讀取的聲時并不一定是聲波繞過裂縫末端的聲時，這樣讀取的聲時便產(chǎn)生了誤差，尤其當裂縫較深時，首波信號微弱，往往會造成首波判斷失誤及讀取誤差。

（3）材料影響。混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的材料，混凝土在形成時內部就存在很多微細裂縫，這些裂縫是混凝土材料本身所固有的，屬于無害裂縫，當由于各種原因在混凝土內部形成超過其承受能力的拉應力，會形成有害裂縫，由于裂縫的分布和走向是不確定的，但在平測法中假定裂縫縱深走向垂直于混凝土表面且聲波繞過裂縫末端來進行裂縫深度計算，簡化的計算情況與實際情況不相符。

（4）裂縫內水的影響。由于混凝土裂縫內存在積水短時間內不能完全揮發(fā)，在檢測時將產(chǎn)生影響。

4 原因分析及加固建議

由該廠房基礎的體積可知，本次檢測的混凝土構件屬于較大型體積混凝土。結合超聲檢測數(shù)據(jù)可知，基礎裂縫產(chǎn)生的主要原因有：

（1）本次檢測的基礎為大尺寸構件，由于水化熱的作用，混凝土內部和構件表面溫差過大，由此在混凝土硬化初期會產(chǎn)生溫度應力，當該應力超過混凝土抗拉強度時，即導致混凝土開裂。

（2）在基礎施工過程中，混凝土澆筑后養(yǎng)護、保溫措施不當是混凝土表層開裂的原因之一。

（3）通過對初測和復測的結果進行對比，有的裂縫深度有所增加，有的裂縫深度有所減少，但所測裂縫的深度變化均較小，分析其原因，可認為這些裂縫深度的變化主要是受環(huán)境、溫度、濕度、測點位置的變化以及測試時間等因素的影響所致。

由于本次檢測到的裂縫均屬于對混凝土結構使用不會造成較大影響的淺裂縫，一般情況下混凝土是允許帶裂縫工作的，而在本工程后期的基礎施工中，澆注完畢及時對混凝土用塑料薄膜進行封閉后，不再有裂縫開展。因此建議對已有的裂縫立即采用環(huán)氧樹脂作封閉處理，具體方法為：首先將裂縫表面進行清理、干燥，然后采用環(huán)氧樹脂進行表面封閉處理。

1《超聲法檢測混凝土缺損技術規(guī)程》（CECS21－2000）

2 李素娟.推定結構混凝土強度的超聲回彈逆回歸融合法［J］.河北理工大學學報，2005

3 廖紅建、趙樹德等.巖土工程測試［M］.北京：機械工業(yè)出版社，221～248

4 佟成娥.超聲回彈綜合法在結構混凝土強度檢測中的應用［J］.無損傷探，2008（5）10～12

The Concrete Little Crack Ultrasonic Testing and Analysising of the Foundation of a Factorybuilding

Chang Juanjuan，Huang Zhihong，Huang Yansen，Yin Xida

In this paper, on one hand it based on a crack detection example of a foundation to analysising the problems which easily exist in ultrasonic testing the concrete cracks, on another hand, as well as compares the reason that big concrete foundation’s possibly way to have the crack, finally puts forward the crack reinforcement proposal.

nondestructive testing technology; ultrasonic testing; concrete cracks

TU755.7

A

1000－8136（2011）06－0008－02