浅谈声波CT在质量检测中的运用
目前声波CT检测预应力桥梁混凝土质量是先进的无损检测方法之一,该方法通过对所测混凝土实体的声学参数的统计分析,确定缺陷异常的具体位置和范围大小,评价混凝土工程施工质量。我们引入声波CT检测混凝土质量的技术方法，检测了桥梁结构重要构件混凝土工程混凝土质量的优劣,并对检测区域的混凝土,进行钻芯验证。预应力桥梁结构混凝土工程如桥墩、桥台、梁板等大多数为混凝土结构,所以混凝土结构的质量直接关系到预应力桥梁结构的耐久性,混凝土结构物任何一部分出现质量问题,都会危及整个预应力桥梁结构的安全,因此必须加强预应力桥梁结构混凝土工程质量控制。
1 混凝土工程质量检测技术——声波CT 1.1 声波 CT 工作原理 声波CT是利用声波穿透工程介质,通过声波走时和能量衰减的观测对工程结构成像。声波在穿透工程介质时,其速度快慢与介质的弹性模量、剪切模量、密度有关。介质密度大、强度高的其模量大,波速高、衰减小;破碎疏松介质的波速低、衰减大；波速可作为混凝土强度和缺陷评价的定量指标。声波CT特别适用于研究工程介质力学强度的分布,在工程检测中常被用来探查混凝土强度、空洞、不密实区等结构缺陷。声波CT具有分辨率高、可靠性好、图像直观的特点,已被越来越广泛地应用于工程结构检测和工程病害诊断中。 混凝土的声波速度可以作为评价混凝土抗压强度与密实度的定量指标。混凝土的波速与混凝土抗压强度有正相关关系,已有大量理论研究和测试对比数据和回归关系。可用于在建桥梁的质量控制和运行桥梁的病害诊断,检测的分辨率可达分米级。可确定低强度的部位、范围、程度;为病害整治和施工质量控制、工艺改进提供依据。 根据预应力桥梁混凝土结构的空间位置,常用的测线布置方式有以下三种,如图1所示。白色点为接收点,黑色点为激发点。 理论及实践都证明,三侧激发一侧接收(即c图 ) 所得反演效果最好 ,射线密度达到要求。所以此次检测过程中测线采用该方式布置。根据预应力桥梁结构的顶板、底板、腹板和隔板空间位置不同,采用适合的测线布置方法。一般检测激发点间距和接收点间距都是25cm。 1.3观测系统完备性评价 观测系统完备是声波CT结果可靠性的基本保障。观测系统的完备性是通过单元的射线密度和射线正交性来衡量的。因而,射线密度和射线正交性就成了表征观测系统完备性的两个重要指标,他们是观测系统可靠性评价的有效方法。为保证声波CT结果的可靠性和分辨率,要求研究区内每个单元体内的射线超过40条,同时要求每个单元体内通过的射线其交角至少有一组大于60°,其交角的正弦值大于0.87。 1.4后期成像 所用软件为TDSoft的《工程CT》,该软件有模块化设计、文件格式要求清晰、处理速度快等优点。软件共有数据输入、射线追踪、速度反演三个主模块和正交性分析一个辅助模块组成。最后通过网格化、成图、白化、导出DXF格式等多个步骤的处理,最终得到混凝土声波CT波速反演图。 2 声波CT检测混凝土质量在实际工程中的应用 2.1工程介绍 某高速公路连续刚构大桥,其位于半径R=2850m,Ls=300m的左偏圆曲线和缓和曲 线 上 。起点桩号 K79+497,终点桩号为K79+885 ,桥 梁 全 长 388m 。最 大 桥 高 88 .6m,主桥最大墩高 49.0m。主桥上部结构为(75+140+75)m预应力混凝土连续刚构 ,引桥上部结构为30m预应力混凝土连续箱梁,下部结构为空心墩及柱式墩、桩基础。 2.2检测结果分析 采用声波CT反演成像技术对某高速连续刚构大桥0号块左、右腹板2个剖面进行了检测测试。将采集的数据运用CT软件处理,得到混凝土声波CT波速反演图。混凝土质量测试结果一般有两种:混凝土质量较好和混凝土质量一般。 2.2.2 测试结果分析 2:混凝土质量一般, 测试结果:混凝土平均波速为4.70km/s,变异系数为 0.18km/s,表明混凝土质量相对均匀,离散性较大,混凝土密实性一般。但局部存在波速异常区域,距离0号块施工缝8.5m～12.0m,距倒角线0m～2.0m区域和距离0号块施工缝0m～2.5m,距倒角线6.0m～7.0m区域,波速相对较低,对桥梁结构受力有一定影响。通过对波速异常区域进行钻芯验证,。 3 结语 通过对某高速连续刚构大桥混凝土工程混凝土质量的检测,并通过对所检混凝土进行钻芯验证,充分说明了声波CT技术对检测桥梁混凝土质量的准确性和有效性。该技术的成功应用,将有力的推动声波CT成像技术在桥梁混凝土结构无损检测的广泛应用。