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混凝土裂缝成因极其检测方法
更新时间:2021-04-10 17:51
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裂缝是混凝土结构中最常见的缺陷或损伤现象,大量的土木工程事故说明,混凝土结构的裂缝会严重影响工程牢固性、负载能力等,带来严重的工程安全隐患,如果不能及时对混凝土裂缝进行维修,必将发生安全隐患,因此,对混凝土裂缝的监测,及时采取养护措施,是保障工程质量安全的基础之一。
1.混凝土裂缝的成因及影晌
    由于裂缝的成因、状态、发展以及在结构中的位置等的不同,对结构的危害性也有很大的的区别。严严重的裂缝可能危害结构的整体性和稳定性,对结构的安全运行产生很大影响。另一方面,也有些裂缝,如表面温度变化或干燥收缩引起的浅裂缝则无大的的影响。根据大量的观测资料,在混凝土结构物中出现的裂缝,大多数在竣工后1-2年内已产生。如果这些裂缝中注入水泥砂浆或者环氧树脂等充填材料,以防内部钢筋锈蚀)和裂缝补强(裂缝表i贴钢板等)都需要在明确裂缝的状态、成因的基础上才能合理、有效地进行。
因此,为了确定裂缝的状态、发展和成因,以及合理评价裂缝对结构物的影响,选择适当的修补方案和时机,掌握其深度与其长度、宽度都是非常重要的。所不同的是,裂缝的深度则试较之长度和宽度测试要困难得多,通常需要采用钻孔取样的方法加以直接测试。但是,钻孔取样的方法除费时费力,对结构也有一定的损害以外,对深裂缝由于取样困难往往难以测试。同时,对于裂缝的发展也难以监测,因此,采用合理的无损检测方法是非常必要的。
2.裂缝检測
    裂缝深度的无损检测方法有多种。根据测试面的条件,可以分为单面平测法、双面斜测法和钻孔对测法。其中,单面平测法适用面最广。然而,目前常用的裂缝深度的无损检测技术大多是从金属材料的裂缝深度检测中发展而来,在应用于混凝土结构中会遇到各种问题,使得测试结果常常较实际深度偏浅很多。标准测试方法包括相位反转法和传播时间差法。这两种方法均采用接收信号的初始部分的特性,为目前较为通用的测试方法
(1) 相位反转法
    当激发的弹性波(包括声波、超声波)信号在混凝土内传播,穿过裂缝时,在裂缝端点处产生衍射,其衍射角与裂缝深度具有一定的几何关系。相位反转法正是根据衍射角与裂缝深度的几何关系,来对裂缝深度进行快速测试的(图1-2)。将激振点与接收点沿裂缝对称配置,从近到远逐步移动。当激振点与裂缝的距离与裂缝深度相近时,接收信号的初始相位发生反转。 

该方法只需移动冲击锤或换能器,确定首波相位反转临界点,就可确定混凝土的裂缝深度。与其他混凝土裂缝深度检测方法相方法有简单直观的特点,有一定的实用价值。
(2) 传播时间差法
    该方法适合混凝土结构物中的开口裂缝。其测试原理是激励产生的弹性波遇到裂缝时,波被直接隔断,并在裂缝端部衍射通过(图1-3)。其通过测试波在有裂缝位置和没有裂缝健全部位传播的时间差来推定裂缝深度的,裂缝深度越大,传播时间差也越长。


(3) 表面波法
    该方法采用冲击弹性波中的瑞利波(表面波的一种)的衰减特性来测试混凝土构造物中的裂缝深度。由于P波和S波在媒体边界面上相互作用而形成,其传播速度比s  一边开回上相互作用而形成,其传播速度比s分,其特性非常适合于探测裂缝的深度。
    瑞利波在媒体表面受冲击所产生的弹性波中,能量最大,信号采集容易,对裂缝更为敏感。瑞利波在传播过程中所发生的几何衰减和材料衰减,可以通过系统补正,而保持其振幅不变。但是,瑞利波在遇到裂缝时,其传播在某种程度上被遮断,在通过裂缝以后波的能量和振幅会减少。因此,根据裂缝前后的波的振幅的变化(振幅比),便可以推算其深度。表面波法示意图见图1-4。


 

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