沥青混凝土路面表面裂缝的超声波检测技术
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混凝土中使用超声波检测裂缝的方法
混凝土中使用超声波检测裂缝的方法一、前言混凝土是我们建筑中常用的材料，但长期使用后会出现裂缝，这会影响混凝土的强度和稳定性。
因此，混凝土结构的检测和维护变得非常重要。
超声波检测作为一种非破坏性检测方法，已经广泛应用于混凝土结构的检测中。
在本文中，我们将详细介绍超声波检测裂缝的方法。
二、超声波检测混凝土中裂缝的原理混凝土是一种均质材料，它的声波传播速度与密度和弹性模量有关。
当混凝土中存在裂缝时，声波的传播速度会受到影响，其传播路径也会发生变化。
因此，通过测量声波传播速度和路径，可以检测混凝土中的裂缝。
三、超声波检测混凝土中裂缝的步骤1. 准备工作超声波检测需要专用的仪器，包括超声波探头、发生器、接收器等。
在进行检测前，需要对仪器进行校准，确保其精度和准确性。
2. 选择检测位置根据需要检测的混凝土结构的不同部位，选择合适的位置进行检测。
通常选择混凝土表面附近的位置，或者在混凝土结构的内部进行检测。
3. 超声波探头的安装将超声波探头安装到需要检测的位置上，确保其与混凝土表面垂直，并保持一定的距离。
探头的位置和角度需要根据具体情况进行调整，以确保可以获得最佳的检测结果。
4. 发生器和接收器的设置设置发生器和接收器的参数，包括发射频率、接收灵敏度等，以确保可以获得清晰的信号。
5. 进行检测启动仪器，将超声波发射到混凝土结构中。
当声波遇到裂缝时，其传播路径和速度会发生变化，从而产生反射。
接收器可以检测到这些反射信号，并将其转换为数字信号。
通过分析这些信号，可以确定裂缝的位置、大小和形状。
6. 分析数据将检测得到的数据进行分析和处理，确定混凝土结构中的裂缝位置和大小。
根据检测结果，可以采取相应的维修措施，以保证混凝土结构的强度和稳定性。
四、超声波检测混凝土中裂缝的注意事项1. 仪器的校准和维护非常重要，需要定期检查和维修，以确保其精度和准确性。
2. 在进行检测前，需要对混凝土结构进行清洁和处理，以确保能够获得清晰的信号。
利用超声波技术检测混凝土结构构件裂缝
利用超声波技术检测混凝土结构构件裂缝一、背景介绍混凝土结构构件裂缝是混凝土结构中最常见的缺陷之一，对混凝土结构的稳定性和使用寿命都会产生严重影响。
因此，对混凝土结构构件裂缝进行及时检测和处理具有重要意义。
超声波技术作为一种非破坏性检测方法，已经被广泛应用于混凝土结构构件裂缝的检测。
二、超声波技术原理超声波技术是利用超声波在材料中的传播速度和反射特性来检测材料内部缺陷的一种非破坏性检测方法。
在混凝土结构中，超声波的传播速度和反射特性与混凝土的物理性质和结构有关。
当超声波遇到混凝土结构内的裂缝时，会发生反射和衍射，从而形成特定的声波图像。
通过对声波图像的分析，可以判断混凝土结构中裂缝的位置、数量和大小等信息。
三、超声波检测混凝土结构构件裂缝的步骤1.准备工作在进行超声波检测前，需要先进行准备工作。
首先需要确定检测的混凝土结构构件的类型、尺寸和厚度等信息。
然后需要选择合适的检测设备和探头，并进行设备的校准和调试。
2.检测表面处理混凝土结构构件表面的粗糙度和杂质等因素会影响超声波的传播和反射，因此需要对表面进行处理。
通常采用打磨、刷洗等方法，使表面光滑、干净、平整。
3.探头放置和扫描根据混凝土结构构件的形状和裂缝的位置，选择合适的探头并放置在检测区域。
然后启动设备进行扫描。
通常采用网格扫描方式，即将检测区域分成若干个网格，逐个进行扫描。
4.数据采集和分析设备会自动采集数据并生成声波图像和数据报告。
根据声波图像和数据报告，可以分析混凝土结构中裂缝的位置、数量和大小等信息。
通常采用阈值分析、颜色映射等方法，对声波图像进行处理和分析。
5.判断和处理根据分析结果，判断混凝土结构中裂缝的严重程度和对结构的影响。
如果裂缝较小，可以采取填充、抹灰等方法进行处理。
如果裂缝较大，需要进行加固、加筋等方法进行处理。
四、超声波检测混凝土结构构件裂缝的注意事项1.探头放置和扫描的精度和密度要求高，避免漏检或误检。
2.检测时要注意保持探头和检测区域的接触状态，避免空气层的影响。
超声波检测混凝土裂缝深度
江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院
JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE
（2）数字式 ）
接收信号转化为离散数字量，具有采集、 接收信号转化为离散数字量，具有采集、储存数字信号 、测读声学参数和对数字信号处理的智能化功能。 测读声学参数和对数字信号处理的智能化功能。 现有： （ ） 现有：RS-ST01D（P）便携式超声波非破损数字显示测 试仪； 数字超声波探伤仪； 试仪；HUD30数字超声波探伤仪；CTS-2000数字超声波探 数字超声波探伤仪 数字超声波探 伤仪； 伤仪； USN-15型数字超声波探伤仪；EPOCH-4型数字超 型数字超声波探伤仪； 型 声波探伤仪； 型便携式数字超声波探伤仪等 声波探伤仪；KM-180型便携式数字超声波探伤仪等。 型便携式数字超声波探伤仪
四、局限性
1.被测裂缝中不得有积水或泥浆等； 被测裂缝中不得有积水或泥浆等； 被测裂缝中不得有积水或泥浆等 2.被测混凝土的均匀性对结果影响很大，均匀性差或混凝土 被测混凝土的均匀性对结果影响 内存在缺陷可能导致结果误差较大甚至得出错误结果； 内存在缺陷可能导致结果误差较大甚至得出错误结果； 3.测试过程对操作者有较高要求，要有熟练的经验和理论 测试过程对操作者有较高要求， 测试过程对操作者有较高要求 基础； 基础； 4.对换能器与混凝土的接触面要求较高，常采用耦合剂， 对换能器与混凝土的接触面要求较高，常采用耦合剂， 对换能器与混凝土的接触面要求较高 如有不平和麻面时需进行打磨。 如有不平和麻面时需进行打磨。
江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院
JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE
如难于发现首波反相，则以不同测距按 式和(3.2)式 如难于发现首波反相，则以不同测距按(3.1)式和 式和 式
精选土木工程检测技术超声法检测混凝土缺陷
2 超声法检测混凝土缺陷
1）基本原理超声法检测混凝土缺陷的基本原理就是，通过超声波在混凝土中传播后发生的波形变化、利用声时、频率、波幅等参数的特征，来综合分析判断其内部状况。超声波在混凝土中由于受到石子、气孔、微裂缝、钢筋等影响，会产生散射、绕射等过程，致使其传播方向改变(非直线传播)，但由于测量时主要取首波，因此基本上还是认为在正常混凝土中，超声波沿近似直线的路径传播。当遇到缺陷时则绕射是主要的，因此导致了声速及波幅、频率均下降，波形产生畸变。在对缺陷进行定位时，也是以超声在混凝土中的直线传播为假设前图中t1、t2、t3、t4、t5分别是接收波第一个周期的声时，t1为首波声时，t2为1/4周期声时，t3为半周期声时，t4为3/4周期声时，t5为一周期声时，通过测量这些声时差，可以初步估算接收信号的频率(精确计算需要进行频谱分析)。正常混凝土特征波形的大致特点为：①首波前沿较陡；②首波幅度较高；③波形比较饱满，接近于正弦波，随着绕射波的到达，后续波的幅度越来越大；④频率较高，接近于发射波频率(一般为换能器频率，混凝土检测采用的超声波频率一般在50～300kHz)；⑤通过声时计算得到的声速一般在4000～5000m/s。
2）裂缝双面斜测单面平测法的前提条件是超声波绕过裂缝尖端传播。当裂缝尖端存在水分、尘土颗粒等杂质时，或者裂缝局部被水分、尘土颗粒等填充时，会成为超声传播的通道，因此导致深度测试的误差(使裂缝深度偏小)。因此，当结构具有两个相互平行的可测面时，优先选择双面斜测法。如下图所示。
根据波幅、声时和主频的突变来判定超声波是否穿过裂缝传播，可以判断裂缝是否贯通截面。
1 混凝土缺陷的特征波形
声时、幅度、频率等，都是表征混凝土质量的超声参数检测时主要测试参数是声时，原因如下：相对幅度、频率而言，混凝土的声速不易受换能器性质、耦合状态等因素的干扰。超声幅度除了与超声波在混凝土中的衰减有关外，还与换能器与混凝土测试面之间的耦合状况有关。另外测试时耦合作用力的细微变化都足以造成首波幅度的大大波动，而测试人员按压换能器的压力大小在测试过程难以保证统一。频率则与换能器频率相关，同时存在检测较繁琐等原因，因此一般不单独将频率作为主要参数。但是，首波幅度、频率与声时综合起来，则称为超声波的波形，又是判断混凝土质量的主要依据。
1）基本原理超声法检测混凝土缺陷的基本原理就是，通过超声波在混凝土中传播后发生的波形变化、利用声时、频率、波幅等参数的特征，来综合分析判断其内部状况。超声波在混凝土中由于受到石子、气孔、微裂缝、钢筋等影响，会产生散射、绕射等过程，致使其传播方向改变(非直线传播)，但由于测量时主要取首波，因此基本上还是认为在正常混凝土中，超声波沿近似直线的路径传播。当遇到缺陷时则绕射是主要的，因此导致了声速及波幅、频率均下降，波形产生畸变。在对缺陷进行定位时，也是以超声在混凝土中的直线传播为假设前图中t1、t2、t3、t4、t5分别是接收波第一个周期的声时，t1为首波声时，t2为1/4周期声时，t3为半周期声时，t4为3/4周期声时，t5为一周期声时，通过测量这些声时差，可以初步估算接收信号的频率(精确计算需要进行频谱分析)。正常混凝土特征波形的大致特点为：①首波前沿较陡；②首波幅度较高；③波形比较饱满，接近于正弦波，随着绕射波的到达，后续波的幅度越来越大；④频率较高，接近于发射波频率(一般为换能器频率，混凝土检测采用的超声波频率一般在50～300kHz)；⑤通过声时计算得到的声速一般在4000～5000m/s。
2）裂缝双面斜测单面平测法的前提条件是超声波绕过裂缝尖端传播。当裂缝尖端存在水分、尘土颗粒等杂质时，或者裂缝局部被水分、尘土颗粒等填充时，会成为超声传播的通道，因此导致深度测试的误差(使裂缝深度偏小)。因此，当结构具有两个相互平行的可测面时，优先选择双面斜测法。如下图所示。
根据波幅、声时和主频的突变来判定超声波是否穿过裂缝传播，可以判断裂缝是否贯通截面。
1 混凝土缺陷的特征波形
声时、幅度、频率等，都是表征混凝土质量的超声参数检测时主要测试参数是声时，原因如下：相对幅度、频率而言，混凝土的声速不易受换能器性质、耦合状态等因素的干扰。超声幅度除了与超声波在混凝土中的衰减有关外，还与换能器与混凝土测试面之间的耦合状况有关。另外测试时耦合作用力的细微变化都足以造成首波幅度的大大波动，而测试人员按压换能器的压力大小在测试过程难以保证统一。频率则与换能器频率相关，同时存在检测较繁琐等原因，因此一般不单独将频率作为主要参数。但是，首波幅度、频率与声时综合起来，则称为超声波的波形，又是判断混凝土质量的主要依据。
基于超声波的混凝土裂缝检测方法
基于超声波的混凝土裂缝检测方法一、绪论混凝土是一种常见的建筑材料，但随着时间的推移和外界环境的影响，混凝土表面会出现裂缝，使得混凝土的强度和耐久性降低，因此混凝土裂缝的检测和修补对于保障建筑的安全和延长使用寿命具有重要意义。
超声波作为一种无损检测技术，可以有效地检测混凝土裂缝，本文将介绍一种基于超声波的混凝土裂缝检测方法。
二、超声波的基本原理超声波是指频率大于20kHz的机械波，是一种高频声波。
超声波在固体材料中传播时会发生多次反射和折射，这种反射和折射会受到材料的密度、声速、声阻抗等因素的影响。
因此，通过分析超声波在材料中的传播和反射情况，可以判断材料内部的结构和缺陷。
三、超声波在混凝土中的应用混凝土是一种多孔材料，其内部存在着许多空隙和裂缝，这些缺陷会影响混凝土的强度和耐久性。
超声波在混凝土中的传播速度和反射特性受到混凝土的密度、含水量、弹性模量等因素的影响，因此可以通过超声波检测混凝土内部的缺陷和裂缝。
四、超声波混凝土裂缝检测方法1. 实验器材超声波检测仪、混凝土样品、液体耦合剂、标尺、笔记本电脑。
2. 实验步骤（1）制备混凝土样品：将混凝土制成正方形样品，大小为10cm×10cm×10cm。
（2）将液体耦合剂均匀地涂在混凝土样品的表面上。
（3）将超声波检测仪的探头放在混凝土样品的表面上，调整探头和样品的距离，使其紧密贴合。
（4）启动超声波检测仪，开始检测混凝土样品内部的裂缝和缺陷。
在检测过程中，可以通过软件对数据进行实时监测和分析。
（5）检测结束后，将数据保存到电脑中，并根据数据分析结果判断混凝土样品内部的裂缝和缺陷情况。
五、结论通过基于超声波的混凝土裂缝检测方法，可以快速、准确地检测混凝土内部的裂缝和缺陷，为混凝土的修补和保养提供了依据。
同时，该方法具有无损检测、操作简便、数据可靠等优点，可以广泛应用于混凝土结构的检测和评估。
混凝土裂缝深度超声波检测方法(完整)
混凝土裂缝深度超声波检测方法林维正1 原来裂缝深度检测方法对混凝土浅裂缝深度（50cm以下）超声法检测主要有以下几种方法，如图1所示的t c－t0法，图2所示的英国标准BS－4408法等，“测缺规程”推荐使用t c－t0法[2，3]。
上述方法中，声通路测距BS－4408法以二换能器的边到边计算，而t c－t0法则以二换能器的中到中计算，实际上声通路既不是二换能器的边到边距离，也不是中到中距离，“测缺规程”中介绍了以平测“时距”坐标图中L轴的截矩，即直线议程回归系数的常数项作为修正值，修正后的测距提高了t c－t0法测试精度，但增加了检测工作量，实际操作较麻烦，且复测时，往往由于二换能器的耦合状态程度及其间距的变化，使检测结果重复性不良。
应用BS－4408法时，当二换能器跨缝间距为60cm，发射换能器声能在裂缝处产生很大衰减，绕过裂缝传播到接收换能器的超声信号已很微弱，因此日本国提出了“修改BS－4408法”方案，此方案将换能器到裂缝的距离改为a1＜10cm，这样就使二换能器跨缝最大间距缩短在40cm以内。
“测缺规程”的条文说明部分（表4.2.1）中，当边－边平测距离为20.25cm时，按t c－t0法计算的误差较大，表4.2.1中检测精度较高的数据处理判定值为舍弃了该两组数据后的平均值。
条文说明第4.3.1条仅作了关于舍弃Lˊ＜d c数据的提示，实际上当二换能器测距小于裂缝深度时，超声波接收波形产生了严重畸变，导致声时测读困难，这就是造成较大误差的直接原因。
表4.2.1中未知数t c－t0法在现场检测中对错误测读数值的取舍是一个不易处理的问题。
“测缺规程”的条文说明第4.1.3条指出：当钢管穿过裂缝而又靠近换能器时，钢管将使声信号“短路”，读取的声时不反映裂缝深度，因此换能器的连线应避开主钢管一定距离a，a 应使绕裂缝而过的信号先于经钢管“短路”的信号到达接收换能器，按一般的钢管混凝土及探测距离L计算，a应大于等于1.5倍的裂缝深度。
混凝土路面超声波检测标准
混凝土路面超声波检测标准一、前言混凝土路面是公路交通的重要组成部分，其质量直接关系到公路交通的安全和畅通。
路面的状况评估是路面养护和改造的前提，而超声波检测是路面状况评估的一种重要手段。
本标准旨在规范混凝土路面超声波检测的技术要求、检测方法、数据处理和结果评定等方面，提高混凝土路面超声波检测的准确性和可靠性，为路面状况评估提供科学依据。
二、术语和定义2.1 超声波检测：用超声波技术对混凝土路面进行非破坏性检测。
2.2 超声波传感器：用于发射和接收超声波信号的检测设备。
2.3 路面结构：指路面的整体结构，包括路面表层、底基层和下部结构。
2.4 路面层位：指路面结构中的各层次，包括路面表层、底基层和下部结构的各层。
2.5 路面状况评估：对混凝土路面进行状况评估，包括路面病害、路面结构、路面质量和路面功能等方面的评估。
三、技术要求3.1 超声波检测应在路面表层干燥、无雨、无积水、无结冰的情况下进行。
3.2 超声波检测应在路面交通量较小的时段进行，以避免交通噪声对检测结果的影响。
3.3 超声波传感器应保持垂直于路面，并与路面保持充分接触，以确保检测信号的准确性。
3.4 超声波检测应设置一定的检测间距和检测线路，以确保检测覆盖全面，并避免重复检测。
3.5 超声波检测应进行多次检测，以确保检测结果的稳定性和准确性。
3.6 超声波检测应在同一路面结构的多个层位进行，以获取路面结构的完整信息。
四、检测方法4.1 超声波检测应采用直接波法进行。
4.2 超声波检测应采用单点测量和扫描测量相结合的方式进行，以获取更全面的信息。
4.3 单点测量应选择路面结构中的关键位置进行，如路面表层和底基层的交界处、下部结构的基层和路基的交界处等。
4.4 扫描测量应选择路面结构中的典型区域进行，以获取路面结构的整体信息。
五、数据处理5.1 超声波检测数据应进行初步处理，包括数据滤波、增益控制和去除干扰等。
5.2 超声波检测数据应进行二次处理，包括数据拟合、反演和分析等。
混凝土中使用超声波检测裂缝的方法
混凝土中使用超声波检测裂缝的方法混凝土是一种常见的建筑材料，由于其具有良好的耐久性和承重能力，因此在建筑工程中得到广泛应用。
然而，随着时间的推移和外界条件的变化，混凝土结构可能会出现裂缝，这会对建筑的安全性和稳定性产生严重的影响。
为了及时发现和修复混凝土结构中的裂缝，超声波检测技术成为了一种十分有效的手段。
本文将介绍如何使用超声波检测混凝土中的裂缝。
一、超声波检测原理超声波检测是一种基于声波的无损检测技术，其原理是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷。
当超声波传播到材料中的缺陷或边界时，会产生反射、折射和散射等现象，这些现象可以被接收器接收到并转换成电信号，进而形成图像或数据，用于分析和判断材料的质量或结构。
二、超声波检测设备超声波检测设备主要由发射器、接收器、控制器和显示器等部分组成。
其中，发射器用于产生超声波信号，接收器用于接收信号并将其转换成电信号，控制器用于控制发射和接收的时间和方式，显示器用于显示检测结果。
三、超声波检测步骤超声波检测混凝土中的裂缝主要分为以下几个步骤：1. 准备工作在进行超声波检测前，需要对被测混凝土结构进行准备工作。
首先，清理被测表面，去除表面的杂物和污物，保证被测表面干净、光滑，便于超声波的传播和接收。
其次，选择适当的探头和检测模式，根据被测混凝土结构的厚度和形状以及需要检测的缺陷类型来确定探头的频率、形状和工作模式。
2. 发射超声波信号将探头放置在被测表面上，按下发射信号的按钮，发射超声波信号。
超声波信号会在混凝土结构中传播，并在遇到裂缝或缺陷时产生反射、折射和散射等现象。
3. 接收反射信号超声波信号在混凝土中传播时，会产生反射信号，这些信号会被接收器接收到并转换成电信号。
接收器可以根据不同的信号强度和时间来判断混凝土结构中是否存在裂缝或缺陷。
4. 处理信号数据接收到的信号数据可以通过控制器进行处理和分析，将其转换成图像或数据，用于判断混凝土结构中的裂缝位置、长度和宽度等参数。
超声波检测混凝土裂缝的方式
超声波检测混凝土裂缝的方式目前超声波技术被广泛应用于各种工程的质量检测上。
超声波检测是混凝土非破损检测技术中的一个重要方面，特别是在检测混凝土内部缺陷与匀质性等方面非常有效。
阐述超声波检测混凝土裂缝的原理与意义，介绍该方法涉及的主要声学参数和常用方法，并讨论超声波检测技术的发展趋势。
标签：超声波检测；混凝土结构；裂缝；工程质量混凝土结构由于各种原因普遍存在裂缝。
裂缝的出现会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，同时也会引起钢筋的锈蚀和混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。
因此，要对裂缝制定合理的检测方案，判定裂缝的性质，确定裂缝的危害性及制定相应的补救措施。
应用超声波检测混凝土裂缝是重要的混凝土结构无损检测方法之一。
超声波检测是20世纪60年代发展起来的一种非破损性检测，其利用超声波传播速度及回弹值同混凝土抗压强度之间的相互联系来反映混凝土的抗压强度，并且可以利用超声波在混凝土中传播的时间（声时）和波幅值、频率值的变化来计算裂缝深度、确定内部裂缝的位置。
该方法具有操作简单、快捷准确、费用低廉等优点，在混凝土工程中得到广泛的应用。
1超声波单面平测法检测原理和方法1.1超声波单面平测法检测基本原理将电—声换能器接触在混凝土表面，由发射换能器发射的超声波被接收换能器接收，超声波在混凝土中遇到裂缝时将产生绕射、反射和衰减。
根据声时、波幅等参数变化，通过回归分析，由此判别和计算裂缝深度大小。
1.2超声波单面平测检测方法当结构的裂缝部位有一个可测表面估计裂缝深度又不大于500mm时，可采用单面平测法。
平测时应在裂缝的被测部位以不同的测距按跨缝和不跨缝布置测点，布置测点时应用钢筋混凝土雷达定位仪确定裂缝检测区域的钢筋位置，避开钢筋的影响进行检测，其检测步骤如下：1）将T，R换能器置于裂缝附近同一侧，分别测量两个换能器内边缘间距li’=100mm，150mm，200mm，250mm……的声时值ti。
市政道路沥青混凝土路面施工过程中超声波技术的应用
市政道路沥青混凝土路面施工过程中超声波技术的应用摘要:市政道路沥青混凝土路面施工过程中混合料拌制、摊铺以及碾压等环节施工符合规范，才能保证市政道路工程施工的快速、有序推进，保证沥青混凝土路面的高强度、抗滑性、防透水性等优势的充分发挥。
本文探究了超声波技术在沥青路面施工与质量检测中的应用。
关键词：超声波技术;沥青路面施工;质量检测引言沥青混凝土是建设高等级公路路面常用的结构层，具有表面平整没有接缝，行车舒适性好，路面耐磨性能好等特点，因而关于沥青混凝土道路施工与质量检测的技术是当今市政道路工程施工中比较重要的技术。
市政道路工程的施工环境往往十分复杂，施工路线障碍多，如地下管网设施和地上的架空线杆等，这些障碍的处理难度高、费事费力费财。
市政道路工程施工涉及沿线居民、商户，也涉及街道、绿化、通信、供电等众多单位，施工前需保证与各单位做好沟通，前期勘察、工程设计以及施工方案制定充分。
超声波技术作为常用的一种无损检测技术，在市政道路工程中应用，可以提升沥青路面的施工质量与施工水平。
1沥青混凝土路面施工质量检测方法沥青混凝土大量用于高等级公路的面层，其质量的检测与管理也相当重要。
以往经常采用钻芯取样的方法检测路面结构的强度和厚度等指标，这种方法会对路面造成破坏，检测成本高、效率低。
随着无损检测技术的发展与应用，使沥青混凝土路面施工过程中质量检测与控制更加方便高效，常用的无损检测方法有无核密度仪法、CT射线法、探地雷达法以及超声波检测法。
超声波是指质点振动频率超过20kHz的机械波,工作人员可在压电材料两个电极上施加电压,使超声波可以根据电压的正负分布与大小情况,在厚度以及方向上表现出伸缩特性。
根据这一特性,工作人员可在压电材料上增设高频电压,使超声波发生高频伸缩现象。
此时,工作人员可将超声波施加到被检测构件上,使材料质点出现一系列的振动,从而产生声波并在材料内传播。
超声波的接收过程与超声波的发射过程完全相反,当超声波被传送到被检测材料的表面之后,材料表面会出现大小不一的振动现象,促使压电晶片产生伸缩等变化。
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浅谈沥青混凝土路面表面裂缝的超声波检测技术摘要：本文研究了利用超声波检测技术评价沥青混凝土路面裂缝和纵向接缝技术的适用性，并进行了室内试验，具有一定的理论价值和实际意义。
关键词：超声波测试；表面裂缝；自动修正；室内试验
引言
沥青混凝土表面层的开裂是沥青路面的主要损害类型之一。
沥青混凝土开裂可能是因交通荷载的重复作用引起(疲劳裂缝)，或是由于路面温度场的急速波动变化引起(温度裂缝)，或者是这两者的共同作用结果。
过去通常认为，沥青路面的疲劳裂缝起始于沥青层底面，并向表层扩展(从底面向上扩展的裂缝)。
然而，最近的部分理论和试验研究表明：在许多情况下，疲劳裂缝起始于表面，并向下扩展(从表面向下扩展的裂缝)。
温度裂缝通常是由表面向底层扩展。
为了对已开裂沥青路面选定最优处治策略，确定裂缝的开裂程度(部分深度或贯穿性裂缝)非常重要铺筑2.45~4.90 cm的ac保养层或薄层沥青罩面层对于开裂至一定深度的由表面向下扩展的裂缝是一种经济有效的处治方式。
但这种方式，对于贯穿整个面层的任何类型裂缝而言只是一种临时的处治措施。
通常，路面裂缝的调查评价通过目测或钻芯取样进行。
钻芯取样是一种昂贵而具有破坏性的方法，在一个工程中，只能取限定数
量的芯样；而目测调查不能确定裂缝的扩展深度，无法确定基层是否已经发生损害。
因此，需要开发一种简单、经济而非破损的方法用以测定裂缝通过沥青面层的扩展厚度，从而确定不同的处治措施。
传统的评价沥青路面的非破损试验方法用于评价沥青路面裂缝适用性不强。
落锤式弯沉仪测试弯沉对许多参数(如路面结构层厚度和特性等)很敏感，这些参数的变化比表层裂缝的存在与否对fwd 弯沉有更显著的影响，因而fwd无法探测路表浅层裂缝。
探地雷达(gpr)是用于探测评价路面裂缝的准确工具，但gpr测试数据的处理需要特殊的复杂技术。
1铜版刻针接触式(dpc)超声波测试
超声波测试利用高频声波(大于20 khz)来表征材料的特性或其缺陷。
声波由一个压电式换能器产生并发出，经由材料后被接收器接收。
分析接收到的信号，可以得到介质材料的重要信息。
超声波测试被广泛应用于建筑材料，如金属、复合材料以及混凝土的检测中，但迄今为止在路面常规测试和沥青路面的特殊测试中，还没有广泛的应用。
这是缘于在沥青路面表面进行超声波测试较为困难，以及沥青材料中测试结果的复杂性所致。
为了进行可靠的材料超声测试，在声波发送器和介质材料之间必须有很好的声学接触。
传统测试混凝土结构的超声波装置上有一个压板式换能器，就是靠这个压板式发送器上的特殊双向装置实现
混凝土表面和换能器的声学接触。
这种双向接触压板式(cpc)换能器有如下缺点：①试验速度较慢；②粗糙表面和曲面上测量结果的重现性很低；③换能器和传感器之间信号的测试可能存在错误，而这一错误可能导致错误的试验结论。
上述问题可以通过采用铜版刻针接触式(dpc)超声波测试装置，以dpc式换能器代替cpc式换能器来解决。
dcp可以用于任何表面，其测试过程采用“轻型接触”方式进行。
dcp式换能器的概念是由前苏联学者于20年前提出的，并经过多年的原型设备研究确定了其耐用性。
最近，这种采用dpc换能器的超声波测试装置开始应用于商业。
本研究中采用的装置是由声控系统公司生产的uk1401。
测试仪是由一个液晶显示器和两个内置的带圆锥形保护的超声换能器组
成的电子装置；探针被固定在该装置侧向边缘，相距15 cm，每个探针都可以作为接收器或转送器，超声波实际工作频率为70 khz。
该装置通过测试声波在两个换能器之间的传播时间自动计算出波速，并通过液晶显示器显示该装置易于操作、自动调整，可适应测试目标的材料和表面特性，以及探针和测试目标间接触压力的大小；体积小(18.1 cm×6.5 cm×3.1 cm)、重量轻(0.4 kg)，便于携带。
2自动修正超声测试技术
沥青材料是一种较难利用超声测试的材料，其粘弹性使测试结
果随频率的变化而变化；温度也对沥青材料的刚度和声学特性有显著的影响。
然而，在许多实际应用中，利用自动修正超声技术可以克服上述困难。
这项技术被成功地用于评价混凝土结构的裂缝，包括声波在结构开裂与未开裂部分传播的同步测量。
这些声波传播的同步评价可以消除进行初步校准的需要。
当前有很多种类型的自动修正方法，本研究中采用两种：试验1是沿着裂缝的方向并尽量接近裂缝进行测试；试验2是横跨裂缝进行量测；信号传播的速度被量测得到，不同信号的比率可计算得到，同时消除了温度对测试的影响。
uk1401量测的是信号由一个传感器传播到另一个传感器的时间。
探针之间的距离是固定的，通过该装置按式(1)计算得到的信号传播速度，代表了真正的纵向波速。
式中：v表示纵向波在介质中的传播速度；t1表示试验1中信号由一个传感器到另一个的传播时间；l表示两个传感器之间的距离(150 mm)。
然而，如果横跨裂缝进行量测，信号的实际传播距离将大于两个传感器之间的距离(图1)，这反映在通过该仪器计算得到的波速减小上。
（2）
式中：v2表示试验2中纵向波的计算速度；t2表示试验2中信
号由一个传感器到另一个的传播时间。
表面微裂缝的存在对波传播速度没有显著影响，试验2中信号的传播距离l2，可以按下式计算得到：
（3）
显而易见，试验1和试验2中信号传播距离与计算波速之比成反比，即：
(4)
对于表面裂缝而言，波的传播距离是裂缝深度的函数，于是试验2和试验1计算波速比率则是表征裂缝深度的一个合适指标。
3室内试验测量
为验证超声波测试沥青路面表面裂缝技术的可行性，现进行室内试验研究。
利用superpave pg58-28混合料旋转压实仪成型圆柱试件来制备4根沥青混合料梁，尺寸为：长17.15、高6.13、厚1.84 cm。
超声波测试试验在每根梁的顶面进行，记录纵向超声波产生的波速，然后，相继在每根梁上锯制3种不同深度的刻槽，以模拟不同深度(1.5~4.5 cm)的裂缝，并对不同深度刻槽时的试件进行纵向超声波速测试。
表1示出了每组试验测试结果及计算结果。
(1)试验测得的波速范围为1 670~3 460 m/s；
(2)裂缝的存在导致纵向超声波表观速度减小；
(3)各个系列的测试都表现出较高的再现性，变异系数不超过2%，大部分不超过1%。
为了量化表观波速的减小，计算了带刻槽梁的测试平均波速与相应梁刻槽前测试平均波速之比。
计算结果表明，在4根梁的测试结果中，刻槽深度与波速表观降低都表现出较强的相关性；并且除了2#梁最后部分的测试结果外，其他结果中波速降低百分率与刻槽深度都近似为线性关系。
当裂缝深度接近面层厚度时，裂缝深度与速度比率的关系将表现为较强的非线性。
最终，当裂缝扩展到整个层厚时，信号将不能由一个传感器传播到另一个传感器，信号传播的表观波速接近为零。
本研究仅考虑表层微裂缝情况，对于裂缝深度接近层厚的情况，需要进一步研究。
本研究中采用的是较薄(1.84 cm)的试件，对于较厚试件，裂缝深度与速度比率关系可能会有不同。
4结束语
本文提出了利用超声波评价沥青路面裂缝和纵向接缝技术的适用性的研究成果，这项多年来成功应用于混凝土结构的评价技术，可简捷、快速及客观地用于评价沥青路面表面损害。
这项技术的主要优点是它仅应用一个手持式的、使用简单的装置，不需要特殊的准备工作，就可快速地直接读取结果，其自动修正技术无需进行现场校准。
注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。