ES掃描式?jīng)_擊回波測試系統(tǒng) IES掃描式?jīng)_擊回波測試系統(tǒng)主要應(yīng)用于具備平整測試表面的大型板狀混凝土結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷檢測,并能對測試結(jié)果進(jìn)行二維及三維成像,直觀顯示結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷情況。
IES掃描式?jīng)_擊回波測試系統(tǒng)的詳細(xì)介紹
掃描式?jīng)_擊回波測試系統(tǒng)IES,主要應(yīng)用于具備平整測試表面的大型板狀混凝土結(jié)構(gòu)的厚度
及內(nèi)部缺陷檢測,并能對測試結(jié)果進(jìn)行二維及三維成像,直觀顯示結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷情況。
應(yīng)用范圍:
● 混凝土板、混凝土路面、橋面、飛機(jī)跑道厚度及內(nèi)部缺陷的快速檢測
● 隧洞二襯的厚度、內(nèi)部缺陷的快速檢測
● 橋梁預(yù)應(yīng)力管道灌漿飽滿度情況的快速檢測
儀器組成:
(1)Freedom Data PC 數(shù)據(jù)采集單元
● 高亮度彩色LCD,在強(qiáng)光下和夜晚均可使用
● 內(nèi)置鋰電池可連續(xù)使用8~12小時,也可使用110/220V交流電源或12V直流電源
● 插件式多通道數(shù)據(jù)采集模塊,可跟不同傳感器組合形成多種測試系統(tǒng)
● 防震、防水設(shè)計,適合現(xiàn)場惡劣環(huán)境
● 10/100MB LAN、USB、CRT,串/并口
● 模擬/數(shù)字16通道PCI數(shù)據(jù)采集卡
● 120GB硬盤及外置DVD-RW
● National Instruments short-form PCI 16位A/D卡
● 采樣率:每個通道1M/秒,16通道可同樣按此速率采樣
● 增益范圍:×1至×8000標(biāo)準(zhǔn)
● 頻率范圍:DC-500000Hz
(2)IE Scanner掃描式?jīng)_擊接收單元
● 內(nèi)置螺線管沖擊器
● 帶有6個位移傳感器的滾動傳感器測試輪
● 一體化的沖擊器單元及接收器單元,使得測試非常快捷
● 帶有微型麥克風(fēng),方便通過聲音辨析淺的缺陷
● 帶有1.5米長可調(diào)節(jié)延長桿,非常便于地面和頂面測試
儀器技術(shù)規(guī)格:
● 測試厚度范圍:9~100cm;
● 測試精度:2%(需標(biāo)定出準(zhǔn)確波速并測試平整密實(shí)的混凝土板結(jié)構(gòu));
● 測試速度:慢速步行的速率;
● 滾動傳感器,每隔1英寸進(jìn)行一次測量;
技術(shù)優(yōu)勢:
● 測試時不需要耦合劑;
● 測試時只需要一個測試面;
● 測試時不受鋼筋影響;
● 測試效率很高,一小時可有3000個點(diǎn)的測試數(shù)據(jù);
● 對表面有油漆或粘結(jié)良好的瓷片,同樣可以測試;
● 對板厚度或內(nèi)部缺陷可進(jìn)行三維成像,更直觀顯示缺陷
沖擊回波的測試原理
如下圖所示:用小錘或沖擊器作為激振源在混凝土表面敲擊產(chǎn)生壓縮波,然后用放置在沖擊器附近的接收傳感器接收從結(jié)構(gòu)底面或者缺陷處反射回來的壓縮波。在已知壓縮波波速的情況下,經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換及分析處理來計算混凝土的厚度、探測內(nèi)部的孔洞、裂隙、剝離等缺陷。沖擊回波測試厚度方法符合美國ASTM Standard C1383-2002規(guī)范,另外,美國混凝土協(xié)會ACI也把沖擊回波方法列為確定孔洞、蜂窩、裂縫、分層等缺陷的方法之一(ACI 228.2R-98)。
接收器接收到反射波后,通過快速傅立葉轉(zhuǎn)換把時間域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù),然后確定回波的頻率峰值f,計算結(jié)構(gòu)的厚度和缺陷D=(b*Vp)/2f(其中b是形狀系數(shù),對板/墻來說是0.96,對于梁和柱該值更小,根據(jù)厚度和寬度的比值確定,Vp是壓縮波波速。)如右圖所示:
IES 掃描式?jīng)_擊回波方法相對于普通IE 單點(diǎn)沖擊回波方法的優(yōu)點(diǎn)
1. IES 方法采用滾動傳感器技術(shù),每一小時可測2000-3000 個點(diǎn),可進(jìn)行大面積普查檢測,極大地提高了檢測效率。而普通的IE 系統(tǒng)每小時僅可測30-60 個點(diǎn),只能用于測試較小,非常關(guān)鍵的部位。
2. IES 方法可沿直線以一英寸的間隔進(jìn)行快速測試,多條測試線組成的所測數(shù)據(jù)經(jīng)軟件處理可快速形成三維圖像,直觀顯示結(jié)構(gòu)的厚度變化以及缺陷位置及程度。普通IE方法要做到三維成像非常困難,只能通過EXCEL 等形成一些簡單的厚度變化圖。
案例分析
1、鐵路T梁案例
在中鐵某局預(yù)制梁廠,預(yù)制T 梁設(shè)計跨度為50m,梁高2m,腹板厚度20cm。
混凝土強(qiáng)度等級采用C55;縱向預(yù)應(yīng)力筋采用抗拉強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa 的鋼絞線,張拉錨固體系采用群錨體系;預(yù)應(yīng)力管道采用抽拔F 85mm金屬管形成,內(nèi)壓M40水泥凈漿。
比對方法:分別在三片梁(灌漿7 天、28天和未灌漿)的同樣位置,規(guī)劃一樣大小的區(qū)域,
用IES掃描式?jīng)_擊回波測試系統(tǒng)進(jìn)行測試;
目的:比對灌漿前后的測試效果。
規(guī)劃好要測試的腹面部位后,畫出1.1x 1 米測試范圍,并每隔10厘米標(biāo)出每條測線。這個測試范圍包含三條預(yù)應(yīng)力管。如左圖所示。
測試效果分析:
(1) 未進(jìn)行灌漿的T梁腹板,單條測線實(shí)測厚度值圖形
在左邊的厚度圖里,在三條管道的位置,計算厚度明顯變大,達(dá)到25cm左右。其他位置的厚度大概在20cm左右,與腹板的實(shí)際厚度相符。
已灌漿7天的T梁腹板,單條測線實(shí)測厚度值圖形
我們看到,在管道位置,由于只有七天齡期,管道內(nèi)凈漿強(qiáng)度估計只有M30左右,強(qiáng)度沒有管道外混凝土腹板強(qiáng)度高,所以測出來的計算厚度偏大,只有22cm左右,沒有空管那么明顯。管道外的腹板測出來的厚度大概在20cm左右,與腹板的實(shí)際厚度相符。
(3)已灌漿28天的T梁腹板,單條測線的實(shí)測厚度數(shù)值圖形
我們可以非常清楚的看到,沿著測線方法,所有的測點(diǎn)基本都在一條直線上,計算厚度都在19.8~21cm之間,與T梁腹板的厚度相符。管道內(nèi)部的凈漿強(qiáng)度已足夠,灌漿效果非常好。
三維成像效果:
把所有測線數(shù)據(jù)用IES軟件進(jìn)行三維成像處理,效果圖如下:
從管道未灌漿的T梁腹板和管道已灌漿7天的T梁腹板的IES測試數(shù)據(jù)三維圖可以看出,厚度值的變化基本上反映了測線位置預(yù)應(yīng)力管的具*置和梁厚度的實(shí)際情況。在3D圖以及俯視圖上,可以清晰看出紅色的預(yù)應(yīng)力管的具*置以及走向。而管道灌漿已28天的T梁(抽拔棒形成管道)的三維圖,基本看不出來管道的位置和走向。三種情況比較起來,未灌漿孔道明顯,已灌漿7天次之,灌漿時間已達(dá)28天的基本看不出來。
2、公路預(yù)制梯型箱梁檢測案例:
梯型箱梁梁高1.2m,腹板高度為0.8m,梁長30m。測試箱梁出漿口的位置的灌漿情況,測試區(qū)域?yàn)椋洪L2m,寬0.8m的矩形區(qū)域,如圖所示,測試順序從左到右,共掃描測試了21條由下自上的測線。
從出漿口測試區(qū)域范圍的3D及正視圖中,可以明顯的看出,箱梁內(nèi)的三條預(yù)應(yīng)力管道的走向以及灌漿的情況。其中二條管道的開始位置可能存在灌漿不密實(shí)區(qū)域。為了對其懷疑區(qū)域進(jìn)行確認(rèn),縮小測試范圍加密測線間距,進(jìn)一步確定缺陷的位置和大小。測線布置為:0.5m×0.5m的區(qū)域進(jìn)行測試,每隔5cm掃描一條測線,從左到右,從上到下,共掃描10條測線 ,測試得到的結(jié)果圖,如圖所示:
從上圖可以看出,在縮小測試區(qū)域并加密測線的區(qū)域內(nèi),在0.3米高度,橫向坐標(biāo)5~37cm區(qū)域的管道處厚度確實(shí)明顯增大,預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)灌漿存在不密實(shí)的情況。為了進(jìn)一步證實(shí)IES掃描式?jīng)_擊回波測試得到的結(jié)果,在測試得到的缺陷的位置,鑿開混凝土,露出管道內(nèi)的灌漿情況,在三維圖顯示缺陷的位置,鋼筋束已經(jīng)腐蝕生銹,管內(nèi)只在底部有少量的灌漿,其他部位均沒有漿體包裹,存在壓漿嚴(yán)重不密實(shí)那個。如下圖所示 :
總結(jié):
1、掃描式?jīng)_擊回波方法可以快速準(zhǔn)確的測試板狀混凝土結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷情況;
2、掃描式?jīng)_擊回波方法可以測試預(yù)應(yīng)力管道壓漿飽滿度情況,并能通過三維圖只管顯示缺陷所在的位置。
3、掃描式?jīng)_擊回波方法要求測試表面盡可能平整光滑,蜂窩麻面會影響沖擊器敲擊結(jié)構(gòu)表面,并且影響接收傳感器很好的接收回波信號,造成數(shù)據(jù)失真。