标准规范下载简介

DB21／T 3215-2019 水运工程混凝土结构冲击弹性波法检测技术规程

5.2.4混凝土厚度结果判定应符合下列规定：

【（公式5.2.3）

混凝土厚度检测结果判

5.3混凝土结构内部缺陷检测

大于30cm。 5.3.2冲击点位置与传感器的间距按本规程5.2.2条规定执行。 5.3.3混凝土结构内部缺陷检测应符合下列要求 1)按本规程附录A进行P波波速的测定浙江省建筑工程施工图文设计文件审查技术指南（2016年7月），所测得波速值作为缺陷深度计算的基本参数 2）冲击持续时间应小于P波往返传播时间，可按下式估算：

格状布置，间距不宜大于30cm。 5.3.2冲击点位置与传感器的间距按本规程5.2.2条规定执行。 医

2）冲击持续时间应 可按下式估算：

式中f一一冲击持续时间（s）； Vp一—混凝土P波波速（m/s）； h。一被测部位混凝土结构内部缺陷预估深度（m）。 3）检测过程中，若某测点测试波形出现异常，应查明原因后复测； 4）对采集的波形进行频谱分析，当所得的振幅谱无明显峰值时，应查明原因或重新选 取冲击器测试；当只有1个峰值时应判定混凝土无缺陷；当有2个及以上的峰值时，应判定 混凝土存在缺陷。

5.3.4检测结果及整理应符合下列规定

5.3.4检测结果及整理应符合下列规定

1）应对振幅谱中各峰值进行分析，给出缺陷振幅值所对应的频率值； 2）混凝土结构内部缺陷深度应按下式计算

式中hc一被测部位混凝土结构内部缺陷深度（m）； f一缺陷振幅峰值所对应的频率值（Hz）； Vp—被测混凝土P波波速（m/s）； B一一结构构件截面的几何形状系数，可取0.80~0.96 3）应根据测试结果所确定的缺陷位置绘制缺陷平面图。

.4.1测点布置应符合下列要求： 1）初步了解裂缝成因，测点的布置应具有代表性； 2）每条裂缝测点布置应不少于3处，宜位于裂缝中部和两端； 3）应避开混凝土表面蜂窝、结构缝位置

4.1测点布置应符合下

5.4.2裂缝深度检测应按下列步骤进行

1）1采用“一发双收”测试方式。接收点应跨缝等距离布置，冲击点与一接收点应置 于裂缝同侧。各点应处在同一直线上，并与裂缝走向正交。如图5.4.2所示。

图5.4.2裂缝深度测定示意图

图5.4.2裂缝深度测定示意图

裂缝深度：d一冲击点与传感器的距离：2 一传感器与裂缝的距离 收点间距、接收点与裂缝间距应大于激发的面波波长，可取1~2倍，

2）冲击点与接收点间距、接收点与裂缝间距应大于激发的面波波长元，可取1~2倍元 元值可按下式估算：

式中t一一冲击持续时间（s）； CR一混凝土面波波速（m/s），估算时可取2000m/s。 3）裂缝深度按下式进行计算：

式中h一 裂缝深度（m） 一一常数，宜通过标定得出： 一裂缝后/裂缝前的振幅比（须经几何衰减修正）。 5.4.3裂缝深度检测结果h应不大于1.3倍面波波长入，否则应更换冲击器的型号重新测试。

5.5混凝土结合面质量检测

5.5.1测区、测点的布置可参照5.2条中的相关规定执行。 5.5.2冲击点位置与传感器的间距按本规程5.2.2条规定执行。 5.5.3测试混凝土结合面质量时，测试面宜平行于结合面。 5.5.4混凝土结合面质量检测应按照本规程5.3.3条规定执行， 5.5.5混凝土结合面质量检测结果的处理可参照本规程5.3.4条规定执行。

5.1检测原始记录宜按本规程附录C填写，检测记录应包括工程名称、结构名称、测线和 则点编号及其位置、测点布置图、检测方法、检测数据、有关图形图谱、检测及记录人员签 字、检测日期等。当检测中出现可疑现象时，应标注于简图中。V 2报告编制方式参照《公路水运试验检测数据报告编制导则》JT/T828。 .3检测报告宜包括下列内容： 1）工程建筑概况，工程名称及规模，结构类型及外观描述； 2）委托单位名称，任务来源和检测目的； 3）工程设计单位、施工单位及监理单位名称； 4）检测规程，检测项目和数量，检测方法

5）检验仪器设备型号、特性参数、检定情况； 6）检测布置图，必要的工程照片； 7）检测结果，包括整理后的数据和图表及需要说明的事项； 8）检测结论； 9）相关人员签字，报告完成日期

A.1用于测试混凝土P波波速的构件，应与被测结构构件的技术参数基本一致。 A.2可直接测量构件厚度值，或可采用钻孔获取被测构件（区域）厚度H时，采用一个接收 传感器进行测试，具体步骤如下： a）获取构件被测区域的实际厚度值； b）用接收传感器在平整混凝土表面进行检测，观察数据采集系统中时域图和振幅谱图 的波形变动情况，当出现与厚度值H对应的一个有效波形的振幅谱且只有单主峰值时，读取 频域曲线图中主频率峰值f； c）采用下式计算混凝土P波波速值：

A.1用于测试混凝土P波波速的构件，应与被测结构构件的技术参数基本一致。 A.2可直接测量构件厚度值，或可采用钻孔获取被测构件（区域）厚度H时，采用一个接收 传感器进行测试，具体步骤如下： a）获取构件被测区域的实际厚度值； b）用接收传感器在平整混凝土表面进行检测，观察数据采集系统中时域图和振幅谱图 的波形变动情况，当出现与厚度值H对应的一个有效波形的振幅谱且只有单主峰值时，读取 频域曲线图中主频率峰值f； c）采用下式计算混凝土P波波速值： Vp=2Hf （公式A.0.2） 式中V,—混凝土P波波速（m/s），精确至1m/s; H混凝土结构构件的实际厚度（m），精确至0.001m； f一频域曲线图中主频率峰值（Hz），精确至0.1Hz。 d)混凝土P波波速测试不宜少于3次，每个P波波速与平均值的差不超过平均值的5%， 取多次测试的P波波速的平均值作为待测构件的混凝土P波波速值。 A.3当构件所测区域厚度不能量测或不便获取构件所测区域厚度时，采用两个接收传感器 （图A.3）进行P波波速测试，具体步骤如下：

图A.3冲击回波法测试结构或构件混凝土P波波速

10°L Vp= A

L两个接收传感器间的直线距离（m）；精确至0.001m； △t一两个接收装置所接收到信号的时间差（μs）； 截面形状系数，对于板（混凝土板、墙等），可取0.96，对其他截面几何形 式可通过现场试验确定； f）每次测试选取一个测点，每个测点应通过改变采样时间间隔重复进行两次测试，当 该测点上两次测得的传播时间相近，则可进行其他测点的测试。若两次传播时间不同，应进 第三次测试，直至测得的传播时间数值相近为止，相近的时间值作为传播时间的真实值。 若三次测试中任何两个数据都不吻合，应检查传感器与混凝土表面连接是否良好后再继续进 亍测试。 g）混凝土P波波速测试不宜少于3个测点，每个P波波速与平均值的差不超过平均值 的5%，取多次测试的平均值作为待测构件的混凝土P波波速值，

a波形不显示周期性振荡

b振幅谱没有单一的主峰

已获得有效的波形和振幅谱时，应对数据波形进行存储。为证实结果的准确性，可以重 复进行测试。如果结果是可重复的和有效的，再进行下一测点的测试。如果波形和振幅谱图 是无效的，应检查测试表面的灰尘和碎片以及传感器与测试面质检是否处于良好的耦合状态 单次检测的结果可靠性不高，冲击源和接收传感器的位置变化，测试表面粉尘、传感器的耦 合情况都会造成测试结果的影响，因此，每一测点可以采用重复测试2次进行验证，提高测 试结果的准确性。 对异常数据的判定、缺陷可疑点的判定及概率保证方法可参考《超声法检测混凝土缺陷 技术规程》CECS21。

1为便于在执行本规程时区别对待。

1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。 2）表示严格，在正常情况均应这样做的： 正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。 3）表示充许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合的规定”或“应按..执 行”

2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合..的规定”或“应按

水运工程混凝土结构冲击弹性波法

Technicalspecificationforconcretestructuretesting of watertransport engineeringbyimpactechomethod

州.，. 术语和符号 16 3.1术语. 16 3.2符号， 16 冲击弹性波检测仪 16 4.1技术要求， 16 4.2校准及保养 17 现场检测及结果判定 17 5.1一般规定 17 5.2混凝土结构构件厚度检测 18 5.3混凝土结构内部缺陷检测 19 5.4裂缝深度检测 22 5.5混凝土结合面质量检测 附录A混凝土P波波速测试 23

1.1本条阐述了本规程的编制目的，冲击弹性波法检测混凝土结构构件厚度、内部缺陷及结合面质 量是根据在混凝土表面利用一个短时的机械冲击激发低频冲击弹性波，冲击弹性波传播到结构内部， 玻缺陷表面或构件底面反射回来，通过对反射波的分析进行判断和检测。冲击弹性波主要依靠结构 的剪切刚性，因此受空气、水等影响小，适合于水运工程混凝土结构的相关检测。 1.2本条规定了本规程的适用范围。 1.3本条阐述了本规程与其他相关标准的关系。应遵守协调一致、互相补充的原则使用本规程和其 他相关标准。

本节所列出的术语一般为其在本规程中出现时，从冲击弹性波检测混凝土缺陷技术方法的角度 武予其含义的，其含义需要加以界定、说明或解释的重要词汇。考虑其通用性和习惯性，也参照采 用了我国有关规程和有关国外规程的规定。 尽管界定和解释术语时考虑了术语的习惯和通用性，但理论上这些术语仅在本规程中有效，列 出的目的主要是防止出现错误理解。当本规程列出的术语在本规程以外使用时，应注意其可能含有 与本规程不同的含义。

4.1.1电缆应具有屏蔽层，以减小电噪声对传感器输出信号的干扰；连接接头质量宜拆装容易，能 保证电缆紧密连接采集仪及接收传感器。 4.1.2单点式冲击弹性波检测仪为单点冲击、单点接收回波信号。扫描式冲击弹性波检测仪为冲击 器与接收传感器一体化设计，滚动扫描冲击、连续接收回波信号。 单点式冲击弹性波检测仪适用于精确测试和特殊位置的测试，对测试面平整度要求较低，使用 灵活。扫描式冲击弹性波检测仪具有滚动式扫描测试探头，扫描探头安装有可调冲击频率的螺线管 电磁自动敲击振动器和轮式接收传感器，可沿直线以固定间隔进行快速测试，适用于对大面积结构 构件进行检测，测试效率高。 4.1.3为减少人为因素对测试结果的影响，冲击方式可以根据接收装置配置不同尺寸的弹击锤，宜 为3mm～25mm直径的钢质小球。当接收信号较弱时，应更换为较大直径的钢质小球。 1）单点式冲击弹性波检测仪的冲击器多为一系列不同直径的钢质锤头，检测机构可根据检测部 立厚薄选用合适的冲击器，且在检测前应进行验证。扫描式冲击弹性波检测仪的扫描探头配有电驱 动的螺线管冲击器，触发后弹击混凝土构件表面，其冲击能量和冲击持续时间可调。冲击弹性波检 则仪的冲击器的正确选择对于检测的效率很重要，试验时应根据构件的厚度及具体的回波信号来选 择冲击器以确保能够传送足够的能量到被测结构，进而容易得到单一主峰的频率幅值谱。 冲击器应根据检测构件厚度的不同，激发不同频率的脉冲。冲击器的冲击方向以及冲击能量对

测试信号的品质有很大的景响，设计良好的冲击装置能提高测试效果及减少人为误差。 2接收传感器为接收表面法向位移、加速度等振动信号的宽频带传感器，必须有合适的灵敏度， 能够探测到冲击产生的纵波沿表面传播引起的微小变形。同时，还应有合适的频响范围，以减少振 动信号的测试失真。扫描式冲击回波系统的接收传感器是按一定间距均布在滚动轮上，以实现连续 冲击接收的功能。 3）传感器输出的信号需经过放大后做后续的处理分析。相关参数（如频率范围、增益等），需 要与传感器、数据采集卡以及测试信号的特性相匹配。 4）数据采集系统用于采集、记录、处理传感器的输出信号，是配有2通道或者多通道数据采集 卡的便携式电脑，或者是便携式双通道或者多通道波形分析仪。该系统中，一个通道可作为触发通 道，接受触发信号，另外的通道可作为接收通道。数据采集仪的电压范围和电压分辨率应该与传感 器的灵敏度相匹配，以确保能准确测量纵波的到达时间以及幅值。 6）采集分析软件实时显示传感器输出时间域波形，通过FFT快速傅立叶转换把波形从时域转 换为频域，在频率幅值谱里， ，通过光择厚度× 对应的主频值，计算得出厚度值

4.2.1对冲击弹性波检测仪进行校准或自校是为保证其在正常状态下进行检测，仪器的标准状态是 统一仪器性能的基础，只有使冲击回波系统处于标准状态，才能保证检测结果的可靠性。 4.2.3冲击弹性波检测仪使用后，应及时用潮湿的干净布清洁冲击器及接收传感器，自然风干后妥 善保管。 4.2.4由于冲击弹性波检测仪采用了干电池或者锂电池供电，长时间不用时要把干电池取出，避免 电池液体对仪器的腐蚀。定期给锂电池充电，以保证电池的耐用性，防止过度放电造成的电池容量 衰减。

5.1.1检测前的准备工作是为了更好完成检测及后期的数据分析与判定。 5.1.2本条规定检测人员在开展检测工作之前应掌握的有关基本情况，以便下一步开展现场调查， 方案制定等工作。目前检测方法很多，但每一种方法都有其适用性和局限性，因此，应根据检测目 的、结构类型、结构状态、环境条件等选用适宜的检测方法。 调查和收集相关资料在前期的准备工作中是非常重要的，是为了综合分析产生的质量问题的原 因，及为编制检测方案提供依据，有助于检测过程的实施，同时有利于综合分析测试结果。 5.1.3检测方案应根据检测的目的、前期的调查资料等来制定。 5.1.4反映混凝土质量的测试参数及冲击回波响应特征容易受混凝土表面状态的影响，为了保证测 试结果的准确性，检测数据的真实性，必须避免表面状况对检测的影响，所以应磨蘑平后清除残留的 粉末或碎屑，保证混凝土的清洁与平整性。 5.1.5根据冲击弹性波法的基本原理，该方法有着由各影响因素的存在而产生的局限性，及人员经 验的主观性，故当结果产生异议的时候，建议采用钻芯这种较为直接的取样方法进行验证。应在检 测出有缺陷的地方，重复测试且加密测试，再进行具体判定。其他方法包括但不限于有：局部破损、 超声法、雷达法等。 5.1.6为保证传感器与混凝土测点表面紧贴，根据传感器与混凝主表面紧贴情况可采用耦合剂粘结。 使用耦合剂可以使传感器与混凝土紧密结合在一起，传感器能准确记录混凝土质点的振动。因此在 实际测试时，传感器与混凝土之间的耦合剂应尽量薄。耦合剂同时有一定的滤波作用，选择耦合剂

时不宜选用有很强滤波作用的材料作为耦合剂。传感器和混凝土之间是否使用耦合剂主要根据传感 器的类型和工作原理确定。 5.1.8扫描仪的冲击器和接收器应与测试面接触良好，而且使其一直滚动。如果一个或者多个轮脱 离表面，或者压力过小，测得的信号都可能因过小而失真。 5.1.10若判定为无效波段，应及时检查混凝土表面、仪器等影响因素是否满足本规程的相关要求后 再次进行测试，直到获取有效波段及振幅谱图

5.2混凝士结构构件厚度检测

图1原理示意图（理论）试件机械波传递典型图

经过测试，在边界影响区域外（测点或测区申的测线距构件边缘不小于所测构件实际厚度的0 ），可以获得比较稳定的厚度测试结果的效果，测试结果典型图例见图1，而在边界影响区域内， 测板构件的测试结果普遍偏大，测试结果典型图例见图2和3，测试结果存在误判可能

图2边界影响区域外的测试结果

图3边界影响区域内的测试结果

5.3混凝土结构内部缺陷检测

5.3.1测区大小应不小于预估缺陷的区域，并有可以进行对比的同条件正常混凝土区域。 5.3.2冲击点位置与传感器的间距按本规程5.2.2条规定执行，检测时测点与测区中的测线距构件 边缘应不小于0.3H，这是由于构件边角的边界效应产生的反射波会对构件的缺陷造成误判。 5.3.3本条规定了混凝土结构内部缺陷检测的基本步骤： 1）混凝土结构内部缺陷检测应进行P波波速标定，冲击弹性波法测试结构构件内部缺陷是基 于阻抗变化测试的； 2）影响冲击回波法可探测缺陷限值的主要因素有：缺陷的类型和方位，被测缺陷的深度，冲击 的接触时间（有效冲击弹性波的频率）等。 研究发现一般缺陷截面尺寸大于等于1/4结构厚度时，可以发现缺陷的存在。如果平面空隙的 横向尺寸超过其埋深的1/3，缺陷的深度就能检测出来，其振幅谱图将会出现两个峰值：一个是向 低频漂移了的构件厚度对应的频率波峰，另一个是缺陷深度频率波峰。如果横向尺寸超过理深的1.5 倍，则缺陷就当于一个无限界面，所测到的响应是板的厚度频率，与缺陷埋深频率一样，故可以检 出缺陷，但无法检出底板反射对应的频率。 冲击接触时间是指用来产生应力波的冲击器与测试表面接触的时间。在实际测试过程中，冲击 接触时间取决于冲击器的类型和冲击点混凝土的条件。光滑、坚硬的表面冲击接触时间短于粗糙表 面的冲击持续时间。柔软的表面。应保证冲击接触时间在建议的范围内。根据对应的表面波到达的 部分波形，获得一个冲击接触时间的近似测试。一个波形中部分表面波和近似的冲击接触时间的实 例如图4所示

图4一个波形中的部分表面波的展开图

（显示出表面波信号的宽度作为一个近似的冲击接触时间） 3）平行于激振面的空洞和连续性缺陷较容易被检出。对于蜂窝等不连续缺陷，检测精度会有所 降低。 5）单次检测的结果可靠性不高，冲击源和接收传感器的位置变化，测试表面粉尘、传感器的耦 合情况都会造成测试结果的影响，因此，每一测点重复测试2次进行验证，提高测试结果的准确性。 5.3.4如图5所示，接收器接到反射波后，通过快速傅立叶转换将时域数据转化为频域数据，然后 确定回波的频率峰值f，深度计算结构的厚度或缺陷（其中是形状系数=（βC,)/2f，对板/墙来 说是0.垢，对于梁和柱该值更小。根据厚度和宽度的比值确定，C，是压缩波速）。

图7无缺陷和有缺陷的测试结果对比图 2）关于几何形状系数β： ①几何形状系数β与结构横截面的高宽比有关，北京工业大学张志清、刘晓姗、丛铖东等人推 荐β=0.8~0.96; ②中南林业科技大学周先雁教授，在指导学生刘恩才完成论文《基于冲击回波法无损检测技术 的试验及工程应用》中，得出几何形状系数β与结构横截面的高宽比有关，如下图7所示：

图8截面几何形状系数β与高宽比关系

京航空航天大学土木工程系叶英华教授，在指导学生张绍兴对《L型截面的钢筋混凝土柱 系数进行试验研究》中，当几何形状系数β=0.98或0.99时，测试的厚度误差最小。β=0.99

时，误差在土1%以内。 对于几何形状系数β值，建议当高和宽两者尺寸相差2倍以上时，采用β=0.98。否则，采用实 测结果。即由已知的密实区结构厚度h，测试的Cp和振幅谱中的f计算β值。

5.4.1由于纵波的波速明显大于面波，不同介质中面波、纵波波速与横波波速比变化不同。当测试 形状不规则或测试面较小时，从测试对象不规则边角与侧面反射的纵波与面波发生叠加后对接收器 产生干扰。 5.4.2面波法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DBJ50／T-289-2018 雷达法检测混凝土结构质量技术标准，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 便可以推算其深度。

图9面波传播过程示意图

4.3不同泊松比时面波的水 的变化曲线如图10所示。对于不同的 随着深度的增加，面波的水平和垂直位移振幅达到极值后迅速降低，其主要能量主要集 1.3倍面波波长入深度范围内，由此认为面波的穿透的深度为1.3入

5.5混凝土结合面质量检测

图10不同泊松比u时振幅值与深度的变化关系

5.5.1本规程所指的混凝土结合面，是指针对水运工程混凝土结构，前后浇筑混凝土时间较长导致 前后混凝土浇筑位置可能存在结合面质量差的混凝土结构；针对这类混凝土结合面质量检测的抽检 方式可以参考混凝土厚度检测的抽检部位和抽检频率的相关要求，混凝土结合面质量检测方法与混 凝土内部缺陷检测方法基本一致，可参考混凝土内部缺陷检测相关要求执行。 5.5.2当新老混凝土结合面与检测面平行时，结合面位置能较容易的被检测到；然而，当结合面与 板表面垂直时，在某些情况下的检测结果会不理想。

NB／T 35089-2016 水轮机筒形阀技术规范附录A混凝土P波波速测试

A1通过方法一获得波形的实例（仅绘制出波形的早期部

时间差△t可按下列方法分析得出：屏幕上显示数据采集系统中两个传感器的波形图，并以相 司的时间轴绘制。在每个波形中，识别直接的纵波到达时间。可辨认出纵波到达的位置作为第一个 点，在该点的位置，电压的改变从基准线值开始（图3）。根据纵波到达该点的电压和时间读数，确 定每个波形中，纵波到达两个传感器之间的时间差△t。该时问差即为传输时间。波形中，设置自动 检测纵波到达，可提供纵波到达之前稳定的波形（不包含有噪声）。