某厂房基础浅裂缝超声检测与分析

常娟娟，黄质宏，黄彦森，银西达

（贵州大学土木建筑工程学院，贵州 贵阳 550003）

某厂房基础浅裂缝超声检测与分析

常娟娟，黄质宏，黄彦森，银西达

（贵州大学土木建筑工程学院，贵州 贵阳 550003）

文章结合某厂房基础裂缝检测实例，探讨平测法检测混凝土裂缝时容易存在的问题以及较大体积混凝土基础可能产生裂缝的原因，最后提出裂缝加固建议。

无损检测；超声波法；混凝土构件裂缝

目前国内建筑结构的主要形式为钢筋混凝土，近年来建筑工程的发展趋势是工程开始向越来越多的高大型建筑过渡，这势必使得大体积的混凝土开始出现，而混凝土的破坏一般都从裂缝开始，当混凝土的裂缝开展到一定程度后对结构的使用将产生很大的影响。工程中引起混凝土裂缝的原因很多，诸如温度变化、收缩膨胀、不均匀沉降等引起的变形裂缝；外加荷载引起的裂缝；环境不适合或者养护不周到引起的裂缝。

某火电厂2×600 MW机组新建工程一号主机厂房基础（体积为5.7 m×5.7 m×2 m和6.2 m×6.2 m×2 m）在浇筑完1～3周内多处出现裂缝，为了查明该厂房基础裂缝开展的原因，给下一步施工以及建筑物的正常使用提供技术依据，依据《超声法检测混凝土缺陷技术规程》，对该厂房基础裂缝进行无损超声检测，裂缝示意图见图1。

图1 D-0轴俯视图

1 超声法无损检测技术的原理与特点

无损检测技术除了能方便快速地估计混凝土结构、构件的性能，还能对混凝土结构、构件的内部缺陷进行测量，为混凝土质量的诊断和加固提供依据。超声法是无损检测技术中的最主要的方法之一，以《超声法检测混凝土缺陷技术规程》为依据的超声检测混凝土缺陷技术正在广泛应用。

1.1 超声法检测的原理

混凝土在没有裂缝开展时可看做均质的实体，因此超声波在混凝土中可以正常传播，且超声波的产波速度取决于混凝土的密度和弹性。而当出现裂缝时，裂缝便在混凝土中形成隔层，而这个隔层（一般填充以水或者空气）与混凝土是两种波速很不同的物质，在两种不同物质之间形成一个界面。由声学原理可知，当超声波经过此界面（隔层）时，将发生连续的反射、散射和折射等现象，这将大大降低超声波的声速，减小其振幅。而正是这些所测得参数的改变为混凝土裂缝深度的超声检测提供了判别依据。

1.2 超声法检测的特点

超声波无损检测混凝土结构的特点：测试仪器便于携带，适合在现场使用；测试速度快；操作简便，易于掌握；检测可靠度高，不破坏原结构物。对于仪器来说，具有比较便宜、可用性强、使用周期长等优点，因此得到了广泛的应用。

1.2.1 仪器布设

图2 仪器布设示意图

1.2.2 检测原理

检测原理计算，见图3。

图3 计算原理示意图

图4 平测“时－距”图

检测分为混凝土体上跨缝和不跨缝两种。不跨缝测试时将探头放置在裂缝附近没有裂缝的区域，要求测试条件与跨缝测试时的条件相同，用平测法测算出无缝混凝土的声速v，然后将探头等距布置在裂缝两侧，取两换能器内边缘间距l' =100、200、300、400、500 mm，底频率的超声波就可以从裂缝底边缘绕过去到达接收换能器，读取声时值ti，在处理数据时，运用作图法：取两换能器内边缘间距l' =100、200、300、400、500 mm为纵坐标，超声波传播时间t为横坐标求出参数a的值（见图3），即利用图4求出参数a值后，则超声波的实际收发间距l' = l＋a。

1.2.3 该厂房基础裂缝测试结果

现取部分裂缝的计算结果，见表1、表2。

表1 裂缝深度计算表

表2 裂缝深度统计表

2 测试结论

本次检测的绝大多数裂缝的深度在100 mm以内，少数裂缝的深度在100～200 mm之间，极少数超过200 mm（最大裂缝深度为286.55 mm），最大裂缝宽度为0.35 mm，由此可以判断，本次所检测的基础裂缝为浅裂缝，即裂缝深度小于＜500 mm。

3 问题讨论

在本测点测试中，在不同的测距下，由所测声时计算出的裂缝深度差异较大，其主要原因有以下几个方面：

（1）非均质性影响。超声平测法计算裂缝深度时采用的参数是在相同条件下不跨缝测试在不同测距的声时进行计算得出的一个平均值，但由于混凝土是一种非均匀的弹塑性材料，正常浇注条件下的混凝土，不同部位的声速值也是各不相同的。

（2）钢筋位置影响。平测时，如果发射换能器和接收换能器附近有钢筋存在，那么读取的声时并不一定是声波绕过裂缝末端的声时，这样读取的声时便产生了误差，尤其当裂缝较深时，首波信号微弱，往往会造成首波判断失误及读取误差。

（3）材料影响。混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的材料，混凝土在形成时内部就存在很多微细裂缝，这些裂缝是混凝土材料本身所固有的，属于无害裂缝，当由于各种原因在混凝土内部形成超过其承受能力的拉应力，会形成有害裂缝，由于裂缝的分布和走向是不确定的，但在平测法中假定裂缝纵深走向垂直于混凝土表面且声波绕过裂缝末端来进行裂缝深度计算，简化的计算情况与实际情况不相符。

（4）裂缝内水的影响。由于混凝土裂缝内存在积水短时间内不能完全挥发，在检测时将产生影响。

4 原因分析及加固建议

由该厂房基础的体积可知，本次检测的混凝土构件属于较大型体积混凝土。结合超声检测数据可知，基础裂缝产生的主要原因有：

（1）本次检测的基础为大尺寸构件，由于水化热的作用，混凝土内部和构件表面温差过大，由此在混凝土硬化初期会产生温度应力，当该应力超过混凝土抗拉强度时，即导致混凝土开裂。

（2）在基础施工过程中，混凝土浇筑后养护、保温措施不当是混凝土表层开裂的原因之一。

（3）通过对初测和复测的结果进行对比，有的裂缝深度有所增加，有的裂缝深度有所减少，但所测裂缝的深度变化均较小，分析其原因，可认为这些裂缝深度的变化主要是受环境、温度、湿度、测点位置的变化以及测试时间等因素的影响所致。

由于本次检测到的裂缝均属于对混凝土结构使用不会造成较大影响的浅裂缝，一般情况下混凝土是允许带裂缝工作的，而在本工程后期的基础施工中，浇注完毕及时对混凝土用塑料薄膜进行封闭后，不再有裂缝开展。因此建议对已有的裂缝立即采用环氧树脂作封闭处理，具体方法为：首先将裂缝表面进行清理、干燥，然后采用环氧树脂进行表面封闭处理。

1《超声法检测混凝土缺损技术规程》（CECS21－2000）

2 李素娟.推定结构混凝土强度的超声回弹逆回归融合法［J］.河北理工大学学报，2005

3 廖红建、赵树德等.岩土工程测试［M］.北京：机械工业出版社，221～248

4 佟成娥.超声回弹综合法在结构混凝土强度检测中的应用［J］.无损伤探，2008（5）10～12

The Concrete Little Crack Ultrasonic Testing and Analysising of the Foundation of a Factorybuilding

Chang Juanjuan，Huang Zhihong，Huang Yansen，Yin Xida

In this paper, on one hand it based on a crack detection example of a foundation to analysising the problems which easily exist in ultrasonic testing the concrete cracks, on another hand, as well as compares the reason that big concrete foundation’s possibly way to have the crack, finally puts forward the crack reinforcement proposal.

nondestructive testing technology; ultrasonic testing; concrete cracks

TU755.7

A

1000－8136（2011）06－0008－02