混凝土陣列超聲技術在鋼纖維混凝土內部缺陷檢測中的應用

1. 引言

鋼纖維混凝土是一種在普通混凝土中摻入短鋼纖維的多相復合材料。通過在混凝土中加入適量的鋼纖維，可以顯著提高其力學性能和耐久性。鋼纖維混凝土廣泛應用于建筑、橋梁、水利水電等工程領域，具有抗拉、抗彎、抗剪、抗沖擊等優(yōu)異的力學性能，同時還能有效阻止混凝土內部微裂縫的擴展，提高耐久性。

然而，鋼纖維混凝土在施工過程中可能會產生內部缺陷，如空洞、鋼筋脫空、骨料離析等，這些缺陷會嚴重影響混凝土的力學性能和耐久性。因此，檢測鋼纖維混凝土的內部缺陷對于確保工程質量至關重要。本文將介紹混凝土陣列超聲技術在鋼纖維混凝土內部缺陷檢測中的應用，并通過實際案例展示其檢測效果。

2. 混凝土陣列超聲技術概述

混凝土陣列超聲技術是一種基于超聲波傳播原理的無損檢測方法。通過發(fā)射和接收超聲波信號，混凝土陣列超聲設備能夠生成混凝土內部的二維或三維圖像，從而檢測出內部的缺陷、鋼筋位置等信息。

2.1 技術優(yōu)勢

• 高分辨率：陣列超聲采用橫波技術，橫波的波長只有同頻率縱波的60%，也就是說橫波的分辨率相比縱波提高了60%，能夠清晰識別混凝土內部的更小的缺陷。

• 信噪比更高：超聲橫波在混凝土中的散射比縱波弱，因而橫波檢測的噪聲更低，有效信號就更高，所以橫波有更高的信噪比。

• 缺陷的反映更清晰：因流體中的聲波只有縱波，橫波遇到欠密實、縫隙和空洞等缺陷后幾乎全被反射，其反射系數大于縱波。

• 穿透能力強：陣列超聲設備能夠穿透鋼材和已凝固的鋼纖維混凝土，檢測其內部的異常情況。

• 多功能性：不僅可以檢測鋼纖維混凝土鋼筋位置和保護層厚度，還能識別空洞、骨料離析等缺陷。

2.2 應用場景

• 鋼纖維混凝土內部缺陷檢測（如空洞、鋼筋脫空等）。

• 鋼纖維混凝土鋼筋定位及保護層厚度測量。

• 鋼纖維混凝土橋梁波紋管定位及尺寸偏差檢測。

在某鋼纖維混凝土試塊中，客戶在首層鋼筋的兩端放置了5cm的PVC管，模擬鋼筋脫空情況。通過陣列超聲設備的橫波技術，檢測結果顯示鋼筋兩端和中部靠下位置存在明顯的高亮反饋，表明這些區(qū)域存在鋼筋脫空現象。

3. 鋼纖維混凝土內部缺陷檢測案例

3.1 鋼筋脫空檢測

• 圖1-1：A 1040 MIRA 3D 測試圖片

• 圖1-2：陣列超聲檢測結果顯示鋼筋兩端和中部靠下位置存在高亮反饋，表明鋼筋脫空。

3.2 木塊埋置檢測

在試塊中部的一側埋置了木塊，模擬混凝土內部的空洞缺陷。陣列超聲檢測結果顯示，木塊的位置清晰可見，表明設備能夠有效識別混凝土內部的異物。

• 圖1-3：客戶在試塊中部埋置木塊(A 1004 MIRA 3D)。

• 圖1-4：陣列超聲檢測結果顯示木塊位置清晰可見。

3.3 鋼筋位置與混凝土厚度檢測

通過陣列超聲設備，能夠清晰識別鋼筋的位置和混凝土的真實厚度。檢測結果顯示，鋼筋的位置和混凝土的厚度信息準確無誤。

• 圖1-5：A 1040 MIRA 鋼筋位置檢測。

• 圖1-6：鋼纖維混凝土鋼筋檢測和厚度檢測結果。

4. 陣列超聲技術的優(yōu)勢

• 高精度檢測：陣列超聲技術能夠準確識別混凝土內部的微小缺陷，如空洞、鋼筋脫空等。

• 無損檢測：該技術不會對混凝土結構造成任何損傷，適用于已完工的工程檢測。

• 多功能性：除了檢測內部缺陷，陣列超聲技術還可以用于鋼筋定位、保護層厚度測量等。

5. 結論與建議

通過陣列超聲技術，能夠有效檢測鋼纖維混凝土內部的缺陷（如空洞、鋼筋脫空、骨料離析等）。該技術具有高分辨率、強穿透能力和多功能性，適用于鋼纖維混凝土的質量控制和工程驗收。

5.1 技術優(yōu)勢總結

• 能夠準確檢測鋼筋位置、保護層厚度和鋼筋間距。

• 能夠識別鋼纖維混凝土中的空腔、骨料離析等異常。

• 能夠定位橋梁波紋管，判斷實際安裝與設計尺寸的偏差。

5.2 建議

• 在鋼纖維混凝土施工過程中，建議定期使用陣列超聲設備進行內部缺陷檢測，確保工程質量。

• 對于鋼纖維分布不均勻的情況，建議調整混凝土的攪拌和澆筑工藝，確保鋼纖維均勻分布。

通過本文的介紹，可以看出陣列超聲技術在鋼纖維混凝土內部缺陷檢測中具有顯著的優(yōu)勢。該技術不僅能夠有效識別混凝土內部的缺陷，還能為工程質量控制提供可靠的數據支持。隨著技術的不斷進步，陣列超聲技術將在鋼纖維混凝土工程中發(fā)揮越來越重要的作用。