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后张预应力管检测新技术：扫描式 冲击回波方法简介 杨宇洲 （广州建科测试仪器科技有限公司，广州 510095） 提要 本文对冲击回波方法的原理及其在混凝土结构无损检测中的应用进行了系统的介绍，并对冲击 回波方法的必威体育精装版技术——扫描式冲击回波方法进行了详细的介绍，同时列举了该技术检测后张 预应力管中灌浆情况的优势和必威体育精装版的研究成果。 关键词 扫描式冲击回波 后张预应力管 灌浆 检测 1 IE（Impact Echo）冲击回波方法介绍 1.1冲击回波方法概述 冲击回波法是基于应力波的一种检测结构厚度、缺陷的无损检测方法。早在20世纪80年代，美国科内尔大学的Mary Sansalone博士就对该方法进行了研究。IE方法不仅能够快速确定混凝土、砌体结构中的孔洞、蜂窝、裂缝、剥离以及其它缺陷，而且能够确定结构构件的厚度以及缺陷的深度。IE法的一个很重要的优点是：只需要一个测试面就可进行测试。 冲击回波技术发展非常迅速，目前已有扫描式冲击回波系统、带表面波的冲击回波系统、超薄冲击回波检测系统等多种类型，可根据工程需要进行选择。 其中，扫描式冲击回波测试技术是IE技术发展的一大突破，不仅可以快速连续检测，而且增加了检测项目如预应力管灌浆情况等，此外还可对结构厚度、缺陷进行三维成像，更直观的显示缺陷。表面波型冲击回波系统无需取芯标定，就可准确检测混凝土的厚度。超薄型冲击回波系统可检测最小厚度约4cm的板状结构，拓宽了冲击回波方法的厚度检测范围。目前，IE方法检测的厚度范围从4cm～180cm，完全满足一般工程的检测需要。 1.2冲击回波方法的原理 IE测试基本原理：如图1所示。用一个小锤或冲击器作为激振源在混凝土表面冲击来产生压缩波，然后用放置在冲击器附近的接收传感器接收反射回来的压缩波。经过分析后来计算混凝土的厚度、探测内部的孔洞、裂隙、剥离等缺陷。对于无缺陷的平板、路面，冲击回波试验中就会得到一个其底面的反射波，这样在已知压缩波的波速时，就可以计算厚度了。 图1：冲击回波原理示意图 （其中source为产生压缩波的激振源，receiver为反射波的接收器） 下面，对冲击回波方法的厚度或缺陷深度计算进行更详细的说明。如图2所示，接收器接收到反射波后，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D = (b * VP)/2f（其中b是形状系数，对板/墙来说是0.96，对于梁和柱该值更小，根据厚度和宽度的比值确定，VP是压缩波波速）。图3给出了某测试点时域图和频域图，图4给出了无缺陷处和有缺陷处的测试结果对比。 图2：冲击回波原理图 图3：单点冲击回波测试的时域和频域图 图4：无缺陷和有缺陷频域图比较 （图4说明：上图：无缺陷处只有一个频率峰值，可获得厚度信息 下图：缺陷处存在多个频率峰值，可根据曲线形状判断缺陷性质及深度） 1.3冲击回波方法相对于超声波方法的优点 1、冲击回波方法只需一个测试面，而超声波方法需两个测试面，这在很多情况下很难做到。 2、冲击回波方法使用比超声波更低频的声波（IE频率范围通常在2 to 20 kHz），这使得冲击回波方法避免了超声波测试中遇到的高信号衰减（high signal attenuation）和过多杂波干扰问题。 3、冲击回波方法不需耦合剂，单手即可操作，标定后每个测点直接得出结构厚度或缺陷位置、深度信息。而超声波方法需耦合剂，两个探头加大了操作的难度。同时需大量数据对比才能确定缺陷的位置，但不能确定缺陷深度。 4、冲击回波方法最深可测180cm的结构，而对于超声波方法测试同样厚度将非常困难，特别是两个测试面不易接触的情况下。 由以上可以看出，IE冲击回波方法具有超声波方法无可比拟的优越性，该方法将随着技术的不断完善和发展，成为混凝土结构无损检测的一个重要方法。 1.4冲击回波方法的应用举例 IE测试可用于评估板、梁、柱、墙、公路路面、飞机跑道、隧道和大坝等结构的内部状况。IE方法能够发现混凝土、木材、石材和砌体中的孔洞、蜂窝、裂缝、剥离以及其它缺陷。如果已知混凝土构件的厚度，IE法可以还预测早期混凝土的强度。以下为冲击回波检测结构的几个现场实例，其中图8表面波和冲击回波联合使用，在单面情况下，可准确获得混凝土波速，进而求得更精确的厚度值： 图5： 冲击回波方法检测桥梁 图6： 冲击回波法检测管道 图7：冲击回波法检测公路 图8：表面波、冲击回波法联合检测桥面 下图是一块11英寸厚的混凝土板（密实）以及一块17