ICS 91.080.40 P 25 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 29912017 冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程 Technical specification for inspection of concrete defects by the Impact-Echo Method 文稿版次选择 2017-11-15发布 2017-12-15实施安徽省质量技术监督局发布 DB34/T 29912017 I 前言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准由安徽省水利厅提出并归口。本标准起草单位：安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院、滁州市建设工程质量监督站、淮河流域水工程质量检测中心、安徽省建筑工程质量监督检测站。本标准主要起草人：罗居刚、崔德密、邰洪生、杨智、黄德和、孔楠楠、吕列民、徐善杰、张今阳、张青松、陈勇。DB34/T 29912017 1 冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程 1 范围 本标准规定了冲击回波法检测混凝土缺陷的检测程序和检测判定方法。本标准适用于冲击回波法对混凝土厚度、缺陷的检测与判定，测试范围为 2001500 mm。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 50204 混凝土结构工程施工质量验收规范 JGJ/T 152 混凝土中钢筋检测技术规程 JGJ/T 384 钻芯法检测混凝土强度技术规程 JJF 1059.1 测量不确定度评定与表示 3 术语和定义 GB 50204、JGJ/T 152、JJF 1059.1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 冲击回波法 Impact-Echo method 通过激振混凝土表面产生应力波，包括 P 波、R 波、S 波，应力波在混凝土表面及内部呈球面传播，遇到边界时反射产生冲击回波，通过传感器接收冲击回波信号，分析冲击回波波形，换算 p 波波速，从频谱曲线中提取主频参数，换算混凝土厚度，并进行统计分析判定混凝土缺陷。3.2 P 波 Primary wave 质量的振动位移方向平行于波的传播方向，波传播时会产生拉应力或压应力。3.3 测区 test area 按检测方法的要求,在一个结构或构件上随机布置的一个或者若干个检测区域。3.4 测点 test point 按检测方法要求，在测区内随机布置的一个或若干个测试点。DB34/T 29912017 2 3.5 傅里叶变换 Fourier transform 在时域曲线截取包含有效信息的波形段，展开频域获取频谱曲线的过程。3.6 主频 main frequency 在频谱曲线里冲击回波各频率成份的幅度分布中，幅度最大的频率值。3.7 裂缝深度 crack depth 裂缝尖端到表面的垂直距离。4 符号 GB 50204、JGJ/T 152、JJF 1059.1 界定的以及下列符号适用于本文件。b 形状系数；D 厚度测试值均值；0D 具有 95保证率的厚度判定区间；iD 单点测试的换算厚度值；f 频谱曲线主频；h 裂缝深度；L 接收装置间距；T 测试方向的厚度值；1t 接收传感器 1 接收到回波波形的时间，通过游标从波形图判读；2t 接收传感器 2 接收到回波波形的时间，通过游标从波形图判读；pV P 波波速。5 基本规定 5.1 检测程序及工作内容 5.1.1 现场检测工作的程序，宜按图 1 进行。DB34/T 29912017 3 图1 检测程序 5.1.2 调查阶段宜包括下列工作内容：a)收集被检测工程的设计图纸、施工资料。b)调查工程的结构形式、环境条件、使用情况及其存在的问题。c)进一步明确检测原因和委托方的具体要求。5.1.3 检测工作应遵守行业安全作业的有关规定。5.2 测区和测点 5.2.1 测区布置应具有代表性，对于一般构件，测区数不宜少于 6 个。当受检构件某一方向尺寸不大于 5 m 且另一方向尺寸不大于 0.5 m，每个构件的测区数量可适当减少，但不应少于 3 个。5.2.2 每一测区测点布置应避开表面缺陷部位，宜按等间距方式布置，一般不少于 10 个测点，不应少于 6 个测点。6 仪器设备 6.1 技术要求 接受任务 调查 编制检测方案 现场检测 计算、分析、判定检测报告 补充检测 异常 DB34/T 29912017 4 6.1.1 冲击回波仪必须具有产品合格证，并应在明显位置上具有下列标志：名称、型号、制造厂名（或商标）、出厂编号、出厂日期等。6.1.2 冲击回波仪数据采集装置应能采集到 500 Hz100 kHz 频率段的应力波。6.1.3 冲击回波仪接收装置应配置不同尺寸的弹击锤，宜为 425 mm 直径的钢质小球。6.1.4 冲击回波仪应符合国家现行有关标准的要求，并在校准有效期限内使用。6.2 校准及保养 6.2.1 冲击回波仪校准有效期为一年。6.2.2 冲击回波仪宜按照附录 A 进行校准及保养。7 检测技术 7.1 一般规定 7.1.1 冲击回波法检测混凝土内部缺陷时，宜具有下列资料：a)工程名称、设计单位、施工单位；b)构件名称、数量及混凝土类型、强度等级；c)施工模板，混凝土浇筑、养护情况及浇筑日期等；d)设计、施工图纸和施工记录；e)检测原因。7.1.2 检测面应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，不应有残留的粉末或碎屑，检测面的选取应避开金属埋件、预留孔洞等部位。7.1.3 冲击回波检测结构或构件缺陷时，接收传感器应置于测点上，弹击锤冲击点距测点宜为 15010 mm。7.1.4 冲击回波频谱分析时，滤波上限应不小于 2 倍的主频频率，下限宜大于 1000 Hz。7.1.5 冲击回波测试时，接收装置距构件边缘的距离应不小于 200 mm，尽量避免边界效应的影响。7.2 冲击回波测试 7.2.1 冲击回波检测结构或构件缺陷时，应首先进行 P 波波速测试；P 波波速测试可选用以下方法：a)方法一：P 波波速测试时应将两个接收传感器置于结构或构件表面，并在两传感器连线的外侧激发应力波，具体参数如图 2。图中：1 接收传感器；DB34/T 29912017 5 2 数据采集和分析系统；3 冲击源。图2 冲击回波法测试结构或构件 P 波波速 冲击回波法测试 P 波波速值应采用公式（1）计算：PLVt.(1)式中：L 为两个接收传感器间的直线距离；t 为两个接收装置所接收到信号的时间差；P 波波速测试不应少于 3 次，取多次测试的平均值作为待测构件的 P 波波速值，且测试的极差值不大于平均值的 5，否则，应重新测试 P 波波速。b)方法二：待测区域放置一个接收传感器，预设一个 P 波波速值 VP1，宜为33004000 m/s，测试时读取频域曲线主频 f；采用原位钻芯的方法确定待测区域的实际厚度值 T，采用公式（2）计算 P 波波速值：2/pVT fb.(2)式中：b 为形状系数，对于板、墙，可取 0.96，对梁和柱可取 0.90。7.2.2 冲击回波测试过程中，当数据采集系统所接收的信号较弱时，应更换较大尺寸的弹击锤。7.2.3 数据采集结束时应保存有效波形，截取包含有效信息的波形段进行傅里叶变换获得频谱曲线，所截取的波形段至少应包含一个 P波回波的峰值信号，频谱曲线主频自动判读并记录。7.3 冲击回波数据处理 7.3.1 测点换算厚度 Di 应采用公式（3）计算：2PibVDf.(3)7.3.2 冲击回波厚度判定区间采用公式（4）表达：0(),()ci ciD D ku D D ku D.(4)式中：k 为包含因子，取 k=2，对应的置信概率 p 为 95。其中0D 计算应按附录B 进行。8 混凝土厚度判定 混凝土厚度判定方法：a)若0TD，且扩展合成不确定度()cku D不大于 0.1D，应判定为构件厚度符合设计要求；b)若0TD，且扩展合成不确定度()cku D不大于 0.1D，宜将0D作为混凝土构件厚度的推定区间；DB34/T 29912017 6 c)若扩展合成不确定度()cku D大于 0.1 D，则应对该区域按第 9 章进行内部缺陷分析与判定。9 混凝土缺陷判定 9.1 混凝土孔洞、缝隙、夹层的判定 9.1.1 已知构件厚度为 T，则：a)若 1.25iDT，可判定该测点存在蜂窝或空洞的异常点；b)若 0.75,1.25iDTT，可判定测点正常；c)若0.75iDT，可判定该测点存在尺寸较大的空洞、垂直于测试方向较大横截面尺寸的缝隙或夹层的异常点。9.1.2 未知构件厚度 T 时，宜按 JGJ/T 384 采用钻芯法检测构件厚度。9.2 裂缝深度的判定 裂缝深度的测试应同时使用两个接收传感器，分置于裂缝两侧，如图3。图3 混凝土裂缝深度测试示意图 图3 中，冲击回波波形图标有 1 和 2 的波形分别是传感器 1 和 2 传出的信号。当 P 波和压缩波直接传到传感器 1 时，引起表面产生向上位移起点的时间为 1t；最初到达传感器 2 的衍射波，引起表面产生向下位移起点的时间为 2t。采集 1t 和 2t 之间消耗的时间 t、P 波的速度 Vp、及 1H、2H 和3H，采用公式（5）计算裂缝深度 h：22 22 13213()()()2PPVt HH HhH HVt.(5)10 检测报告的编写 10.1 现场检测结束后，应编制检测报告。DB34/T 29912017 7 10.2 检测报告应包括下列内容：a)工程概况和委托要求；b)检测目的、范围、依据和内容；c)检测过程、数据分析、检测结果；d)检测结论与说明。10.3 对于缺陷检测，报告中应说明缺陷的数量、形态及所处位置，必要时，宜绘制缺陷分布图。DB34/T 29912017 8 A A 附 录 A（资料性附录）冲击回波仪校准及保养 A.1 校准 A.1.1 冲击回波仪具有下列情况之一时应进行校准：a)新冲击回波仪启用前；b)超过校准有效期限；c)遭受严重撞击或其他损害。A.1.2 按下列要求预制混凝土校准试件：制备强度等级为 C30，厚度为 25 cm，长、宽均不小于 50 cm 的混凝土预制板，应振捣密实，不得有内部缺陷，可采用超声法验证。预制板龄期达到 28 d 以上，方可用于校准试验。A.1.3 采用冲击回波仪采集预制校准试件的声学参数，按本标准 7.2 节测试校准试件的 P 波波速值 Vp。步骤如下：a)采用钢直尺量测两传感器间 直线距离 L，精确到 1 mm；b)通过波形图读取两个传感器回波到达时间 ti，并计算时间差 t；c)按本标准公式（1）计算 Vp。Vp 值的测试，不应少于 3 次，取测量的平均值作为校准试件的 P 波波速测试值，且测试的极差值不得大于平均值的 5，否则应重新测试 P 波波速。A.1.4 采用冲击回波仪测试校准试件的厚度，测试方法按本标准 7.2 节的规定，厚度计算采用本标准公式（3）。采用测试平均值作为校准板厚度测试值为 Di，应符合公式（A.1）要求：%5%100 DD Di.(A.1)A.1.5 若校准试验不能满足 A.1.4 条规定，冲击回波仪应进行维修。A.2 保养 A.2.1 常规保养应符合下列要求：a)接收装置应保持干燥、整洁，不应有积灰、污垢等；b)控制台宜定期通电，电池宜定期进行充放电。A.2.2 冲击回波仪应清洁后装箱，平放于干燥阴凉处。DB34/T 29912017 9 B B 附 录 B（资料性附录）厚度判定区间 计算方法 B.1 考虑人为、环境等因素的影响，厚度测试值 Di 采用以下数学模型见公式（B.1）：123(,)2ibLDfXXX ff t(X).(B.1)式中：1X 为来自公式（3）算法的影响因子；2X 为人为因素的影响因子；3X 为环境因素的影响因子；()fX 为其他影响因子（包括人为因素、环境因素、重复性等），()fX=1；则相对合成标准不确定度ucr(Di)，见公式（B.2）：222211()()()()()cr i r r r ruD uLu u ufXft.(B.2)式中：22 21()()()rrruu fu ff 22 21()()()rrruu tu tt 即公式（B.2）可表达为公式（B.3）：2222()()()()()cr i r r r ruD uLufutufX.(B.3)B.2 P 波波速测量时，采用钢直尺量多次量测（不少于 6 次）两传感器间的直线距离 L，各次测量记为 il，则见公式（B.4）：211()()1niisll ln.(B.4)那么 l 的标准不确定度为见公式（B.5）：()()s luln.(B.5)DB34/T 29912017 10 钢直尺分辨力为 l=1 mm，则区间半宽为 2l=0.5 mm，区间内为均匀分布，查标准 JJF 1059.1 得，3 k，则分辨力引起的标准不确定度分量，见公式（B.6）：1()0.2923llul.(B.6)则，测距 L 的合成标准不确定度，见公式（B.7）：221()()()uL ul ul.(B.7)测距 L 的相对合成标准不确定度，见公式（B.8）：()()ruLuLL.(B.8)B.3 厚度测量时，各次测量（不小于 10 次）频域曲线主频记为if，则见公式（B.9）：211()()1niiisff fn.(B.9)那么 if 的标准不确定度为公式（B.10）：()()iis fufn.(B.10)频域曲线主频 f 的分辨力为 f=0.1kHz，则区间半宽为2f=0.05 kHz，查标准 JJF 1059.1 得，3 k，则分辨力引起的标准不确定度分量，见公式（B.11）：1()0.2923fifuf.(B.11)则，主频 f 的合成标准不确定度，见公式（B.12）：221()()()iiuf uf uf.(B.12)主频 f 的相对合成标准不确定度，见公式（B.13）：DB34/T 29912017 11()()rufuff.(B.13)B.4 P波波速测试时，两传感器间时间差 t 进行 3 次测量，记为it，it 的测试标准差为见公式（B.14）：()RstC.(B.14)其中 max minR tt，测量次数 n=3，查 JJF 1059.1 得 C=1.64，则 it 的标准不确定度为见公式（B.15）：()()st RutnC n.(B.15)则 t 相对标准不确定度为见公式（B.16）：()()rututt.(B.16)B.5()rufX为重复性标准不确定度分量，包括人为因素，环境因素的影响，为单一分量，由多次平均试验（通常不少于 10 次）结果平均值的标准偏差获得。厚度各次测量值记为iD 可得见公式（B.17）：211()()1niiisDD Dn.(B.17)那么 iD 的标准不确定度为见公式（B.18）：()()iis DuDn.(B.18)则见公式（B.19）：()()()iiruD sDufXDDn.(B.19)B.6 综上，iD 的合成标准不确定度为见公式（B.20）：DB34/T 29912017 12()()ci c riuD D uD.(B.20)那么，冲击回波的厚度测试值判定区间应按公式（B.21）表达：0(),()ci ciD D ku D D ku D.(B.21)式中：k 为包含因子，取 k=2，对应的置信概率 p 为 95。_