JGJT411-2017 冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程.doc

UDC 中华人民共和国行业标准  JGJ JGJ/T 411-2017 P 备案号 J2378-2017 冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程 Technical specification for testing of concrete defects by impact echo 2017-05-18 发布 2017-11-01 实施 中 华 人 民 共 和 国 住 房 和 城 乡 建 设 部 发 布 目 次 1 总则 1 2 术语和符号 2 2.1 术语 2 2.2 符号3 3 冲击回波仪 4 3.1 技术要求 4 3.2 校准 4 4 现场检测及结果判定 5 4.1 一般规定 5 4.2 混凝土构件厚度及内部缺陷检测及结果判定 6 4.3 有粘结后张法预应力孔道灌浆缺陷检测及结果判定 8 4.4 隧道衬砌背后注浆缺陷检测及结果判定 8 4.5 混凝土结合面质量检测及结果判定 9 4.6 检测报告 9 附录A 冲击回波仪校准方法 11 附录B 混凝土表观波速测试 12 附录C 冲击回波法检测混凝土厚度和缺陷记录表 15 本规程用词说明 16 附 条文说明 17 6 Contents 1 General Provisions 1 2 Terms and Symbols 2 2.1 Terms 2 2.2 Symbols 3 3 Impact echo Instrument 4 3.1 Technical Requirements 4 3.2 Verification 4 4 Testing Technology and Test Results 5 4.1 General Requirements 5 4.2 Detecting Thickness and Internal Defects of Concrete Structures and Test Results 6 4.3 Detecting Grouting Quality of Tendon Ducts and Test Results 8 4.4 Detecting Grouting Quality of Tunnel Lining and Test Results 8 4.5 Detecting the Density of Concrete bonding Surface and Test Results 9 4.6 Test Report 9 Appendix A Impact Echo Instrument Calibration 11 Appendix B Measurement of Concrete Apparent Wave Speed 12 Appendix C Testing Record of Concrete Thickness and Inner Flaw by Impact Echo 15 Explanation of Wording in this Specification 16 Addition Explanation of Provisions 17 7 1 总 则 1.0.1 为规范冲击回波法检测混凝土缺陷的技术方法，保证检 测的准确性和可靠性，制定本规程。 1.0.2 本规程适用于混凝土结构构件内部缺陷的冲击回波法 检测。 1.0.3 采用冲击回波法检测混凝土缺陷，除应符合本规程外， 尚应符合国家现行有关标准的规定。 工 2 术语和符号 2.1 术 语 2.1.1 冲击回波法 impact echo 通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号， 通过分析冲击弹性波及其回波的波速、波形和主频频率等参数的 变化，判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法。 2.1.2 主频 main frequency 在接收回波各频率成分的振幅分布中，振幅最大处对应的频 率 值 。 2.1.3 冲击弹性波 impact elastic wave 冲击作用下的质点以波动形式传播在弹性范围内产生的运 动，亦称应力波。 2.1.4 纵波 primary wave 质点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。 2.1.5 测区 testing zone 可以进行冲击回波法施测的构件表面区域， 一个构件可指定 或随机布置一个或若干个测区。 2.1.6 测 线 testing line 在被测构件表面按一定方向布置的测点组成的线。 2.1.7 测点 testing point 测区内或测线上的检测点。 2.1.8 表观波速 apparent wave speed 纵波在半无限固体介质中传播时的速度。 2 2.2 符 号 f 振幅谱图中构件厚度对应的主频； f.根据无缺陷构件厚度计算对应的频域曲线主频； fs 孔道内灌浆密实时，可能出现的另一个高频峰值； fv孔道内灌浆不密实时，可能出现的另一个高频峰值； △f频率采样间隔； H 混凝土结构构件的实际厚度； k截面形状系数； L 两个接收传感器间的直线距离； T混凝土结构构件的厚度计算值； △t两个接收装置所接收到信号的时间差； vp混凝土表观波速。 3 3 冲击回波仪 3.1 技 术 要 求 3.1.1 冲击回波法检测可采用单点式或扫描式冲击回波仪。 3.1.2 冲击回波仪应符合下列规定 1 应配置钢球型冲击器或电磁激振的圆柱型冲击器； 2 应配置测量表面振动的宽频带接收传感器，可为位移传 感器或加速度传感器，带宽宜为800Hz～100kHz; 3 数据采集仪宜具备信号放大功能，且增益可调； 4 数据采集仪宜配有不少于2通道的模/数转换器，转换精 度不应低于16位，采样频率不应低于100kHz 且采样点数可调； 5 仪器应能实时显示冲击时传感器的输出时域信号，并应 具有频率幅值谱分析功能。 3.1.3 冲击回波仪工作环境温度宜为 0℃40℃,不宜在机械 振动和高振幅电噪声干扰环境下使用。 3.2 校 准 3.2.1 冲击回波仪应定期进行校准，周期不宜超过1年。 3.2.2 仪器更换配件或维修后，冲击回波仪应校准后方可使用。 3.2.3 冲击回波仪校准方法应符合本规程附录A 的规定。 4 4 现场检测及结果判定 4.1 一 般 规 定 4.1.1 检测前应进行下列准备工作 1 调查、收集检测项目的相关资料； 2 制定检测方案； 3 核查仪器设备状态。 4.1.2 调查、收集的资料宜包括下列内容 1 工程名称及设计、施工、监理、建设和委托单位名称等； 2 被检测结构构件的名称、设计图纸、设计变更、施工记 录、施工验收等； 3 混凝土原材料品种和规格、配合比、浇筑和养护情况、 设计强度等级等； 4 构件、结构所属环境条件、使用期间的加固情况； 5 明确委托方检测目的和具体要求； 6 结构构件外观质量及存在的问题。 4.1.3 检测方案应根据实际被测对象进行制定，可包括下列主 要内容 1 工程概况、结构构件设计及施工情况； 2 检测依据、目的及委托方要求； 3 检测人员及仪器设备； 4 测区划分、测线布置； 5 测试方法、步骤、数量、位置及进度； 6 其他配合工作。 4.1.4 受检构件测区外缘距构件的变截面或侧表面的最小距离， 应大于沿冲击方向的构件厚度。 4.1.5 检测部位混凝土表面应清洁、平整，且不应有蜂窝、孔 5 洞等外观质量缺陷。当表面不平时，应打磨平整。 4.1.6 当检测中出现可疑区域或测点时，应对其复测或加密检 测；当仍不能确定时，可取芯验证。 4.1.7 结构构件缺陷及厚度测试所采用的表观波速值，可按本 规程附录 B的方法确定。 4.1.8 测区范围应大于预估缺陷的区域，并应有进行对比的同 条件正常混凝土部位，测区应标明各自的编号和位置。 4.1.9 当采用单点式冲击回波仪检测时，应符合下列规定 1 每个测区的测点，应按等间距网格状布置，且不应少于 20个测点； 2 应标明测点的编号和位置； 3 传感器和混凝土测试表面应处于良好的耦合状态； 4 冲击点位置与传感器的间距应小于设计厚度的0.4倍； 5 当检测面有沟槽或表面裂纹时，传感器和冲击器应位于 沟槽或表面裂纹同侧。 4.1.10 采用扫描式冲击回波仪检测时，应符合下列规定 1 测线的位置和测线网格的疏密应根据预估缺陷的位置和 大小确定。对于预应力混凝土构件孔道灌浆缺陷，宜垂直于预应 力孔道的走向进行检测；对于隧道衬砌背后注浆缺陷，宜沿隧道 纵向与环向分别布置测线进行检测。测线的布置不应横跨沟槽或 表面裂纹。 2 扫描器应紧贴混凝土表面匀速滚动，移动速率不宜大于 0.1m/s。 4.1.11 检测时，应观察时域和频域的波形变化，可选择低通或 高通滤波方式进行波形处理。当无法获得有效波形时应进行 复 测 。 4.1.12 检测原始记录宜按本规程附录C 填写。 4.2 混凝土构件厚度及内部缺陷检测及结果判定 4.2.1 非预应力混凝土构件及预应力构件中，无预应力孔道区 6 域的厚度与内部缺陷检测可分别根据实测频域曲线的主频和主频 漂移情况判定。 4.2.2 当构件厚度已知时，应采用已知厚度对表观波速进行 标定。 4.2.3 混凝土结构构件厚度检测应符合下列规定 1 在构件测区内应按本规程第4.1节要求布置测点或测线， 每测点应取3个有效波形，并应分析各有效的主频 f。 主频 f 与平均值的差不应超过2△f, 测点的振幅谱图中构件厚度 对应的主频 f 应为3个有效主频的算术平均值。 2 结构构件厚度应按下式计算 4.2.3 式中T结构构件的厚度计算值 m; vp混凝土表观波速 m/s; f振幅谱图中构件厚度对应的主频 Hz。 4.2.4 混凝土结构构件内部缺陷判定应符合下列规定 1 频域曲线主频 fe应根据对应的无缺陷构件厚度进行 计算。 2 根据实测的波形频谱图，找出主频f, 与计算主频f.进 行比较。对于主频f 之外的频率应结合检测结构构件形状、钢 筋直径、保护层厚度、管线布设、预埋件位置等情况进行综合分 析判断，确定内部缺陷位置。 4.2.5 当冲击回波仪具备三维图、厚度-距离图分析功能时，可 根据下列情况进行缺陷分析 1 当振幅谱图中只有单峰形态且主频f 与计算主频fc差值 不超过2△f, 厚度-距离图显示构件厚度值随测试的距离无明显 变化时，可判定混凝土密实。 2 当振幅谱图中主频 f 与计算主频fc相差较大，振幅谱中 频率峰呈多峰形态，且向低频漂移时，可判定混凝土内部有 7 缺 陷 。 3 实测波形信号复杂、振幅衰减缓慢、无法准确分析与评 价时，宜结合其他检测方法进行综合测试。对于判别困难的区域 可采取钻芯核实。 4 内部缺陷位置估算值可按本规程第4.2.3条计算确定， 其中主频f 值应取振幅谱缺陷波峰对应的频率值。 4.3 有粘结后张法预应力孔道灌浆缺陷检测及结果判定 4.3.1 测线宜垂直于预应力孔道走向布置；当有双层孔道时， 宜从两个侧面进行检测。 4.3.2 测线上各测点的间距应小于0.5倍的孔道直径，冲击点 和接收器间的距离宜小于测点的间距。 4.3.3 预应力孔道灌浆前，宜检测预应力孔道位置及混凝土构 件的内部缺陷。 4.3.4 现场检测宜在灌浆7d 后进行。 4.3.5 当测得的构件厚度频率峰值f 与无预应力孔道部分的构 件厚度频率峰值f 基本相同，或向低频轻微漂移并出现另一个 高频峰值fs, 可判断孔道内灌浆密实。 4.3.6 当测得的构件厚度频率峰值f 明显小于无预应力孔道部 分的构件厚度频率值，或向低频明显漂移并出现另一个高频峰值 fv,f, 约 为 2 倍fs, 可判断孔道内灌浆不密实。 4.4 隧道衬砌背后注浆缺陷检测及结果判定 4.4.1 对隧道管片、二次衬砌背后的注浆不密实缺陷，可根据 检测部位测得的相对振幅与相对振幅阈值作比较后进行判定。 4.4.2 检测前宜通过计算或现场敲击试验确定最优的弹性波频 率及相应的激振锤。注浆完全密实和完全脱空条件下的相对振幅 阈值应通过现场试验确定。 4.4.3 检测区域可布置网格状测点，检测数据应采用频谱分析 进行处理，并应根据不同频率绘制检测区域不同深度的相对振幅 8 图。根据测点测得的相对振幅，绘制检测区域平面内的相对振幅 平面成像图。 4.4.4 注浆情况宜根据不同深度的相对振幅图，并结合相对振 幅平面成像图，综合分析后判定。当检测部位的相对振幅大于或 等于完全脱空条件下的相对振幅阈值时，可判定该部位存在明显 的注浆缺陷；当检测部位的相对振幅小于完全脱空条件下的相对 振幅阈值但大于完全密实条件下的相对振幅阈值时，可判定该部 位为注浆缺陷疑似部位。 4.5 混凝土结合面质量检测及结果判定 4.5.1 板状构件新旧混凝土和钢-混组合结构构件的结合面分层 空鼓检测，可根据时域信号分析判定。 4.5.2 混凝土结合面缺陷测试时，测试面宜平行于结合面。 4.5.3 有下列情况之一，可判断结合面分层、空鼓 1 冲击弹性波的反射时间明显长于无空鼓区域时。 2 通过厚度-距离图、三维图、振幅谱图的综合分析得出的 测试构件厚度为表层结构厚度时。 4.5.4 混凝土结合面缺陷判定，应标识典型空鼓部位，绘制空 鼓分布示意图，计算空鼓区域比例。 4.6 检 测 报 告 4.6.1 检测工作完成应出具检测报告，宜包括下列主要内容 1 委托单位名称； 2 工程概况，包括工程名称、结构类型、规模、施工日期 及现状等； 3 建设单位、设计单位、施工单位及监理单位名称； 4 检测原因、检测目的； 5 检测项目、检测方法及检测依据； 6 仪器设备名称、型号、校准日期； 7 抽样方法、检测数量与检测的位置； 9 8 检测日期，报告完成日期； 9 数据采集系统使用的参数； 10 检测数据分析； 11 检测结论。 10 附 录A 冲击回波仪校准方法 A.0.1 校准试件应按下列要求制备 1 混凝土抗压强度不应小于20MPa; 2 厚度不应小于150mm, 长宽尺寸均不应小于厚度的 6倍； 3 不得有内部缺陷。 A.0.2 校准时，每次选取的测点位置应一致。 A.0.3 校准试件的测试厚度，应按本规程第4.2.3条的规定进 行测试，且应满足下式要求 A.0.3 式中H 直接量测的校准试件的实际厚度 m; T 校准试件测试厚度的算术平均值m。 11 附 录B 混凝土表观波速测试 B.0.1 当构件所测区域厚度不能量测时，可采用两个接收传感 器 图B.0.1 进行表观波速测试。表观波速测试步骤进行应符 合下列规定 图B.0.1 冲击回波法测试结构构件混凝土表观波速示意图 1一接收传感器；2数据采集和分析系统；3冲击源器 1 应将冲击回波仪的两个接收传感器置于结构构件表面， 在两个传感器连线的外侧激发冲击弹性波。 2 当从两个传感器获取的波形都有效时，可存储波形，进 行分析。当纵波无法分辨时，应在同一点重复进行测试，或者在 传感器和混凝土接触良好的另一个位置重新进行测试。 3 从两个传感器分别接收到的两个时域波形应在同一时间 坐标中显示。 4 应分别读取并记录第一个和第二个传感器接收信号在电 压基准线数值开始变化点的时间数值t₁ 和 t2。计算纵波到达的时 间差△tt₂ 一 t₁。 5 混凝土构件纵波传播的表观波速值可按下式计算 B.0.1 式中vp混凝土表观波速m/s; L 两个接收传感器间的直线距离 m; 12 △t两个接收传感器所接收到信号的时间差μs; k截面形状系数，可通过现场试验确定。 6 应通过改变采样时间间隔对同一测点重复进行两次测试， 当该测点上两次测得的传播时间相同时，则可进行其他测点的测 试。当两次测试的信号时间差不同时，应进行第三次测试，取与 前两次值相同的值作为传播时间的测试值。当三个数据都不同时 应检查原因，排除故障后再继续进行测试。 7 混凝土表观波速测试不宜少于3个测点，测试结果与平 均值的差不超过平均值的5,取多次测试的表观波速平均值作 为待测构件的混凝土表观波速值。 B.0.2 在能直接测量构件厚度值及采用钻孔取芯直接测量被测 构件区域厚度值的情况下，可采用一个接收传感器，测试步 骤应符合下列规定 1 应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只有单主峰值时，读取频域曲线图中主频 值f; 2 混凝土表观波速值可按下式计算 vp2Hf B.0.2 式中vp混凝土表观波速 m/s; H 混凝土结构构件直接量测的实际厚度 m; f- 振幅谱中构件厚度对应的频率值 Hz。 3 混凝土表观波速测试不宜少于3个测点，测试结果与平 均值的差不应超过平均值的5,可取多次测试的表观波速平均 值作为待测构件的混凝土表观波速值。 B.0.3 检测原始记录宜按表B.0.3 填写。 13 表 B.0.3 混凝土表观波速测试记录表 委托编号 工程名称 测试日期 检测依据 施工日期 设计强度等级 构件名称 检测环境/构件表面状态 仪器设备 型号 编号 参数 采样频率 kHz;采样点数 点；滤波方式 □方法一 B.0.1 次数 第1次点 第2次点 第3次点 第i次点 1 2 1 2 1 2 L 2;t₁ ;△t k Up 构件的混凝土表观波速值m/s □方法二 B.0.2 vp2Hf 次数 第1次 点 第2次 点 第3次 点 第i次 H f Up 构件的混凝土表观波速值m/s 测试位置 示意图 测试 记录 第 页 共 页 14 附录C 冲击回波法检测混凝土 厚度和缺陷记录表 表C 厚度及缺陷检测记录表 委托编号 工程名称 测试日期 检测依据 施工日期 设计强度等级 构件名称 检测环境/构 件表面状态 仪器设备 型号 编号 参数 采样频率 kHz;采样点数 点；滤波方式 构件混凝土表 观波速m/s 测区/测点/ 测线编号 计算/冲击回波 测得厚度值 Tm 直接测得的 实际厚度值 Hm 结果图振幅 谱图等编号 缺陷分析、 描述分布 位置等情况 检测部位测 区、测点/测线 分布示意图 测 试 记 录 第 页共 页 15 本规程用词说明 1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度 不同的用词说明如下 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，在正常情况下均应这样做的 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3表示允许稍有选择，在条件许可时首先这样做的 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，可采用 “可”。 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“应按执行”。 16 中华人民共和国行业标准 冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程 JGJ/T 411-2017 条 文 说 明 编 制 说 明 冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程 JGJ/T 411-2017, 经住房和城乡建设部2017年5月18日以第1560号公告批准、 发 布 。 本规程编制过程中，编制组进行了广泛的调研，开展了大量 的试验研究、结合了不断总结的工程实践经验，吸收了国内外的 有关成果，取得了冲击回波法检测混凝土缺陷的重要技术方法及 参 数 。 为便于广大工程设计、施工、监理、检测、咨询、科研、学 校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定， 冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程编制组按章、节、条顺 序编制了本规程的条文说明，对条文规定的目的、依据、注意事 项等进行了说明。但是，本条文说明不具备与规程正文同等的法 律效力，仅供使用者作为理解和把握本规程规定的参考。 18 目 次 1 总 则 20 3 冲击回波仪 24 3.1 技术要求 24 3.2 校准 25 4 现场检测及结果判定 27 4.1 一般规定 27 4.2 混凝土构件厚度及内部缺陷检测及结果判定 28 4.3 有粘结后张法预应力孔道灌浆缺陷检测及结果判定 33 4.4 隧道衬砌背后注浆缺陷检测及结果判定 36 4.5 混凝土结合面质量检测及结果判定 38 附 录A 冲 击 回 波 仪 校 准 方 法 40 附 录B 混凝土表观波速测试 41 19 1 总 则 1.0.1、1.0.2 本规程所指的冲击回波法，是通过瞬时力学冲击 产生瞬时应力波，应力波在结构中传播，当遇到缺陷或界面时被 反射，通过冲击面与缺陷及界面间的多重反射，引起瞬时共振状 态，识别并能确定结构是否完好无损或确定缺陷位置的方法；适 用于如板、墙类等构件。冲击回波测试系统检测混凝土构件示意 图如图1所示。 图 1 冲击回波测试系统检测混凝土构件示意图 1数据采集分析系统；2冲击点；3传感器；4缺陷位置 冲击回波法检测混凝土构件的厚度、不密实度及空洞是根据 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，被缺陷表面或构件底面反射回来。因 此，冲击弹性波在构件表面、内部缺陷表面或底面边界之间来回 反射产生瞬态共振，其共振频率能在振幅谱通过快速傅立叶变 换，从波形中得出的频率与对应振幅的关系图中辨别出，用于 确定内部缺陷的深度和构件的厚度。冲击回波法检测混凝土内部 缺陷的原理示意图如图2所示。冲击回波法适用于检测界面声阻 20 位移 振幅 冲击传感器 数据采集系统和数据 4 分析处理系统 频谱图 FFT 频率 波形图 时间 图2 冲击回波法检测混凝土内部缺陷的原理示意图 抗有明显差别的构件，混凝土构件至少具备一个形状规则的可测 面，而陶粒混凝土、加气混凝土等轻质混凝土构件则不适用于采 用冲击回波法；同时，机械振动和高振幅电噪声会对传入数据采 集系统造成检测结果的误判，故在采用冲击回波法进行检测时， 周围环境不应有机械振动和高振幅电噪声。 本规程所指内部缺陷为混凝土结构的空洞、不密实情况；预 应力构件孔道内的灌浆不密实情况；隧道衬砌背后脱空、注浆不 密实情况及混凝土结合面空鼓缺陷。 随着混凝土强度等级的提高，表观波速在混凝土中的传播值 会升高，相应的冲击弹性波传播、反射的速度会相应增大，频率 也相应增大，因此测得的混凝土厚度基本一致，且大量文献及本 规程编制组试验证明混凝土的强度对检测结果影响不大，只要混 凝土构件与其他介质界面声阻抗有足够明显的差别，能够产生可 测得的反射波即可，因此，本规程未规定被检构件混凝土的抗压 强 度 。 编制组通过采用冲击回波法对厚度200mm～1200mm 的试件 进行测试，测试结果表明冲击回波法对厚度200mm～1000mm 的试件测厚均能较好适应，特别适用于板厚为200mm～600mm 的 薄板测厚。对于更厚一些的构件，由于混凝土为非匀质材料，内 部存在着固有的微型孔洞或缝隙，会引起冲击能量的快速衰减， 21 测试时需要较大直径的钢球以较大能量冲击，表面波 R 波 的 存在与较大振动带来的附加影响会导致信号采集困难，降低振幅 谱分析的准确性，引起厚度实测值与实际设计值的偏差较大。 一般情况下，从小直径小于25mm 钢筋处反射回来的应 力波在振幅谱中不会产生明显峰值。但是，大直径不小于 25mm 的钢筋，会出现从钢筋处反射回来的冲击弹性波将在振 幅谱中产生峰值，条件允许下宜避开钢筋进行检测，可采用钢筋 探测仪器或查阅图纸确定其位置。同时，试验证明当冲击接触时 间适当增大时，振幅谱中钢筋的影响将减小甚至难以辨别，所以 可考虑采取加大冲击接触时间的方法来避开普通钢筋的影响。 冲击回波法的原理本质上是通过竖向回波特性计算被测物体 的厚度。但是事实上由于冲击弹性波是一种体波，波前是以球面 的形式向外扩散。当冲击点靠近弹性体的边界时，边界的回波会 影响构件检测对应面的回波特性，造成测试的误判。构件本身存 在一定的边界，构件与构件连接处附近都会产生边界影响，为了 消除边界的影响，需要在测试的时候回避这类边界影响区域，距 离边界相应的距离。 规程编制组经过测试，在边界影响区域外受检构件的检测 区域外缘距构件的变截面或侧表面的最小距离不宜小于预估最大 测深,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3,而在边界影响区域内，所测构件的测试结果普遍 偏大，测试结果典型图例见图4,测试结果存在误判可能。 振 幅 V o l t 频率Hz 图3 边界影响区域外的测试结果 22 振 幅 V o l t 频率Hz 图 4 边界影响区域内的测试结果 23 3 冲击回波仪 3.1 技 术 要 求 3.1.1 单点式冲击回波仪为单点冲击、单点接收回波信号。扫 描式冲击回波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。 单点式冲击回波仪适用于精确测试和特殊位置测试，该方法 对测试面平整度要求较低，使用灵活。扫描式冲击回波仪具有滚 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。 3.1.2 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。 电缆应具有屏蔽层，以减小电噪声。冲击回波仪由冲击器、 接收传感器、数据采集仪、分析软件、连接电缆和接头组成。 1 单点式冲击回波仪的冲击器多为一系列不同直径的钢质 球型锤头，检测机构可根据检测部位厚薄选用合适的冲击器，且 在检测前应进行验证。扫描式冲击回波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。冲击回波仪的冲击器的正确选择对于检测的效 果很重要，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影 响，设计良好的冲击装置能提高测试效果及减少人为误差。 24 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， 是配有双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。 5 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，在幅值频 谱中，通过选择厚度对应的主频值，计算得出厚度值。 连接接头质量拆装宜容易，能保证电缆紧密连接采集仪及冲 击接收器，电缆具有屏蔽层以减小电噪声对传感器输出信号的 干 扰 。 3.1.3 冲击回波仪由于电子元器件众多，应避免在低温及高温 环境下使用，工作温度范围宜在0℃40℃。 3.2 校 准 3.2.1 检测机构可制作一定强度等级的密实钢筋混凝土板块且 预埋缺陷作为校准扫描式冲击回波系统的标准块，以该标准块进 行每年的仪器校准和平常现场检测前后作为验证仪器是否运行稳 定的依据。可参考本规程给出的方法进行自校准。 对冲击回波仪进行校准或自校准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，是冲击回波检 25 测的关键所在，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， 一般情况下仪器校准周期为1年。 3.2.3 冲击回波仪的校准或者自校准是对混凝土波速的检验校 准。可用具备一定强度的密实混凝土板作为标准件来标定波速， 检验混凝土的计算厚度与实际厚度是否相符来验证仪器的可靠性 和稳定性。 26 4 现场检测及结果判定 4.1 一 般 规 定 4.1.1 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。 4.1.2 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。 4.1.3 检测方案应根据检测的目的、前期的调查资料来制定。 4.1.5 反映混凝土质量的测试参数及冲击回波响应特征容易受 混凝土表面状态及内部钢筋分布的影响。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，应 磨平并清除残留的粉末或碎屑，保证混凝土的清洁与平整性。 4.1.6 根据冲击回波法的基本原理，该方法受各影响因素及人员 经验主观性的影响较大，故而有一定的局限性，因此当结果产生 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。 对于预应力孔道构件灌浆缺陷的检测，由于孔道灌浆状态及 界面方位的影响如注浆不密实情况下，注浆界面不可能完全垂 直于测试表面在注浆不密实与未注浆的判定中，各点的测试结 果会有一定的差距。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。 其他方法有局部破损、超声法、雷达法等。 4.1.7 在检测不同强度或不同配合比混凝土前，进行混凝土表 观波速测试。 4.1.9 为保证传感器与混凝土测点表面紧贴，根据传感器与混 凝土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 27 动。因此在实际测试时，传感器与混凝土之间的耦合剂应当尽量 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。 4.1.10 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。 4.1.11 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，之后再次进行测试，直到获 取有效波段及振幅谱图。 4.2 混凝土构件厚度及内部缺陷检测及结果判定 4.2.1 影响冲击回波法探测缺陷