水泥混凝土板超聲檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、目前，水泥混凝土板在施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中強(qiáng)度、厚度指標(biāo)的檢測(cè)主要是通過(guò)取芯的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而該方法具有一定的破壞性、速度慢、代表性差等缺點(diǎn)，并且取芯的位置需要及時(shí)的修復(fù)，這也造成了一定的質(zhì)量隱患。因此，急需一種無(wú)損、快速、準(zhǔn)確的評(píng)定水泥混凝土板強(qiáng)度、厚度指標(biāo)的方法。超聲是一種人們所熟知的、應(yīng)用范圍廣泛的檢測(cè)方法。該方法具有穿透能力強(qiáng)，操作方便，檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)而使其成為結(jié)構(gòu)檢測(cè)的首選。超聲直達(dá)波對(duì)測(cè)法在具有兩個(gè)以上檢測(cè)表面的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中研究較

2、多，因可準(zhǔn)確識(shí)別直達(dá)縱波的起跳點(diǎn)位置，所以研究的比較成熟；而在具有單一檢測(cè)表面的水泥混凝土結(jié)構(gòu)的厚度及強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)定時(shí)，卻存在著強(qiáng)度推定精度較低，信號(hào)信噪比低及反射波起跳點(diǎn)難以識(shí)別等問(wèn)題，故本文開展了相應(yīng)方面的研究。
　　首先，在用超聲平測(cè)法評(píng)定水泥混凝土板強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，由于只考慮超聲聲速的單參數(shù)數(shù)學(xué)模型的強(qiáng)度推定精度比較低。所以，為了提高超聲法評(píng)定水泥混凝土板強(qiáng)度的精度，本文開展了強(qiáng)度等級(jí)為 C20、C25、C35及C40水泥混凝土

3、的多參數(shù)強(qiáng)度推定模型的應(yīng)用研究。在聲波傳播過(guò)程中，由于混凝土物性以及檢測(cè)距離的變化，除聲速以外的其它聲參數(shù)也會(huì)隨之而變化，這種變化也應(yīng)被考慮到強(qiáng)度推定的數(shù)學(xué)模型中。為此，本文通過(guò)理論分析建立相應(yīng)的多參數(shù)數(shù)學(xué)模型，分別是聲速、衰減系數(shù)I與抗壓強(qiáng)度，聲速、衰減系數(shù)Ⅱ和抗壓強(qiáng)度，及聲速、衰減系數(shù)Ⅰ、衰減系數(shù)Ⅱ與抗壓強(qiáng)度之間的三參數(shù)數(shù)學(xué)模型關(guān)系。通過(guò)與單參數(shù)模型的相關(guān)系數(shù)對(duì)比，多參數(shù)強(qiáng)度推定模型相關(guān)系數(shù)較高；在實(shí)驗(yàn)室澆筑強(qiáng)度等級(jí)為C20、C25

4、、C35及C40的足尺寸小板試件，初步開展了多參數(shù)強(qiáng)度模型在水泥混凝土板抗壓強(qiáng)度推定方面的應(yīng)用研究，通過(guò)與預(yù)留試塊實(shí)測(cè)對(duì)比，多參數(shù)模型強(qiáng)度推定精度較高。
　　其次，在超聲檢測(cè)水泥混凝土板的過(guò)程中存在多種噪聲，如濾波方法不當(dāng)，將導(dǎo)致超聲信號(hào)信噪比較低，使得在超聲平測(cè)法檢測(cè)水泥混凝土板厚度指標(biāo)時(shí)，反射波起跳點(diǎn)愈加難以識(shí)別。所以，本文開展了超聲檢測(cè)水泥混凝土板多小波提升框架的信號(hào)去噪技術(shù)的應(yīng)用研究。由傳統(tǒng)的單小波作為多小波提升模型的基礎(chǔ)

5、小波，并且根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要可以選用不同的單小波。在此模型基礎(chǔ)上，選用多種小波作提升變換，結(jié)合綜合閾值濾波法，以信噪比及均方根誤差作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以此確定最優(yōu)的基礎(chǔ)小波。從而實(shí)現(xiàn)多小波提升框架的超聲檢測(cè)水泥混凝土板信號(hào)去噪技術(shù)的應(yīng)用。
　　最后，在用超聲反射法檢測(cè)評(píng)定水泥混凝土板厚度時(shí)，反射波起跳點(diǎn)難以識(shí)別，所以本文開展了反射波起跳點(diǎn)識(shí)別方法的研究。本論文采用“兩階段法”識(shí)別反射波首波信號(hào)起跳點(diǎn)位置。該方法基于惠更斯原理，結(jié)合聲波的

6、傳播特性，應(yīng)用數(shù)學(xué)分析、波形分析，判斷反射縱波首波起跳點(diǎn)位置，以此來(lái)確定其相應(yīng)的聲參量。并在實(shí)驗(yàn)室澆筑不同強(qiáng)度等級(jí)、不同板厚及不同界面接觸類型的水泥混凝土結(jié)構(gòu)的足尺寸小板試件，初步進(jìn)行了超聲反射波起跳點(diǎn)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用研究，效果較好。
　　基于以上的研究成果，并在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：2006BAJ18B05）支持下，對(duì)貴遵高速公路水泥混凝土路段進(jìn)行了工程實(shí)體檢測(cè)，對(duì)水泥混凝土板的厚度進(jìn)行了評(píng)定，并通過(guò)計(jì)算厚度與