水泥混凝土板超聲檢測技術(shù)研究.pdf

1、目前，水泥混凝土板在施工及運營過程中強度、厚度指標(biāo)的檢測主要是通過取芯的方法來實現(xiàn)。而該方法具有一定的破壞性、速度慢、代表性差等缺點，并且取芯的位置需要及時的修復(fù)，這也造成了一定的質(zhì)量隱患。因此，急需一種無損、快速、準(zhǔn)確的評定水泥混凝土板強度、厚度指標(biāo)的方法。超聲是一種人們所熟知的、應(yīng)用范圍廣泛的檢測方法。該方法具有穿透能力強，操作方便，檢測速度快等優(yōu)點而使其成為結(jié)構(gòu)檢測的首選。超聲直達波對測法在具有兩個以上檢測表面的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中研究較

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

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

4、、C35及C40的足尺寸小板試件，初步開展了多參數(shù)強度模型在水泥混凝土板抗壓強度推定方面的應(yīng)用研究，通過與預(yù)留試塊實測對比，多參數(shù)模型強度推定精度較高。
　　其次，在超聲檢測水泥混凝土板的過程中存在多種噪聲，如濾波方法不當(dāng)，將導(dǎo)致超聲信號信噪比較低，使得在超聲平測法檢測水泥混凝土板厚度指標(biāo)時，反射波起跳點愈加難以識別。所以，本文開展了超聲檢測水泥混凝土板多小波提升框架的信號去噪技術(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價指標(biāo)，以此確定最優(yōu)的基礎(chǔ)小波。從而實現(xiàn)多小波提升框架的超聲檢測水泥混凝土板信號去噪技術(shù)的應(yīng)用。
　　最后，在用超聲反射法檢測評定水泥混凝土板厚度時，反射波起跳點難以識別，所以本文開展了反射波起跳點識別方法的研究。本論文采用“兩階段法”識別反射波首波信號起跳點位置。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位置，以此來確定其相應(yīng)的聲參量。并在實驗室澆筑不同強度等級、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，初步進行了超聲反射波起跳點識別技術(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”國家科技支撐計劃重點項目（編號：2006BAJ18B05）支持下，對貴遵高速公路水泥混凝土路段進行了工程實體檢測，對水泥混凝土板的厚度進行了評定，并通過計算厚度與