CT法与超声法检测方法对比
试验设备和目标
本次检测方法对比中,超声波法所使用的仪器是双通道探测仪混凝土超声波检测仪,其接收灵敏度≤10μV,放大器带宽5Hz~500Hz,最大采样长度≤64k,幅度读测范围0~177dB。桥梁CT法所使用的是我单位的BCT检测系统,记录器A/D:24位,采样率为192Khz(5.2μs),32通道。本次使用超声波和桥梁CT两种检测方法对同一块混凝土模版进行检测,并在结果差异较大的位置进行取芯验证。
检测结果:
1.超声法:
检测按照《超声法检测混凝土缺陷技术规程(CECS21:2000)》要求将梁板分成24×11的网格,对每一个单元格采用超声波法对混凝土进行缺陷检测,每个单元格内的测值如图3中的表格所示:
图1 超声法检测每个单元格测点位置的声速值
将所测得的声速值和坐标位置信息输入软件进行插值和运算,并运用颜色的不同来表示声速的快慢,红色区域表示高速区,蓝色区域表示低速区。图4为超声法检测的速度分布云图。
图2 超声法检测的速度分布云图
检测结果显示,该混凝土检测板的整体结构强度分布比较均匀,梁板中的相对缺陷位置在5.5-6.0m处的位置。相对强度较高的地方位于7.5-9.0m处。
2.桥梁CT法:
桥梁CT法的检测结果包括四个方面,速度分布云图,速度分布直方图,强度分布云图以及缺陷统计。速度分布云图能简单直观的表示,超声波在梁板内部传播的速度情况,根据声速与混凝土强度的正相关性,来推断混凝土的结构强度。
图3 桥梁CT方法检测的速度分布云图
速度直方图,显示速度分布情况,用梁板的平均速度和波速的离散度来评价混凝土桥梁的质量,并根据科学依据和长期的工作实践经验给出一般性评价指标,即平均速度大于等于4km/s,并且波速离散度小于等于9%为合格的标准。强度分布云图,根据当地实际的混凝土速度与强度的对应关系,给出混凝土强度强度对应的波速范围,并对强度分布进行成图显示,对其对应面积进行百分比统计,指导评价混凝土桥梁质量的合格与否。
最大缺陷个数统计,计算得到的不合格单元格的数量,同样是评价混凝土桥梁质量的定量标准。
两种检测方法结果对比分析
将两种检测方法的速度分布云图的色标调整为一致,对比分析的结果显示两种方法的整体差异性不大,但是在有些局部位置还是出现了差异,其中图4所示的红色矩形框内的9#和12#位置差异明显。超声法检测结果显示9#区域为相对低速区(图4上),12#显示为相对高速区,桥梁CT法检测结果刚好相反。
图4 上为超声法检测速度分布云图;中为桥梁CT法检测速度分布云图;下为两幅图的色标
对两种检测结果所出现的差异,在本文中使用桥梁混凝土结果检测的另外一种比较重要的方法—取芯法进行检测。取芯法分别对相对差异较大的3#、4#、5#、9#、12#、14#和15#位置进行验证。取芯结果与超声法和桥梁CT法(BCT)的对比结果如图5所示。
图5 左边为超声法、BCT法声速检测结果和取芯的强度检测结果表格,右边为七个检测区域的走势变化折线对比显示三种检测方法在对于位置的整体走势区别不明显,但是在9#、12#这两个差异性较大的区域,取芯结果对桥梁CT方法的检测结果给予了肯定。
可以看出桥梁CT方法对桥梁混凝土强度的检测结果更为真实可靠。
结论:
通过两种检测方法的对比分析显示,虽然在基本原理上区别不大,但是其在施工工程量、检测内容的全面程度以及检测结果的可靠性方面上均有比较明显的差异。超声法需要对混凝土检测阵面的每一个点进行检测,单点激发单点接收,而桥梁CT技术为多发多收,只需要一次施工一次成像,这样既保证了检测结果的一致性,又减少了工程量,缩短了施工时间。超声法利用单点声速的插值得到梁板结构的整体强度,检测结果以速度分布云图为主要表现手段,表现手法过于单一。
桥梁CT方法的检测报告分为四个方面,速度分布云图,速度分布直方图,强度分布云图,以及缺陷统计。从定性到定量的指导检测发现梁板缺陷的位置和规模。 超声法检测时会由于延时问题,导致检测结果速度普遍偏高,而且受梁板上下表面与内部结构的不一致性影响较大。桥梁CT技术测得的是声波在单元格内部的平均速度,能更好的反映梁板内部结构的强度,通过取芯法验证的结果也验证了桥梁CT的结果正确。 因此我们认为在现代桥梁混凝土强度检测中,无论是成桥之前的试验检测,还是进行桥面风化损伤之后的服役桥梁安全性评估,使用桥梁CT技术更加方便,检测结果也更加真实、可靠。