1、7>CECS21:20007>7>中国工程建设标准化协会标准超声法检测混凝土缺陷技术规程Technicalspecificationforinspectionofconcretedefectsbyultrasonicmethod2000北京中国工程建设标准化协会标准超声法检测混凝土缺陷技术规程Technicalspecificationforinspectionofcon
2、cretedefectsbyultrasonicmethodCECS21:2000主编单位:陕西省建筑科学研究设计院上海同济大学批准单位：中国工程建设标准化协会实施日期：2001年1月1日2000北京根据中国工程建设标准化协会(98)建标协字第08号《关于下达1998年第一批推荐性标准编制计划的函》的要求，制订本标准。本规程是在《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CKS21：90的基础上，吸收国内外超声检测仪器最新成果和超声检测技术的新经验，结合我国建设工程中混凝土质量控制与检测的实际需要进行修订的。本规程的主要内容包括超声法检测混凝土缺陷的
3、适用范围,检测设备技术要求，声学参数测量方法，混凝土裂缝深度、混凝土不密实区、新老混凝土结合质量、灌注桩和钢管混凝土缺陷等的检测及判断方法。本规程主要对"超声波检测设备”及“声学参数测量”两章作了全面修订:将原“浅裂缝检测”和“深裂缝检测”两章合并成“裂缝深度检测”一章;删除了"匀质性检测”一章;对平测裂缝深度的判定、混凝土密实性检测的异常数据判断和表面损伤层检测的数据处理等方法做了补充和完善;增加了灌注桩和钢管混凝土缺陷检测。现批准协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》,编号为CECS21：2000,推荐给工程建设设计、施工、使用单位采用。本规程
4、由中国工程建设标准化协会混凝土结构委员会归口管理，由陕西省建筑科学研究设计院(陕西省西安市环城西路北段272号，邮编：710082)负责解释。在使用中如发现需要修改和补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。主编单位:陕西省建筑科学研究设计院上海同济大学参编单位：中国建筑科学研究院结构研究所水利电力部南京水利科学研究院北京市建筑工程质检中心第三检测所重庆市建筑科学研究院主要起草人:张治泰李乃平李为杜林维正张仁瑜罗骐先濮存亭林文修中国工程建设标准化协会2000年11月10日1总则(1)2术语、符号(2)2.1术语(2)2.2主
5、要符号(2)3超声波检测设备(4)3.1超声波检测仪的技术要求(4)3.2换能器的技术要求(5)3.3超声波检测仪的检定(5)4声学参数测量(6)4.1一般规定(6)4.2声学参数测量(6)5裂缝深度检测(9)5.1一般规定(9)5.2单面平测法(9)5.3双面斜测法(11)5.4钻孔对测法(11)6不密实区和空洞检测(13)6.1一般规定(13)6.2测试方法(13)6.3数据处理及判断(15)7混凝土结合面质量检测(17)7.1一般规定(17)7.2测试方法(1
6、7)7.3数据处理及判断(18)8表面损伤层检测(19)8.1—般规定(19)8.2测试方法(19)8.3数据处理及判断(20)9灌注桩混凝土缺陷检测(21)9.1一般规定(21)9.2埋设超声检测管(21)9.3检测前的准备(22)9.4检测方法(22)9.5数据处理及判断(23)10钢管混凝土缺陷检测(25)10.1一般规定(25)10.2检测方法(25)10.3数据处理及判断(26)附录A测量空气声速进行声时计量校验(27)附录B径向振动式换能器声时初读数(血)测量
8、些参数及其相对变化,判定混凝土中的缺陷情况。10.5按本规程进行缺陷检测时，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。12术语、符号2.1术语2.1.1超声法Ultrasonicmethod本规程所指的超声法，系采用带波形显示的低频超声波检测仪和频率为20250kHz的声波换能器，测量混凝土的声速、波幅和主频等声学参数，并根据这些参数及其相对变化分析判断混凝土缺陷的方法。2.1.2混凝土缺陷Concretedefects破坏混凝土的连续性和完整性,并在一定程度上降低混凝土的强度和耐久性的不密实区、空洞、裂缝或夹杂泥砂、杂物等。
10、式换能器直径；d}—钻出的声测孔直径或预埋声测管的内径；血一预埋声测管的外径；天一测点i的接收信号主频率；4—测点i的超声测试距离；卩一平测时发射和接收换能器内边缘之间的距离；mx、s厂分别为混凝土某一声学参数x的平均值和标准差；叫、窃一分别为混凝土声速的平均值和标准差；仇一空气的摄氏温度；供一测点i的首波周期；&—测点i的测读声时值；心一测点i的混凝土声时值；i0—声时初读数；矿一跨缝平测时测点i的测读声时值；心一在钻孔或预埋管中测试的声时初读数；th—绕过空洞传播的声时值；犷一空气声速标准值；沙―空气声速实测值；牛一损伤层混凝土的
11、声速；va一未损伤混凝土的声速；%—被测水中的声速；X—测点i的某一声学参数值；X。一声学参数异常情况的判断值。3超声波检测设备3.1超声波检测仪的技术要求3.1.1用于混凝土的超声波检测仪分为下列两类：1模拟式:接收信号为连续模拟量，可由时域波形信号测读声学参数；2数字式:接收信号转化为离散数字量，具有采集、储存数字信号、测读声学参数和对数字信号处理的智能化功能。3.1.2超声波检测仪应符合国家现行有关标准的要求，并在法定计量检定有效期限内使用。3.1.3超声波检测仪应满足下列要求：1具有波形清晰、显示稳定的示波装置；2声时最小分度为01
15、然后把仪器衰减系统的衰减量增加或减少6dB,此时屏幕波幅高度应降低一半或升高一倍。4声学参数测量4.1一般规定4.1.11234564丄2检测前应取得下列有关资料：工程名称；检测目的与要求；混凝土原材料品种和规格；混凝土浇筑和养护情况；构件尺寸和配筋施工图或钢筋隐蔽图；构件外观质量及存在的问题。依据检测要求和测试操作条件,确定缺陷测试的部位（简称测位）。4.1.3测位混凝土表而应清洁、平整，必要时可用砂轮蘑平或用高强度的快凝砂浆抹平。抹平砂浆必须与混凝土粘结良好。4.1.4在满足首波幅度测读精度的条
16、件下，应选用较高频率的换能器。4.1.5换能器应通过耦合剂与混凝土测试表面保持紧密结合，耦合层不得夹杂泥砂或空气。4.1.6检测时应避免超声传播路径与附近钢筋轴线平行，如无法避免，应使两个换能器连线与该钢筋的最短距离不小于超声测距的1/6。4.1.7检测中出现可疑数据时应及时查找原因，必要时进行复测校核或加密测点补测。4.2声学参数测量4.2.11采用模拟式超声检测仪测量应按下列方法操作：检测之前应根据测距大小将仪器的发射电压调在某一档,并以扫描基线不产生明显噪音干扰为前提，将仪器"增益”调至较大位置保持不动；2声时测量。应将
17、发射换能器（简称T换能器）和接收换能器（简称R换能器）分别耦合在测位中的对应测点上。当首波幅度过低时可用“衰减器”调节至便于测读，再调节游标脉冲或扫描延时,使首波前沿基线弯曲的起始点对准游标脉冲前沿，读取声时值勺（读至0.1妙）；3波幅测量。应在保持换能器良好耦合状态下采用下列两种方法之一进行读取：1）刻度法:将衰减器固定在某一衰减位置，在仪器荧光屏上读取首波幅度的格数。2）衰减值法:采用衰减器将首波调至一定高度,读取衰减器上的dB值。4主频测量。应先将游标脉冲调至首波前半个周期的波谷（或波峰），读取声时值口（沟），再将游标脉冲调至相邻的波谷（或波峰），读
18、取声值〔（网）,按（4.2.1）式计算出该点（第i点）第一个周期波的主频龙（精确至0.1kHz）。^=1000/（1,-1,）（4.2.1）5在进行声学参数测量的同时，应注意观察接收信号的波形或包络线的形状，必要时进行描绘或拍照。4.2.2采用数字式超声检测仪测量应按下列方法操作：1检测之前根据测距大小和混凝土外观质量情况，将仪器的发射电压、采样频率等参数设置在某一档并保持不变。换能器与混凝土测试表面应始终保持良好的耦合状态；2声学参数自动测读:停止采样后即可自动读取声时、波幅、主频值。当声时自动测读光标所对应的位置与首波前沿基线弯曲的起始点有差异或者波幅自动
19、测读光标所对应的位置与首波峰顶（或谷底）有差异时,应重新采样或改为手动游标读数；3声学参数手动测量:先将仪器设置为手动判读状态，停止采样后调节手动声时游标至首波前沿基线弯曲的起始位置，同时调节幅度游标使其与首波峰顶（或谷底）相切,读取声时和波幅值;再将声时光标分别调至首波及其相邻波的波谷（或波峰）,读取声时差值At（“s）,取1000/At即为首波的主频（kHz）；4波形记录:对于有分析价值的波形，应予以存储。4.2.3混凝土声时值应按下式计算：如=猊—或td—（4.2.3）式中id—第i点混凝土声时值（“s）；心一第i点测读声时值（屈）；如如一声
21、声法检测混凝土裂缝的深度。5.1.2被测裂缝中不得有积水或泥浆等。5.2单面平测法5.2.1当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度乂不大于500nm时，可采用单面平测法。平测时应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按跨缝和不跨缝布置测点（布置测点时应避开钢筋的影响）进行检测,其检测步骤为：1不跨缝的声时测量:将T和R换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距（“）等于100、150、200、250mm……分别读取声时值（左），绘制"时一距"坐标图（图5.2.1—1）或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程：一=卄免图
23、量：如图(5.2.1—2)所示，将T、R换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，卩取100、150、200mm、……分别读取声时值f,同时观察首波相位的变化。5.2.2平测法检测，裂缝深度应按下式计算：厶/2、(饥几)2_1(5.2.2-1)nm屁=1/兀工(5.2.2-2)1=1式中厶一不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离(mm);山一第i点计算的裂缝深度值(mm);矿一第i点跨缝平测的声时值(“s)；叫各测点计算裂缝深度的平均值(mm);他一测点数。5.2.3裂缝深度的确定方法如下：1跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时,可用
24、该测距及两个相邻测距的测量值按(5.2.2-1)式计算力值，取此三点力的平均值作为该裂缝的深度值(九)；2跨缝测量中如难于发现首波反相，则以不同测距按(5.2.2-1)式、(5.2.2_2)式计算％及其平均值(％)。将各测距//与％相比较，凡测距/小于％和大于3%,应剔除该组数据,然后取余下饥的平均值,作为该裂缝的深度值(九)。5.3双面斜测法5.3.1当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试表而时，可采用双面穿透斜测法检测。测点布置如图5.3.1所示，将T、R换能器分别置于两测试表面对应测点1、2、3……的位置，读取相应声时值如波幅值4及主频率兀。123
26、能器直径大510mm；2孔深应不小于比裂缝预计深度深700mm0经测试如浅于裂缝深度，则应加深钻孔；3对应的两个测试孔(A、E),必须始终位于裂缝两侧，其轴线应保持平行；4两个对应测试孔的间距宜为2000mm,同一检测对象各对测孔间距应保持相同；5孔中粉末碎屑应清理干净；6如图5.4.3（a）所示，宜在裂缝一侧多钻一个孔距相同但较浅的孔（C）,通过E、C两孔测试无裂缝混凝土的声学参数。5.4.4裂缝深度检测应选用频率为2060kHz的径向振动式换能器。5.4,5测试前应先向测试孔中注满清水,然后将T、R换能器分别置于裂缝两侧的对应孔中，以相同高程等
28、6不密实区和空洞检测6.1一般规定6.1.1本章适用于超声法检测混凝土内部不密实区、空洞的位置和范围。6.1.2检测不密实区和空洞时构件的被测部位应满足下列要求：1被测部位应具有一对（或两对）相互平行的测试面；2测试范围除应大于有怀疑的区域外，还应有同条件的正常混凝土进行对比，且对比测点数不应少于2006.2测试方法6.2.1根据被测构件实际情况，选择下列方法之一布置换能器：1当构件具有两对相互平行的测试面时,可采用对测法。如图6.2.1-1所示，在测试部位两对相互平行的测试面上，分别画出等间距的网格（网格间距:工业与民用建筑为100300m
29、m,其它大型结构物可适当放宽），并编号确定对应的测点位置；2当构件只有一对相互平行的测试面时，可采用对测和斜测相结合的方法。如图6.2.1-2所示,在测位两个相互平行的测试面上分别画出网格线，可在对测的基础上进行交叉斜测；3当测距较大时，可釆用钻孔或预埋管测法。如图6.2.1-3所示，在测位预埋声测管或钻出竖向测试孔,预埋管内径或钻孔直径宜比换能器直径大510mm,预埋管或钻孔间距宜为23m,其深度可根据测试需要确定。检测时可用两个径向振动式换能器分别置于两测孔中进行测试，或用一个径向振动式与一个厚度振动式换能器,分别置于测孔中和平行于测孔的侧面进行测试。6.2
30、.2每一测点的声时、波幅、主频和测距，应按本规程第4.2节进行测量。13RT图6.2.1-1对测法示意图1R1(a艸血图(Io)立面图TXXXXY图6.2.1-2l<斜测法立血图(a卅面图RR(Io〉立而图图6.2.1-3钻孔法不意图
33、别其相邻测点是否异常：易=地一%、或Ag=mx—入爲（6.3.2-2）式中按表6.3.2取值。当测点布置为网格状时取沧；当单排布置测点时（如在声测孔中检测）取九。注:若保证不了耦介条件的一致性，则波邮值不能作为统计法的判据。表632统计数的个数兀与对应的入、％、兀值n202224262830323436381.651.691.731.771.801.831.861.891.921.941.251.271.291.311.331.341.36
34、1.371.381.39為1.051.071.091.111.121.141.161.171.181.19n404244464850525456581.961.982.002.022.042.052.072.092.102.12^21.411.421.431.441.451.461.471.481.491.49%1.201.221.231.251.261.271.281.2
35、91.301.31n60626466687072747678A,2.132.142.152.172.182.192.202.212.222.23%1.501.511.521.531.531.541.551.561.561,571.311.321.331.341.351.361.361.371.381.39n808284868890929496982.242.
36、252.262.272.282.292.302.302.312.311.581.581.591.601.611.611.621.621.631.631.391.401.411.421.421.431.441.451.451.45n100105110115120125130140150160舛2.322.352.362.382.402.412.432.452.482.501.64
37、1.651.661.671.681.691.711.731.751.771.461.471.481.491.511.531.541.561.581-596.3.3当测位中某些测点的声学参数被判为异常值时，可结合异常测点的分布及波形状况确定混凝土内部存在不密实区和空洞的位置及范围。当判定缺陷是空洞，可按附录C估算空洞的当量尺寸Q7混凝土结合面质量检测7.1一般规定7-1.1本章适用于前后两次浇筑的混凝土之间接触而的结合质量检测。7.1.2检测混凝土结合面时，被测部位及测点的确定应满足下
39、2泯凝土结介面质量检测示意图217.3数据处理及判断7.3.1将同一测位各测点声速、波幅和主频值分别按本规程第6.3.1和6.3.2条进行统计和判断。7.3.2当测点数无法满足统计法判断时，可将—R2的声速、波幅等声学参数与T—R|进行比较，若T—&的声学参数比T&显著低时，则该点可判为异常测点。7.3.3当通过结合面的某些测点的数据被判为异常，并查明无其他因素影响时，可判定混凝土结合面在该部位结合不良。#8表面损伤层检测8.1一般规定8.1.1本章适用于因冻害、高温或化学腐蚀等引起的混凝土表面损伤层厚度的检测
40、。8.1.2检测表面损伤层厚度时，被测部位和测点的确定应满足下列要求：1根据构件的损伤情况和外观质量选取有代表性的部位布置测位；2构件被测表而应平整并处于自然干燥状态，且无接缝和饰面层。8.1.3本方法测试结果宜作局部破损验证。8.2测试方法8.2.1表面损伤层检测宜选用频率较低的厚度振动式换能器。8.2.2测试时T换能器应耦合好，并保持不动，然后将R换能器依次耦合在间距为30mm的测点1、2、3、……位置上，如图8.2.2所示，读取相应的声时值X、垃、*……，并测量每次T、R换能器内边缘之间的距离2、4、……o每一测位的测点数不得少于6个,当损伤层
44、保持平行。（Q）双管图9.2.1声测管埋设示意图9.2.2声测管宜采用钢管，对于桩身长度小于15m的短桩，可用硬质PVC塑料管。管的内径宜为3550mm,各段声测管宜用外加套管连接并保持通直，管的下端应封闭，上端应加塞子。9.2.3声测管的埋设深度应与灌注桩的底部齐平，管的上端应高于桩顶表面300500mm,同一根桩的声测管外露高度宜相同。9.2.4声测管应牢靠固定在钢筋笼内侧。对于钢管，每2m间距设一个固定点，直接焊在架立筋上;对于PVC管，每lm间距设一固定点，应牢固绑扎在架立筋上。对于无钢筋笼的部位，声测管可用钢筋支架固定。9.3检测前的准备
45、9.3.1了解有关技术资料及施工情况。9.3.2向管内注满清水。9.3.3采用一段直径略大于换能器的圆钢作疏通吊锤，逐根检查声测管的畅通情况及实际深度。9.3.4用钢卷尺测量同根桩顶各声测管之间的净距离。9.4检测方法9.4.1现场检测步骤1根据桩径大小选择合适频率的换能器和仪器参数，一经选定，在同批桩的检测过程中不得随意改变；2将T、R换能器分别置于两个声测孔的顶部或底部，以同一高度或相差一定高度等距离同步移动，逐点测读声学参数并记录换能器所处深度,检测过程中应经常校核换能器所处高度。9.4,2测点间距宜为200500mm。在普测的基础上，对数据
47、测点i处二根声测管内边缘之间的距离（mm）02主频（兀）：数字式超声仪直接读取;模拟式超声仪应根据首波周期按（9.5.1-3）式计算。下=1000/弘（低）（9.5.1-3）式中九一测点2的首波周期（网）。9.5.2桩身混凝土缺陷可疑点判断方法：1概率法:将同一桩同一剖面的声速、波幅、主频按本规程第6.3.1和6.3.2条进行计算和异常值判别。当某一测点的一个或多个声学参数被判为异常值时，即为存在缺陷的可疑点；2斜率法:用声时（丄）一深度（仍曲线相邻测点的斜率K和相邻两点声时差值At的乘积Z,绘制Z-h曲线，根据Z-h曲线的突变位置，并结合波幅值的变化情况可
50、小缺陷基本完整。合格皿局部严重缺陷局部不完整。不合格。经工程处理后可使用IV断桩等严重缺陷严重不完整。不介格。报废或通过验证确定是否加固使用10钢管混凝土缺陷检测10.1一般规定10.1.1本检测方法仅适用于管壁与混凝土胶结良好的钢管混凝土缺陷检测。10.1.2检测过程中应注意防止首波信号经由钢管壁传播。10.1.3所用钢管的外表而应光洁,无严重锈蚀。10.2检测方法10-2.1钢管混凝土检测应采用径向对测的方法，如图10.2.1所(b)立面图图10.2.1钢管混凝土检测示意图10.2.2应选择钢管与混凝土胶结良好
51、的部位布置测点。10.2.3布置测点时，可先测量钢管实际周长，再将圆周等分，在钢管测试部位画出若干根母线和等间距的环向线，线间距宜为150300mm。10.2.4检测时可先作径向对测，在钢管混凝土每一环线上保持T、R换能器连线通过圆心，沿环向测试，逐点读取声时、波幅和主频。10.2.5对于直径较大的钢管混凝土，也可采用预埋声测管的方法检测，按本规程第9章的规定执行。10.3数据处理与判断10.3.1同一测距的声时、波幅和频率的统计计算及异常值判别应按本规程第6.3.1和6.3.2条规定进行。10.3.2当同一测位的测试数据离散性较大或数据较少时，可将怀
55、仪器、换能器及其高频电缆所产生的声时初读数心应按下式计算。^0=（Xt>2—^2^1）/01—仏）（B.0.1）用径向振动式换能器在钻孔中进行对测时，声时初读数应按下式计算：如）=&+（〃【一〃）/%（B.0.2）当用径向振动式换能器在预埋声测管中检测时，声时初读数应按下式计算：心=心+（必2—@1）/%+（显1—〃）/%（B.0.3）式中址一钻孔或声测管中测试的声时初读数（妙）；心一仪器设备的声时初读数（何）；d—径向振动式换能器直径（mm）必一钻的声测孔直径或预埋声测管的内径（呦）；d2一声测
58、.140.160.180.200.220.240.260.280.300.10(0.90)1.423.776.260.15(0.85)1.002.564.065.978.390.20(0.80)0.782.023.184.626.368.4410.913.90.25(0.75)0.671.722.693.905.347.038.9811.213.816.
59、80.30(0.70)0.601.532.403.464.736.217.919-3812.014.417.120-123.60.35(0.65)0-551412-213.194.355.707.259-0010.913-115.518-121.00-40(0.60)0,521342-093-024.125.396.848.4810.312-314.516.919.60-45(0.55)050L30