混凝土阵列超声技术在钢纤维混凝土内部缺陷检测中的应用

1. 引言

钢纤维混凝土是一种在普通混凝土中掺入短钢纤维的多相复合材料。通过在混凝土中加入适量的钢纤维，可以显著提高其力学性能和耐久性。钢纤维混凝土广泛应用于建筑、桥梁、水利水电等工程领域，具有抗拉、抗弯、抗剪、抗冲击等优异的力学性能，同时还能有效阻止混凝土内部微裂缝的扩展，提高耐久性。

然而，钢纤维混凝土在施工过程中可能会产生内部缺陷，如空洞、钢筋脱空、骨料离析等，这些缺陷会严重影响混凝土的力学性能和耐久性。因此，检测钢纤维混凝土的内部缺陷对于确保工程质量至关重要。本文将介绍混凝土阵列超声技术在钢纤维混凝土内部缺陷检测中的应用，并通过实际案例展示其检测效果。

2. 混凝土阵列超声技术概述

混凝土阵列超声技术是一种基于超声波传播原理的无损检测方法。通过发射和接收超声波信号，混凝土阵列超声设备能够生成混凝土内部的二维或三维图像，从而检测出内部的缺陷、钢筋位置等信息。

2.1 技术优势

• 高分辨率：阵列超声采用横波技术，横波的波长只有同频率纵波的60%，也就是说横波的分辨率相比纵波提高了60%，能够清晰识别混凝土内部的更小的缺陷。

• 信噪比更高：超声横波在混凝土中的散射比纵波弱，因而横波检测的噪声更低，有效信号就更高，所以横波有更高的信噪比。

• 缺陷的反映更清晰：因流体中的声波只有纵波，横波遇到欠密实、缝隙和空洞等缺陷后几乎全被反射，其反射系数大于纵波。

• 穿透能力强：阵列超声设备能够穿透钢材和已凝固的钢纤维混凝土，检测其内部的异常情况。

• 多功能性：不仅可以检测钢纤维混凝土钢筋位置和保护层厚度，还能识别空洞、骨料离析等缺陷。

2.2 应用场景

• 钢纤维混凝土内部缺陷检测（如空洞、钢筋脱空等）。

• 钢纤维混凝土钢筋定位及保护层厚度测量。

• 钢纤维混凝土桥梁波纹管定位及尺寸偏差检测。

在某钢纤维混凝土试块中，客户在首层钢筋的两端放置了5cm的PVC管，模拟钢筋脱空情况。通过阵列超声设备的横波技术，检测结果显示钢筋两端和中部靠下位置存在明显的高亮反馈，表明这些区域存在钢筋脱空现象。

3. 钢纤维混凝土内部缺陷检测案例

3.1 钢筋脱空检测

• 图1-1：A 1040 MIRA 3D 测试图片

• 图1-2：阵列超声检测结果显示钢筋两端和中部靠下位置存在高亮反馈，表明钢筋脱空。

3.2 木块埋置检测

在试块中部的一侧埋置了木块，模拟混凝土内部的空洞缺陷。阵列超声检测结果显示，木块的位置清晰可见，表明设备能够有效识别混凝土内部的异物。

• 图1-3：客户在试块中部埋置木块(A 1004 MIRA 3D)。

• 图1-4：阵列超声检测结果显示木块位置清晰可见。

3.3 钢筋位置与混凝土厚度检测

通过阵列超声设备，能够清晰识别钢筋的位置和混凝土的真实厚度。检测结果显示，钢筋的位置和混凝土的厚度信息准确无误。

• 图1-5：A 1040 MIRA 钢筋位置检测。

• 图1-6：钢纤维混凝土钢筋检测和厚度检测结果。

4. 阵列超声技术的优势

• 高精度检测：阵列超声技术能够准确识别混凝土内部的微小缺陷，如空洞、钢筋脱空等。

• 无损检测：该技术不会对混凝土结构造成任何损伤，适用于已完工的工程检测。

• 多功能性：除了检测内部缺陷，阵列超声技术还可以用于钢筋定位、保护层厚度测量等。

5. 结论与建议

通过阵列超声技术，能够有效检测钢纤维混凝土内部的缺陷（如空洞、钢筋脱空、骨料离析等）。该技术具有高分辨率、强穿透能力和多功能性，适用于钢纤维混凝土的质量控制和工程验收。

5.1 技术优势总结

• 能够准确检测钢筋位置、保护层厚度和钢筋间距。

• 能够识别钢纤维混凝土中的空腔、骨料离析等异常。

• 能够定位桥梁波纹管，判断实际安装与设计尺寸的偏差。

5.2 建议

• 在钢纤维混凝土施工过程中，建议定期使用阵列超声设备进行内部缺陷检测，确保工程质量。

• 对于钢纤维分布不均匀的情况，建议调整混凝土的搅拌和浇筑工艺，确保钢纤维均匀分布。

通过本文的介绍，可以看出阵列超声技术在钢纤维混凝土内部缺陷检测中具有显著的优势。该技术不仅能够有效识别混凝土内部的缺陷，还能为工程质量控制提供可靠的数据支持。随着技术的不断进步，阵列超声技术将在钢纤维混凝土工程中发挥越来越重要的作用。