IES掃描式沖擊回波測試系統

用途：

IES掃描式沖擊回波測試系統主要應用于具備平整測試表面的大型板狀混凝土結構的厚度

 及內部缺陷檢測，并能對測試結果進行二維及三維成像，直觀顯示結構的厚度及內部缺陷情況。

應用范圍：

•  混凝土板、混凝土路面、橋面、飛機跑道厚度及內部缺陷的快速檢測
• 隧洞二襯的厚度、內部缺陷的快速檢測
• 橋梁預應力管道灌漿飽滿度情況的快速檢測

儀器組成:

（1）Freedom Data PC數據采集單元

•  高亮度彩色LCD，在強光下和夜晚均可使用
• 內置鋰電池可連續使用8～12小時，也可使用110/220V交流電源或12V直流電源
•  插件式多通道數據采集模塊，可跟不同傳感器組合形成多種測試系統
• 防震、防水設計，適合現場惡劣環境
• 1 0/100MB LAN、USB、CRT，串/并口
• 模擬/數字16通道PCI數據采集卡
• 120GB硬盤及外置DVD-RW
• National Instruments short-form PCI 16位A/D卡
• 采樣率：每個通道1M/秒，16通道可同樣按此速率采樣
• 增益范圍：×1至×8000標準
• 頻率范圍：DC-500000Hz

（2）IE Scanner掃描式沖擊接收單元

•  內置螺線管沖擊器
• 帶有6個位移傳感器的滾動傳感器測試輪 一體化的沖擊器單元及接收器單元，使得測試非常快捷
• 帶有微型麥克風，方便通過聲音辨析淺的缺陷
• 帶有1.5米長可調節延長桿，非常便于地面和頂面測試

技術規格：

•  測試厚度范圍：9～100cm；
• 測試精度：2%（需標定出準確波速并測試平整密實的混凝土板結構）；
• 測試速度：慢速步行的速率；
• 滾動傳感器，每隔1英寸進行一次測量；

技術優勢：

•  測試時不需要耦合劑；
• 測試時只需要一個測試面；
• 測試時不受鋼筋影響；
• 測試效率很高，一小時可有3000個點的測試數據；
• 對表面有油漆或粘結良好的瓷片，同樣可以測試；
• 對板厚度或內部缺陷可進行三維成像，更直觀顯示缺陷

沖擊回波的測試原理

   如下圖所示:用小錘或沖擊器作為激振源在混凝土表面敲擊產生壓縮波，然后用放置在沖擊器附近的接收傳感器接收從結構底面或者缺陷處反射回來的壓縮波。在已知壓縮波波速的情況下，經過信號轉換及分析處理來計算混凝土的厚度、探測內部的孔洞、裂隙、剝離等缺陷。沖擊回波測試厚度方法符合美國ASTM Standard C1383-2002規范，另外，美國混凝土協會ACI也把沖擊回波方法列為確定孔洞、蜂窩、裂縫、分層等缺陷的方法之一（ACI 228.2R-98）。

接收器接收到反射波后，通過快速傅立葉轉換把時間域數據轉化為頻域數據，然后確定回波的頻率峰值f，計算結構的厚度和缺陷D=（b*Vp）/2f（其中b是形狀系數，對板/墻來說是0.96，對于梁和柱該值更小，根據厚度和寬度的比值確定，Vp是壓縮波波速。）如右圖所示：

IES掃描式沖擊回波方法相對于普通IE單點沖擊回波方法的優點

1. IES方法采用滾動傳感器技術，每一小時可測2000－3000個點，可進行大面積普查檢測，*地提高了檢測效率。而普通的IE系統每小時僅可測30－60個點，只能用于測試較小，非常關鍵的部位。

2. IES方法可沿直線以一英寸的間隔進行快速測試，多條測試線組成的所測數據經軟件處理可快速形成三維圖像，直觀顯示結構的厚度變化以及缺陷位置及程度。普通IE方法要做到三維成像非常困難，只能通過EXCEL等形成一些簡單的厚度變化圖。
 

案例分析

1、鐵路T梁案例

在中鐵某局預制梁廠，預制T梁設計跨度為50m，梁高2m，腹板厚度20cm。

混凝土強度等級采用C55；縱向預應力筋采用抗拉強標準值為1860MPa的鋼絞線，張拉錨固體系采用群錨體系；預應力管道采用抽拔F85mm金屬管形成，內壓M40水泥凈漿。

比對方法：分別在三片梁（灌漿7天、28天和未灌漿）的同樣位置，規劃一樣大小的區域，用進行測試；

目的：比對灌漿前后的測試效果。

規劃好要測試的腹面部位后，畫出1.1x1米測試范圍，并每隔10厘米標出每條測線。這個測試范圍包含三條預應力管。如左圖所示。

測試效果分析：

(1)   未進行灌漿的T梁腹板，單條測線實測厚度值圖形

在左邊的厚度圖里，在三條管道的位置，計算厚度明顯變大，達到25cm左右。其他位置的厚度大概在20cm左右，與腹板的實際厚度相符。

 

（2）已灌漿7天的T梁腹板，單條測線實測厚度值圖形

我們看到，在管道位置，由于只有七天齡期，管道內凈漿強度估計只有M30左右，強度沒有管道外混凝土腹板強度高，所以測出來的計算厚度偏大，只有22cm左右，沒有空管那么明顯。管道外的腹板測出來的厚度大概在20cm左右，與腹板的實際厚度相符。

（3）已灌漿28天的T梁腹板，單條測線的實測厚度數值圖形

我們可以非常清楚的看到，沿著測線方法，所有的測點基本都在一條直線上，計算厚度都在19.8~21cm之間，與T梁腹板的厚度相符。管道內部的凈漿強度已足夠，灌漿效果非常好。

三維成像效果：

把所有測線數據用IES軟件進行三維成像處理，效果圖如下：

從管道未灌漿的T梁腹板和管道已灌漿7天的T梁腹板的IES測試數據三維圖可以看出，厚度值的變化基本上反映了測線位置預應力管的具**置和梁厚度的實際情況。在3D圖以及俯視圖上，可以清晰看出紅色的預應力管的具**置以及走向。而管道灌漿已28天的T梁（抽拔棒形成管道）的三維圖，基本看不出來管道的位置和走向。三種情況比較起來，未灌漿孔道明顯，已灌漿7天次之，灌漿時間已達28天的基本看不出來。

2、公路預制梯型箱梁檢測案例：

梯型箱梁梁高1.2m,腹板高度為0.8m,梁長30m。測試箱梁出漿口的位置的灌漿情況，測試區域為：長2m，寬0.8m的矩形區域，如圖所示，測試順序從左到右，共掃描測試了21條由下自上的測線。

從出漿口測試區域范圍的3D及正視圖中，可以明顯的看出，箱梁內的三條預應力管道的走向以及灌漿的情況。其中第二條管道的開始位置可能存在灌漿不密實區域。為了對其懷疑區域進行確認，縮小測試范圍加密測線間距，進一步確定缺陷的位置和大小。測線布置為：0.5m×0.5m的區域進行測試，每隔5cm掃描一條測線，從左到右，從上到下，共掃描10條測線 ，測試得到的結果圖，如圖所示：

從上圖可以看出，在縮小測試區域并加密測線的區域內，在0.3米高度，橫向坐標5~37cm區域的管道處厚度確實明顯增大，預應力管道內灌漿存在不密實的情況。為了進一步證實IES掃描式沖擊回波測試得到的結果，在測試得到的缺陷的位置，鑿開混凝土，露出管道內的灌漿情況，在三維圖顯示缺陷的位置，鋼筋束已經腐蝕生銹，管內只在底部有少量的灌漿，其他部位均沒有漿體包裹，存在壓漿嚴重不密實那個。如下圖所示：

總結：

1、掃描式沖擊回波方法可以快速準確的測試板狀混凝土結構的厚度及內部缺陷情況；

2、掃描式沖擊回波方法可以測試預應力管道壓漿飽滿度情況，并能通過三維圖只管顯示缺陷所在的位置。

3、掃描式沖擊回波方法要求測試表面盡可能平整光滑，蜂窩麻面會影響沖擊器敲擊結構表面，并且影響接收傳感器很好的接收回波信號，造成數據失真。

訂貨編號：LR- 200231