摘要：在混凝土结构的表层部分，由于钢筋锈蚀、表层裂缝等原因，会产生剥离等现象。对隧道衬砌的天顶、立交桥的下部等部分，剥离引起的混凝土脱落有可能威胁到通行车辆、行人的安全。 混凝土面板等与支撑物体间、钢管混凝土、压力隧道中钢衬与周围混凝土之间也会产生脱空现象。这样的脱空会严重影响钢管或者混凝土的受力状况，降低结构强度，危害很大：微型液位开关
（1） 对于钢管混凝土，脱空使得混凝土的围压下降，从而降低了混凝土的抗压强度。严重时可能造成混凝土的压碎，也可能使得钢管本身发生座屈，进而大幅降低结构的承载力；
（2） 对于压力管道：由于压力管道在设计时，内压由钢管和周围的衬砌联合承担。如钢管与衬砌产生较大面积的脱空，使得钢管单独承担内压，进而产生过大变形，严重时会造成钢管的破裂。
钢管混凝土及压力管道剥离的概念
为此，我们开发了“打声法”和“振动法”，并结合快速成像技术（QPG），可以高效率、高精度地测试剥离的有无和范围。 混凝土多功能无损测试仪SCE-MATS-S
1 基本原理
当锤击混凝土结构表面时，在表面会诱发振动。该振动还会压缩/拉伸空气形成声波。因此，一方面可以用传感器直接拾取结构表面的振动信号（在此称为“振动法”），也可以利用工业拾音器（麦克风）拾取声波信号（在此称为“打声法”或“声振法”）。
通常，在产生剥离的部位，振动特性会发生以下变化（如下图）：
（1） 弯曲刚度显著降低，卓越周期增长；
（2） 弹性波能量的逸散变缓，振动的持续时间变长。
这两个特性对激振力的大小没有要求。另一方面，剥离会引起结构抵抗特性的变化，也就是说，剥离使得参与振动的质量减少，在同样的激振力下，产生的加速度会增加。因此，用冲击锤激振并用激振力归一化后，加速度幅值也是一个重要的指标。
剥离时各种振动参数的变化特点
上述指标（卓越周期、持续时间和最大加速度）的比较如下所示。
剥离测试各参数的比较
项目 | 持续时间 | 卓越周期 | 最大加速度 |
有剥离时 | 变长 | 变长 | 变大 |
特征 | 对边界条件敏感 | 对厚度敏感 | |
优点 | 激振力的影响小 | 对表层剥离敏感 |
缺点 | 受材质、边界条件影响大 | 要求对激振力归一化 |
适用结构 | 医用手腕带周围也剥离（下图A） | 大面积剥离（下图B） | 周围也剥离（下图A） |
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A： 周围也剥离 弹跳高跷 B: 大面积剥离
剥离的形状和规模
2 影响因素与注意事项
1） 影响打声或振动特性的主要因素
（1） 激振、拾振（声）位置
（2） 激振方法（锤重、锤头形状、材质）
（3） 边界条件
（4） 混凝土的性质（表面状态、含水率等）
（5） 缺陷状况
2） 主要注意事项
（1） 阈值的设定：需要说明的是，上述各个参数均只有相对意义。因此，在实际测试，根据健全部位的测试结果事先确定剥离的阈值是必要的。
（2） 激振锤的选取：对于较深剥离的测试通常需要更大的激振锤。
（3） 拉画笔与其他方法的结合：对于较深的剥离，冲击回波（重复反射）法更为有效；
（4） 打声法中的注意事项：由于空气的存在，使得打声法的分辨力要弱于振动法。因此，防止周围噪声的混入、保持测试距离的一致是有益的。
此外，根据上述参数，不仅可以测试剥离，对结构状态也可以进行初步的判断。
振幅（声强）（↑：高）
频率（声调）（→：高）
混凝土结构健全性的判断
3 验证及实际应用
1） 混凝土试块验证
我们浇筑了混凝土快，并在其中预埋了如下图所示的缺陷。通过振动法和弹性波雷达扫描（EWR）、快速成像（QPG）的分析，可以很好地识别了预埋的缺陷。
混凝土试块及预埋缺陷 综合测试结果
2） 大坝面板脱空检测
云荞水库大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高80 m，坝顶长320 m。为了检查面板的“5.12”震后的健全性，我们对面板中主要的问题（裂缝及面板脱空）进行了检测。
测试对象 测试结果
3） 机场跑道剥离（日本中部某机场）
该机场跑道的沥青混凝土铺装在长期的运用过程中，产生了剥离现象。我们受业主委托，对跑道剥离进行了检测。
试验情景 剥离测试结果
模拟场所的碾压质量测试结果
4 脱空厚度的检测
当钢板脱空面积较大时，其脱空厚度可根据频谱分析（EWR）的方法检测：
脱空厚度检测的概念
如上图可见，若能识别出空气柱的共振周期，则脱空厚度为：
线圈骨架
其中，为空气中声波的波速，一般可取0.340km/s。
【注意】由于脱空中空气柱振动的能量一般比较微弱，因此在测试时需要用特制的磁性卡座固定传感器，激振锤也宜用较小的规格。此外，在频谱分析时，有时会需要增强用增强模式。
5 测试精度和范围
1） 混凝土中剥离：有效测试深度由测试方法决定。对于打声法（声振法），其测试深度一般不超过0.20m，而采用EWR（弹性波雷达）则深度可达1.0m。
水垢过滤器2） 钢管脱空：由于钢管的壁厚一般较薄，用打声法（声振法）容易测出脱空的有无。但若需要测试脱空的厚度，则也需要用EWR。
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