一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法技术

本发明专利技术涉及土木工程技术领域，公开了一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法。从所测混凝土现场取样选取出所需测的混凝土结构，并测量得到混凝土结构两端间的长度L。通过测定装置获取超声波传经混凝土结构所需的时差Δt，根据混凝土结构两端间的长度L与其的比值，得到超声波传经混凝土结构的传播速度v，并传输至数据处理装置中进行相应处理，获得混凝土结构的混凝土渗透率K。本发明专利技术利用超声波检测混凝土渗透率，与传统加水压或气压计算渗透率的方法相比，本设计方法所需的测定装置简易，能够快速测定混凝土的渗透率，且装置具有很好的便携性，能够在有限的施工场地快速操作使用。由于所需装置体积小，重量较轻，拥有更加广阔的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法
本专利技术涉及土木工程
，尤其涉及一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法。
技术介绍
自20世纪80年代，混凝土的碳化与钢筋锈蚀问题逐步为人们所关注。涉水混凝土结构建设越来越多，如大坝、水渠、涵管，以及湖底、海底隧道等，而混凝土的抗渗性能是保证涉水工程安全稳定运行至关重要的一个环节，渗透率是评估混凝土抗渗性能的重要参数，实验室内测定混凝土块的渗透率相对容易，然而对于已建或者在建的工程中的混凝土结构进行现场测试就比较困难。目前常用的混凝土渗透性评价主要有水渗透法、气体渗透法和电测法。水渗透法和气体渗透法都需要通过渗透流量反算渗透率，试验测试周期较长，测试样品一般是和测试设备尺寸匹配的混凝土块，对于混凝土结构的现场测量难度较大。电测法通常存在电极反应引起误差，对测试结果有一定影响。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法，该方法能在有限的施工场地和条件下测得混凝土结构的渗透率，操作使用便捷，得出数据快速，对新建项目进行耐久性预测、提高工程的设计水平以及提高建筑物的使用寿命具有重要意义。本专利技术采用以下技术方案实现：一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：从所测混凝土现场取样选取出所需测的混凝土结构，并测量得到混凝土结构两端间的长度L；步骤S2：通过测定装置获取超声波传经混凝土结构所需的时差Δt，并根据混凝土结构两端间的长度L与超声波传经混凝土结构所需的时差Δt的比值，得到超声波传经混凝土结构的传播速度v；步骤S3：将超声波传经混凝土结构所需的时差Δt、混凝土结构两端间的的长度L、超声波传经混凝土结构的传播速度v传输至数据处理装置中进行相应处理，以获得混凝土结构的混凝土渗透率K。作为上述方案的进一步改进，在所述步骤S1中，通过勘测现场的方式选取易进行测定操作且已浇筑的混凝土结构。作为上述方案的进一步改进，在所述步骤S1中，采用卷尺、游标卡尺或者手机测距软件测量获得混凝土结构两端间的长度L。作为上述方案的进一步改进，所述步骤S2中的测定装置包括示波器以及分别连接在所述示波器上的超声波发射探头和超声波接收探头，所述超声波发射探头和超声波接收探头分别贴附于混凝土结构的两端；所述超声波发射探头用于向混凝土结构的一端发射超声波信号；所述超声波接收探头用于接收经由混凝土结构另一端传出的超声波信号并转化为电信号；示波器用于将电信号转化成便于观测的波形曲线；其中，根据波形曲线获取相应的波形起振点时刻，以得到超声波传经混凝土结构所需的时差Δt。作为上述方案的更进一步改进，在所述超声波发射探头、超声波接收探头与混凝土结构的贴附处均涂抹耦合剂，以增加超声波发射探头和超声波接收探头分别与混凝土结构相应连接端面间的耦合度，并减小超声波的声波能量在混凝土结构两端传递过程中的反射损失。作为上述方案的更进一步改进，所述示波器的底部设置有用于支撑其的底座，所述底座上开设有供所述底座插置的插槽，位于所述插槽两侧的所述底座的顶部竖立设置有两个相对立的固定板；两个所述固定板之间相对设置有两个夹板，两个所述夹板之间形成用于夹持固定所述示波器的夹持空间；每个所述固定板上螺纹穿插有与其相垂直的调节杆，所述调节杆的一端与相邻的所述夹板的板面转动相连，每个所述夹板与相邻的所述固定板之间设置有伸缩杆；所述示波器的上方设置有呈倒“U”字形的提手，所述提手的两个弯折端分别与两个所述固定板的顶部转动相连。作为上述方案的更进一步改进，所述底座的底部通过多个拆装组件安装有多个移动轮；所述拆装组件包括支撑板，所述支撑板的底部设置有用于连接所述移动轮的固定块；所述支撑板的顶部设置有顶杆，所述底座的底部开设有供所述顶杆插入的塞槽一，位于所述塞槽一一侧的所述底座底部开设有与所述塞槽一相平行的塞槽二，所述底座内开设有连通所述塞槽一与所述塞槽二的流道，所述塞槽一和所述塞槽二内分别设置活塞一和活塞二；所述塞槽一、流道和塞槽二内均收容有液压油；所述活塞一与伸入所述塞槽一内的所述顶杆相抵接；所述活塞二的底部设置有与所述顶杆相平行的插杆一，所述支撑板上开设有供所述插杆一穿过的杆孔，所述固定块上穿插有与所述插杆一相垂直的插杆二，所述插杆一上开设有供所述插杆二穿过的卡孔。作为上述方案的更进一步改进，所述固定块的顶部设置有槽口朝下的滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述滑块的顶部与所述滑槽的槽壁之间设置有弹簧，所述滑块的底部固定有支撑杆，所述支撑杆的另一端连接相应的所述移动轮。作为上述方案的进一步改进，在所述步骤S3中，所述数据处理装置的数据处理方法包括如下步骤：步骤a：根据Raymer模型建立超声波在传经混凝土结构的传播速度v与多孔介质的孔隙率φ之间的关系模型一，并表示为：v＝vm(1-φ)2+vfφ，其中，vm为超声波在混凝土骨架中的声速，vf为超声波在孔隙流体中的声速；步骤b：将超声波在孔隙流体中的声速vf等同于超声波在水中的已知声速，并根据已知现场项目中混凝土的配合比，去制作同等级配比且孔隙率φ已知的两个混凝土块试样；根据超声波传经混凝土结构的传播速度v、混凝土块试样的已知孔隙率φ以及超声波在孔隙流体中的声速vf，并结合步骤a中的关系模型一，标定出超声波在已知配合比混凝土块试样中的相应声速vmx；其中vmx的下标x用于对应不同项目配合比混凝土块试样的状态；步骤c：根据超声波在已知配合比混凝土块试样中的相应声速vmx、超声波传经混凝土结构的传播速度v、超声波在孔隙流体中的声速vf，并结合步骤a中的关系模型一，得到相应的混凝土结构的孔隙率φ；步骤d:根据Kozeny-Carmen模型建立混凝土结构的渗透率K与混凝土结构的孔隙率φ之间的关系模型二，并表示为：其中，C为Kozeny-Carman常数，S为固体相的比表面积。作为上述方案的进一步改进，超声波检测混凝土结构渗透率的方法还包括步骤S4：根据混凝土结构的渗透率K，判断所测混凝土现场的渗漏情况，以对所测混凝土结构的防水能力进行现场检验。本专利技术的有益效果为：本专利技术的一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法，与传统检测方法相比，本设计方法所需的测定装置简易，具有很好的便携性，能够在有限的施工场地快速操作使用。由于所需装置体积小，重量也较轻，结构简洁，拥有更加广阔的适用范围。本专利技术可用于混凝土隧道施工期的渗透率测定，能够在施工期尽早发现渗漏问题，避免由于抗渗性能不满足要求，而造成污染和渗漏等工程事故。可有效对在役钢筋混凝土结构进行耐久性评定和剩余寿命预测，为建筑物的防水加固争取时间，降低工程后期的渗漏维修成本。本专利技术采用声波测渗透率的方式，可以在隧道施工期各种艰巨复杂环境下进行测定，与传统水渗透方法相比，无需施加水压；且测定反应迅速，无需较长周期，效率提高。通过结合复合材料间的共性及Kozeny-Carmen模型方程的换算，将相关求得公式有效运用在混凝土数据计算上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：从所测混凝土现场取样选取出所需测的混凝土结构，并测量得到混凝土结构两端间的长度L；/n步骤S2：通过测定装置获取超声波传经混凝土结构所需的时差Δt，并根据混凝土结构两端间的长度L与超声波传经混凝土结构所需的时差Δt的比值，得到超声波传经混凝土结构的传播速度v；/n步骤S3：将超声波传经混凝土结构所需的时差Δt、混凝土结构两端间的的长度L、超声波传经混凝土结构的传播速度v传输至数据处理装置中进行相应处理，以获得混凝土结构的混凝土渗透率K。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：从所测混凝土现场取样选取出所需测的混凝土结构，并测量得到混凝土结构两端间的长度L；
步骤S2：通过测定装置获取超声波传经混凝土结构所需的时差Δt，并根据混凝土结构两端间的长度L与超声波传经混凝土结构所需的时差Δt的比值，得到超声波传经混凝土结构的传播速度v；
步骤S3：将超声波传经混凝土结构所需的时差Δt、混凝土结构两端间的的长度L、超声波传经混凝土结构的传播速度v传输至数据处理装置中进行相应处理，以获得混凝土结构的混凝土渗透率K。


2.如权利要求1所述的超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过勘测现场的方式选取易进行测定操作且已浇筑的混凝土结构。


3.如权利要求1所述的超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用卷尺、游标卡尺或者手机测距软件测量获得混凝土结构两端间的长度L。


4.如权利要求1所述的超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，所述步骤S2中的测定装置包括示波器以及分别连接在所述示波器上的超声波发射探头和超声波接收探头，所述超声波发射探头和超声波接收探头分别贴附于混凝土结构的两端；所述超声波发射探头用于向混凝土结构的一端发射超声波信号；所述超声波接收探头用于接收经由混凝土结构另一端传出的超声波信号并转化为电信号；示波器用于将电信号转化成便于观测的波形曲线；
其中，根据波形曲线获取相应的波形起振点时刻，以得到超声波传经混凝土结构所需的时差Δt。


5.如权利要求4所述的超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，在所述超声波发射探头、超声波接收探头与混凝土结构的贴附处均涂抹耦合剂，以增加超声波发射探头和超声波接收探头分别与混凝土结构相应连接端面间的耦合度，并减小超声波的声波能量在混凝土结构两端传递过程中的反射损失。


6.如权利要求4或5所述的超声波检测混凝土结构渗透率的方法，其特征在于，所述示波器的底部设置有用于支撑其的底座，所述底座上开设有供所述底座插置的插槽，位于所述插槽两侧的所述底座的顶部竖立设置有两个相对立的固定板；
两个所述固定板之间相对设置有两个夹板，两个所述夹板之间形成用于夹持固定所述示波器的夹持空间；每个所述固定板上螺纹穿插有与其相垂直的调节杆，所述调节杆的一端与相邻的所述夹板的板面转动相连，每个所述夹板与相邻的所述固定板之间设置有伸缩杆；
所述示波器的上方设置有呈倒“U”字形的提手，所述提手的两个弯折端分别与两个所述固定板的顶部转动相连。


7.如权利要求6所述的超声波检测混凝土结构渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴其，刘广，方怡秋，王静峰，浦玉炳，严中，丁兆东，
申请(专利权)人：合肥市市政设计研究总院有限公司，合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34