瀝青混凝土路面超聲波無損檢測的研究

1、瀝青混凝土路面超聲波無損檢測的研究瀝青混凝土路面超聲波無損檢測的研究1超聲波探傷1.1超聲波簡述超聲波是一種機械波，機械振動與波動是超聲波探傷的物理基矗超聲波的獲得是利用某些物質(zhì)特定的物理效應(yīng)來實現(xiàn)的。自然界中，在一定條件下，可以把一種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。因此，原那么上凡事能將其他形式能量轉(zhuǎn)論文聯(lián)盟.Ll.換成超聲振動方式的能量都可以用來發(fā)生超聲波。超聲波探傷所用的頻率一般在0.510Hz之間，對鋼等金屬材料的檢驗，常用的頻率為15Hz。超聲波波長很短，由此決定了超聲波具有方向性好、能量高、穿透才能強、能在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等一些重要特性，使其能廣泛用于無損探傷1。1

2、.2超聲波檢測原理常用的超聲波探傷儀以A型顯示脈沖反射式為主，電路圖如圖1所示，其主要構(gòu)造包括同步電路、發(fā)射電路、時基電路、接收放大電路等2。同步電路是超聲波探傷儀的指揮中心，它產(chǎn)生周期性的脈沖，控制發(fā)射電路、接收放大電路、時基電路協(xié)調(diào)一致地工作。發(fā)射電路在同步電路產(chǎn)生的正觸發(fā)脈沖作用下，在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生上升時間短、脈沖窄、能量高的高頻電脈沖，送往探頭晶片經(jīng)電聲轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生超聲波。時基電路在同步脈沖的控制下產(chǎn)生鋸齒波信號，送往示波管的程度偏轉(zhuǎn)線圈，產(chǎn)生從左至右的勻速程度掃描線，也稱為時基線。接收放大電路包括高頻放大器、衰減器、檢波器、視頻放大器和深度補償?shù)?。承受放大器的主要作用是將微弱的從探頭

3、晶片出送來的電信號經(jīng)數(shù)級放大后加至示波管的垂直偏轉(zhuǎn)線圈上，使回波信號能以一定幅度顯示。圖1超聲波探傷儀電路圖2基于超聲波的瀝青混凝土路面無損檢測2.1利用超聲波檢測瀝青路面的裂縫深度在瀝青混凝土路面出現(xiàn)的各種早期破損病害問題中，裂縫破損狀況的出現(xiàn)不可無視，檢測方法如下3。將發(fā)射和接收換能器置于裂縫的同一側(cè)不跨縫，以兩個換能器內(nèi)邊緣間距等于100、150、200、250分別讀取聲時,再把發(fā)射和接收換能器分別置于裂縫為軸線的對稱兩側(cè)，如圖2，兩換能器中心連線垂直于裂縫走向，以分別讀取聲時值。每個測點的聲波實際傳播間隔 為,其中為換能器直徑，根據(jù)下式計算裂縫深度：其中，為裂縫深度；分別為不跨縫、跨縫

4、平測的聲時值；為不跨縫平測時第次的超聲波傳播間隔 。以不同的值讀取值，分別計算值，如出現(xiàn)值大于原測距中任一個值，那么應(yīng)該把間隔 的值舍棄后重新計算值。圖2裂縫檢測示意圖2.2利用超聲波檢測瀝青混凝土的密實度在瀝青混凝土材料損傷檢測中引入聲波測試技術(shù)，本例采用RS-SY5非金屬聲波測試儀，平面換能器的布置為垂直穿透法，對3種不同類型的瀝青混凝土試件進展檢測4。所得的數(shù)據(jù)見表1，試件的典型波形見圖3。表1不同類型瀝青混凝土聲速表試樣號平均值123路面心樣3384325435723403靜壓試樣3353328030673233振動試樣3591384335213652a)瀝青路面構(gòu)造層Supperpa

5、ve12.5+A-20+A-20S心樣b)靜壓成型的路面構(gòu)造層SA+A-20+A-25心樣)振動擊實的路面上面層SA心樣圖3不同類型瀝青混凝土初始波形圖表1中數(shù)據(jù)顯示三類試樣中，聲速最高的是振動擊實的SA試件，反映其致密性最好，而靜壓成型的試件由于內(nèi)部空隙較大，因此聲速最低，致密性最差；路面心樣的聲速值介于兩者之間。另外，通過波形和頻譜圖也反映出靜壓試件均勻性和致密性差，有較大的初始損傷，另兩類試件波形較規(guī)那么。這也反映出不同試件成型和加工方法對瀝青混合料力學(xué)性能的影響，在進展各種宏觀物理力學(xué)試驗時應(yīng)選擇適宜的試件成型方法，以便為路面構(gòu)造設(shè)計提供更合理參數(shù)。2.3利用超聲波定量分析瀝青混合料的

6、水穩(wěn)特性超聲波加速水損害的試驗方法是一種定量分析瀝青混合料的水穩(wěn)定性的新型試驗方法，其原理是用超聲波來模擬動水壓力，加速了瀝青結(jié)合料從集料外表的剝落5。論文聯(lián)盟.Ll.實際上，動水壓力是一種形式的能量，而超聲波也是一種形式的能量，因此超聲波可以用來模擬動水壓力。抗剝落試驗采用的就是超聲波清洗裝置。該裝置有一個容積為2.5L的容器，其底部裝有兩個傳送器，通過傳送器，超聲波以聲波的形式發(fā)射到容器的水中，傳送器的工作頻率為4043kHz，其功率大約為95，聲波的振動作用是瀝青混合料產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。在聲波的高壓階段，水與氣泡處于受壓狀態(tài)，而在聲波的低壓階段，氣泡膨脹，當氣泡的直徑到達臨界狀態(tài)時，氣泡發(fā)生

7、爆炸，如圖4所示。圖4超聲波作用于瀝青混合料氣泡爆炸，超聲波的能量釋放到集料與結(jié)合料的交界面上，正是這種細微的作用使得集料發(fā)生損失，又使得水滲入集料與瀝青交界面上，促使瀝青從集料外表剝落，如圖5所示。圖5在有水的狀態(tài)下瀝青結(jié)合料的剝落3瀝青混凝土路面檢測的開展國內(nèi)外對瀝青混凝土病害的綜合評價及處治措施的研究仍處于研究探索階段。瀝青混凝土路基路面早期病害的種類較多、成因復(fù)雜、持續(xù)開展，這就需要通過采用多種不同的檢測技術(shù)和手段對路面的早期病害進展準確的診治，分析瀝青路面早期病害產(chǎn)生的原因及影響因素，并通過相應(yīng)的理論知識對路面的使用性能進展評價，為最終確定處治措施奠定基矗為便于研究超聲波傳播理論，更

8、好地利用超聲波進展檢測，并防止制作大量比照試塊，使用有限元分析軟件ANSYS對超聲波傳播及超聲場仿真計算就顯得很有意義。結(jié)果說明，有限元計算可直觀地反映波的傳播過程和聲場特性，仿真模擬試塊的作用。為缺陷評判提供了理論根據(jù)和模型參考，進步評判的準確性，為新技術(shù)新工藝的高效開發(fā)提供根據(jù)，是研究超聲檢測技術(shù)的有力工具。4結(jié)論4.1超聲波是一種機械波，其方向性好、能量高、穿透才能強、能在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換，基于此特點，超聲波能應(yīng)用于混凝土檢測，而且超聲檢測設(shè)備比擬簡單，操作也很方便，所以超聲波在混凝土構(gòu)造缺陷檢測應(yīng)用將會越來越廣泛。4.2超聲波已廣泛的應(yīng)用于水泥混凝土路面的檢測，而應(yīng)用于瀝青混凝土路面的檢測實例還比擬少，將超聲波的參數(shù)與瀝青混凝土材料的某些力學(xué)性能或損傷建立一定的聯(lián)絡(luò)后，超聲波能應(yīng)用于瀝青混凝土的裂紋深度、密實度、水穩(wěn)性等特性的無損檢測。4.3采用超聲波技術(shù)檢測瀝青混凝土早期破損病害問題，對路面的早期裂縫病害進展準確的診治，分析瀝青路面早期病害產(chǎn)生的原因及影響因素，并通過相應(yīng)的理論知識對路面的使用性能進展評價，準確地確定路面使用性能，為最終確定處置措施奠定基矗ANSYS仿真軟件在瀝青混凝土路面無損檢測中的應(yīng)用是一個新的研究方向。參考文獻：1鄭輝，林樹青.超聲檢測.北京：中國勞動社會保障出版社，20