Page 102 - 无损检测2023年第十二期

张 健, 等:

双面叠合剪力墙的阵列超声成像检测

果清晰可靠; 刘承灵等 [ 2 ] 采用超声斜测法对后浇混
凝土密实度进行检测, 可以识别构件内明显缺陷, 但
检测结果容易受人为操作影响。何胜华等 [ 3 ] 分别采
用超声透射法和相控阵超声成像法对双面叠合剪力
墙内部缺陷进行检测, 并通过钻芯取样验证检测结
果, 结果表明两种方法均可识别剪力墙内部缺陷。
笔者在使用阵列超声成像设备对双面叠合剪力
墙进行损伤检测时, 发现检测结果中目标对象深度
与其实际深度存在较大误差。通过理论分析与有限
元仿真对检测深度误差成因进行了分析, 并进行试
验验证, 发现各混凝土层内部声速的差异会导致阵
列超声成像结果中目标深度存在误差, 且采用射线

跟踪技术可有效改善成像结果, 减小检测深度误差,
结合两种技术进行检测对双面叠合剪力墙阵列超声

成像检测效果的改善具有指导意义。
1 现场检测

图3 双面叠合剪力墙阵列超声成像结果
对某工程楼体双面叠合剪力墙进行超声检测,

单面预制混凝土墙板厚度为50mm , 后浇层厚度为 1 , 2的成像结果中均可以观察到明显的界面反射信

100mm , 墙体总厚度为 200mm , 其结构如图 1 所 号, 检测时取成像结果中反射信号幅值最大处为信
号位置深度, 图中以红色横线标识。根据测点1成
示。检测设备为 A1040 MIRA 型超声断层成像扫

描仪, 其实物如图2所示, 仪器带有4×12的换能器 像结果可知剪力墙厚度为 225 mm , 绝对误差为

阵列, 可激发横波信号, 激发中心频率为50kHz , 基 25mm , 相对误差为12.5% 。根据测点2成像结果

可知剪力墙厚度为231mm , 绝对误差为31mm , 相

于合成孔径的收发模式采集数据。
对误差为15.5% ; B 面与后浇层分界面处存在缺陷
信号, 深度为166mm , 绝对误差为16mm , 相对误

差为10.7% 。可见, 双面叠合剪力墙的阵列超声成
像结果中目标深度存在较大误差( 大于10% ), 对双
面叠合剪力墙的损伤评估有较大影响。
2 误差成因
阵列超声成像原理为: 计算每个像素点对应每
图1 双面叠合剪力墙结构示意 种收发通道的声程, 除以超声波在介质中的传播速
度, 得到像素点对应的传播时间, 然后找到相对应的
采样点, 将所有通道对应的采样点幅值叠加, 即为该
像素点的像素值; 计算成像范围内所有像素点的像
素值, 即可得到成像结果。双面叠合剪力墙后浇层
混凝土强度通常与 A , B层混凝土强度不同, 且浇筑

时间晚于 A , B层混凝土, 导致后浇层混凝土与 A , B
图2 超声断层成像扫描仪实物 层混凝土的声阻抗存在差异, 内部超声传播速度也
在现场选择一处混凝土平台进行检测, 在待测 存在差值, 超声波信号传播到后浇层与 A , B 层分界
区域均匀布点, 对各测点下方混凝土进行检测, 继而 面时会发生折射和反射效应, 传播方向也会改变, 双
评估双面叠合剪力墙内部是否存在损伤并确定缺陷 面叠合剪力墙超声折射路径如图4所示。因此若阵
位置, 部分检测结果如图3所示。由图3可见, 测点 列超声成像过程中, 使用了错误的声传播路程与后
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2023年 第45卷 第12期
无损检测