声波散射成像技术在风电基础混凝土质量检测中的应用

 声波散射成像技术在风电基础混凝土质量检测中的应用

陈甜

广西建工第五建筑工程集团有限公司 545001

摘要：风电基础大体积的混凝土检测是整个建筑工程中的难题之一，传统的无损检测方法在进行检测的过程中，由于深度较浅且没有办法对钢筋内部的结构进行检测，已经没有办法满足混凝土质量的要求。所以随着时代的进步以及科技的不断发展，将声波散射成像技术应用在混凝土无损检测的过程中，能够将检测的质量进行提高，且能够有效的对传统检测没有办法解决的问题进行解决，对于混凝土的质量有着非常大的帮助，本文通过对声波散射成像方法原理以及相关的内容进行研究，希望能够为声波散射成像技术在混凝土无损检测过程中的应用提供依据。

关键词：声波散射成像技术；混凝土质量

前言：随着我国建筑行业的不断发展，大体积的混凝土在建筑工程中是非常关键的建筑材料。但是使用传统的检测技术已经没有办法满足建筑工程发展的需求，且传统的检测技术没有办法对混凝土的内部进行检测，检测的过程中，还存在着许多问题，所以随着各种技术手段的不断发展，声波散射成像技术也逐渐的应用到了混凝土无损检测的工作当中去。通过使用声波散射成像技术，能够有效的解决传统检测中无法解决的问题，例如，检测的深度不够，无法检测混凝土的内部结构。对声波散射成像技术在风电基础混凝土质量检测中的应用进行研究，能够有效的保证混凝土的质量，符合建筑工程的要求，为我国混凝土无损检测技术提供依据，同时，也为我国建筑工程的发展提供帮助。

一、绪论

随着我国科技的不断发展，建筑工程规模的不断扩大，混凝土建筑物的体积也在不断的变大，并且已经在建筑工程以及各个领域都得到了非常广泛的应用。但是大体积混凝土的基本研究还停留在传统的施工、材料等时段，有关在混凝土质量情况以及无损检测方法方面的研究比较少。一般在进行混凝土检测的过程中，更多的是停留在传统的通过观察、温度控制等对混凝土进行检测，通过混凝土的裂缝取芯抽样检测对混凝土的质量进行检测，但是通过使用这些技术，并不能对混凝土的质量进行全面的检测，混凝土的内部结构中也存在着非常多的问题，需要不断的对这些技术进行改进，才能够保证混凝土的质量，且不会对混凝土的质量造成影响。传统的无损检测技术包括超声、冲击、回波等检测，但是检测的深度比较浅，而且并不适用于大体积的混凝土内部检测，所以通过使用这些技术，不能够满足混凝土无损检测的各项需求。这时可以使用声波散射成像技术对混凝土的各种信息进行检测，能够有效的保证在进行检测过程中无损检测精准程度的需求，还能够对提升成像分辨率有着非常大的帮助，但是如果在检测的过程中，只是单一的使用声波散射成像方法是没有办法达到上述要求的，所以在使用的过程中，仍然要结合数学相控技术等方法来帮助声波散射成像完成无损检测。

二、声波散射成像方法原理

1.声波散射法理论基础

将地震反射作为发展的基础，研发出了声波散射法技术，它能够把均匀的地质模型作为基础条件，利用地震散射波技术，对地质界面和介质波速完成成像的效果，能够有效的对地质结构进行全方位的了解。在进行地质探查的过程中，向地下发射地震波，当地震波进入之后，由于两个界面的波阻抗差值存在着巨大的不同，从而导致了散射波的形成，差异越大表明，散射波就越强。工作人员通过所接收到的散射波的幅度以及相关信息，能够对异常体的位置以及异常体的各方面信息进行精确的确定，最终完成成像任务。

2.声波散射成像方法的关键技术

在进行大体积混凝土无损检测的过程中，还有很多难题需要解决。例如，混凝土是由骨料、钢筋、水泥等构成的，它是一种不均匀的结构物。非均匀的结构物在进行检测的过程中，使用散射检测法会影响到检测过程中的分辨率以及探测深度。另外，大体积的混凝土一般都是由多个表面构成的，所以在检测的过程中，通常会受到拉姆波的干扰，如何保证能够消除拉姆波对检测的影响，是决定散射成像技术能否成功的关键。为了能够有效的提高在检测过程中的分辨率，通常会使用物理效率的方法进行检测，但是，由于物理相控阵在使用的过程中能量非常小，体积非常大，而且性价比也比较低，所以在使用的过程中，并不适合大体积混凝土的检测，所以可以通过使用数学相控阵进行处理能够有效的解决上述问题，比使用物理相控阵的效果要好。通过上述分析所致，在进行声波散射成像的过程中，以下几种技术是保证混凝土无损测验的关键技术。

（1）波场分离技术消除拉姆波

在进行混凝土无损检测的过程中，拉姆波的能量非常的大，是整个混凝土检测过程中的主要干扰因素。通过使用波场分离的方法，通过使用试速度滤波方法，能够有效的对拉姆波与散射波进行分离，并对散射波进行提取。

（2）震源的数学相控阵处理技术

在进行混凝土无损检测的过程中，使用物理相控阵相对来说较为困难，可以通过使用数学相控阵技术也一样，能够达到物理相控阵的效果，数学相控阵在混凝土无损检测的过程中属于后处理技术，它能够对单点激发所产生的数据进行数学处理，从而能够合成相控阵数据，能够与物理相控阵产生的效果是相同的。而且通过使用数学相控阵，能够有效的对分辨率以及信噪比进行提升。

三、分辨基础混凝土无损检测实验

1.检测方案

由上述所知的声波散射成像方法的原理以及理论基础和相关要求对混凝土构件实施了声波散射线的检测，如下图所示

根据图像中我们可以看出，有两条是在中心圆体上的，剩下的四条分别是东西南北四个方向，每条线的长度大约在4.5米左右。每个检波器之间的距离到激发点之间的距离大概是0.25米，距离的确定应该结合实验的实际需求进行分析，再确定最终的检测距离。

2.结果与验证

（1）声波散射成像结果

通过上述实验，对所涉及到的数据进行处理，并记录在实验过程中的各项数据，形成相应的图像，能够得到的图像如下图所示：

通过对图像进行观察，我们可以得到图中底部三米左右的距离是混凝土构建底部界面如图所示，位置基本上符合要求，在80厘米到一米的范围之内，有不同程度的红色条纹，可以理解为是浇筑中的冷缝，将所有的检测成果进行连接如下图所示：

从上述图片的观察中，我们可以看出二次浇灌界面的清晰度，以及连贯程度都能够符合要求。

（2）取芯验证

为了能够保证上述实验结果的准确性，将距离台柱边界35厘米位置上钻取芯样，芯样的长度大概在111.5厘米。通过对该新样进行观察，能够发现芯样的质量没有受到影响，也不存在非常明显的不密实区域，仅仅是在表层内部存在着非常少量的小气孔。通过上述实验可以对声波散射成像技术的检测结果进行验证。

结论：通过对声波散射法在混凝土无损检测过程中的应用进行研究，能够发现，通过使用声波散射法能够有效的将检测过程中的干扰进行消除，并且能够通过数学相控阵技术对检测过程中的深度以及分辨率进行有效的提高。

通过以上分析，我们可以看出声波散射成像技术在风电基础混凝土质量检测中的应用效果良好，该技术可以应用到大体积混凝土无损检测的过程中去，能够有效的对混凝土进行检测，除了传统的对混凝土的外观进行检测，也能够有效的检测出混凝土的内部是否存在着一定的问题对建筑工程的质量有着非常巨大的帮助。

参考文献:

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