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沖擊回波技術(shù)（impact-echo method，簡稱IE法）是上世紀(jì)80年代美國國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局（National Institute of Standards and Technology）研究開發(fā)的一種新的且被證明是一種全方位的聲波檢測技術(shù)。它是基于彈性波和物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生共振，由共振頻率來計(jì)算缺陷位置及物體厚度，探測蜂窩孔、開放型表面裂縫深度等的一種方法。IE法的一個重要的優(yōu)點(diǎn)是：只需要一個測試面就可以進(jìn)行測試。隨著沖擊回波技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，目前，IE 方法檢測的厚度范圍從 5cm～180cm，完全滿足一般工程的檢測需要。

掃描式?jīng)_擊回波系統(tǒng)（impact-echo scanner，簡稱IES）是世界上目前最先進(jìn)的沖擊回波系統(tǒng)，沖擊回波技術(shù)在此系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用及發(fā)展。該系統(tǒng)不僅可以檢測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的厚度和缺陷（孔洞、裂縫、蜂窩等），而且可以對混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力管內(nèi)的灌漿情況進(jìn)行檢測，對實(shí)際工程的質(zhì)量評定和安全評估有著重要意義。本文通過使用南京工業(yè)大學(xué)引進(jìn)的美國OLSON公司生產(chǎn)的IES掃描式?jīng)_擊回波系統(tǒng)實(shí)施對建筑工程中的現(xiàn)澆板厚度探測的應(yīng)用研究，探討沖擊回波技術(shù)在建筑工程檢測工作中的可行性和必要性。

沖擊回波方法的原理

IE 測試基本原理：如圖 1 所示。用一個小錘或沖擊器作為激振源在混凝土表面沖擊來產(chǎn)生壓縮波，然后用放置在沖擊器附近的接收傳感器接收反射回來的壓縮波。經(jīng)過分析后來計(jì)算混凝土的厚度、探測內(nèi)部的孔洞、裂隙、剝離等缺陷。對于無缺陷的平板、路面，沖擊回波試驗(yàn)中就會得到一個其底面的反射波，這樣

在已知壓縮波的波速時，就可以計(jì)算厚度了。

圖1：沖擊回波原理示意圖

（source-激振源；receiver-接收器；Flaw-缺陷）

下面，對沖擊回波方法的厚度或缺陷深度計(jì)算進(jìn)行更詳細(xì)的說明。如圖2所示，接收器接收到反射波后，通過快速傅立葉轉(zhuǎn)換將時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)，然后確定回波的頻率峰值F，深度計(jì)算結(jié)構(gòu)的厚度或缺陷                      

    （1-1）

其中：b—形狀系數(shù)，對板/墻來說是0.96， 對于梁和柱該值更小，根據(jù)厚度和寬度的比值確定；

           Vp—是壓縮波波速

圖3給出了某測試點(diǎn)時域圖和頻域圖以及無缺陷處和有缺陷處的測試結(jié)果對比，頻域圖是判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否有缺陷的一個重要依據(jù)。

圖2：沖擊回波計(jì)算原理圖

無缺陷

有缺陷

圖3：無缺陷和有缺陷時域圖（左）、頻域圖（右）比較

工程實(shí)例：

某商品房用途為住宅，屬磚混結(jié)構(gòu)，層高2.8米，建筑層數(shù)地上6層，現(xiàn)澆板混凝土強(qiáng)度等級為C20，室內(nèi)各房間頂部樓板設(shè)計(jì)厚度分別為：餐廳100㎜，客廳120㎜，北臥室110㎜，主臥室110㎜，中臥室100㎜，走道、衛(wèi)生間、廚房、陽臺、儲藏室均為90㎜。接業(yè)主投訴，反映此商品房存在現(xiàn)澆樓板厚度不足的質(zhì)量問題，根據(jù)工程實(shí)況及當(dāng)事人的要求在該商品房抽取5塊主要現(xiàn)澆樓板，檢測現(xiàn)澆板厚度是否存在質(zhì)量問題。由于此商品房樓上由于客觀原因不能進(jìn)入，傳統(tǒng)的板厚對測法無法實(shí)施，遂在該商品房現(xiàn)澆樓板板底，采用IES掃描式?jīng)_擊回波系統(tǒng)進(jìn)行檢測以確定板底厚度。并在每塊現(xiàn)澆板板底隨機(jī)選取一處鑿開，確定其粉刷層厚度。

測區(qū)2某點(diǎn)沖擊回波頻域圖

測區(qū)3某點(diǎn)沖擊回波頻域圖

測區(qū)4某點(diǎn)沖擊回波頻域圖

測區(qū)5某點(diǎn)沖擊回波頻域圖

對室內(nèi)其余所有的頂部現(xiàn)澆板厚度（包括餐廳、客廳、北臥室、主臥室、中臥室）進(jìn)行現(xiàn)場檢測，各樓板平均厚度檢測結(jié)果如下：餐廳80.4㎜，客廳104.7㎜，北臥室98.5㎜，主臥室100.6㎜，中臥室96.7㎜（均已扣除粉刷層厚度），并與餐廳現(xiàn)澆板開孔處厚度對比驗(yàn)證，基本符合。

代曉柯　

2016年10月28日??????