关键词：冲击-回波法 应力波 厚度
一、 前言
目前，许多混凝土结构，如路面、机场跑道、底板、护坡、挡土墙、筏型基础、隧道衬砌、大坝等，只存在单一测试面，而从事砼结构评估、修补工作的工程师们往往对以上结构砼的厚度比较重视，因为这些结构砼的厚度如达不到设计要求，将会影响结构的整体强度及其耐久性，造成工程隐患，甚至引起严重工程事故，所以用无损检测方法测试结构砼的厚度是有重要意义和实用价值的。
为了检测只存在单一测试面的结构砼的厚度及其内部缺陷，国际上从八十年代中期开始研究一种新的无损检测方法--冲击回波法。冲击-回波法应用于砼构筑物无损检测，具有简便、快速、设备轻便、干扰小、可重复测试等特点。
二、 冲击回波法原理
冲击回波法利用一个短时的机械冲击（用一个小钢球或小锤轻敲混凝土表面）产生低频的应力波，应力波传播到结构内部，被缺陷和构件底面反射回来，这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来（如图1所示）并被送到一个内置高速数据采集及信号处理的便携式仪器。将所记录的信号进行幅值谱分析，谱图中的明显峰正是由于冲击表面、缺陷及其它外表面之间的多次反射产生瞬态共振所致，它可以被识别出来并被用来确定结构砼的厚度和缺陷位置，其计算公式如下[4]：
（2）式中，b为声速修正系数；VP为声波在砼中的传播速度；f为频谱分析得出的峰值频率。
图1 冲击-回波法原理图
三、检测中应注意的问题
1）表面处理
一般路面施工都有一道"拉毛"工序，此道工序会使砼路面不平整，同时使得表层产生微裂隙，如果不经过任何处理就用冲击回波法测厚，很难甚至不能得出结果，原因之一是传感器与待测表面耦合不良，很难接收到信号，从而使信号微弱；原因之二是微裂隙的存在使测试条件更复杂，所得信号质量不好，杂波较多，有用信号不突出，所以在检测之前，一定要对表面进行处理，用砂轮将待测点周围磨平，至少将"拉毛"层磨掉。
2）传感器的设计
用于测厚的传感器必须具有较宽的频带范围，以适应不同厚度砼的检测，另外，传感器还必须有适宜的灵敏度，使得有用信号突出，干扰信号减低到最低限度，从而提高信号质量，使测试结果更精确。为此，我们公司研制开发了一种新型传感器，专用于砼路面厚度的检测。
3）冲击器的选择
对于不同厚度的砼板，其瞬态共振频率是不一样的：对于较厚的砼板，此频率值较低，对于较薄的砼板，此频率值较高，应选择一种能产生相应频率应力波但又有足够的能量的冲击器，使得砼板能产生瞬态共振，接收信号较强且质量较高。
4）声速的测量
在冲击回波法测厚时，声速的测量也是至关重要的--声速越精确，所得的测厚结果就越精确。在实际应用中，声速的测量有几种可行方法： 佂ü谝灰阎穸鹊那蚰谟贸寤?回波法确定混凝土的波速，然后用该波速检测结构的其它部位。?直接用冲击回波法测量P波波速来确定炷辽伲ㄈ缤?所示），此方法允许测量结构上任一点的波速。?用超声平测法测量混凝土的声速（如图2所示）。在混凝土结构中不同部位的波速往往是变化的，或者在某些情况下其厚度未知，还得进行取芯，所以第一种方法不太可取；用第二、三种方法测得的声速值比较接近，一般测试时优先采用第二种方法，除非条件不具备，再考虑采用其他两种方法。
