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青藏高原环境下混凝土结构密实性超声无损检测研究

陈正 陈犇 逄子超 吴昌杰

陈正, 陈犇, 逄子超, 吴昌杰. 青藏高原环境下混凝土结构密实性超声无损检测研究[J]. 工程力学, 2023, 40(6): 1-8. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.ST07
引用本文: 陈正, 陈犇, 逄子超, 吴昌杰. 青藏高原环境下混凝土结构密实性超声无损检测研究[J]. 工程力学, 2023, 40(6): 1-8. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.ST07
CHEN Zheng, CHEN Ben, PANG Zi-chao, WU Chang-jie. ULTRASONIC NON-DESTRUCTIVE TESTING OF CONCRETE STRUCTURES COMPACTNESS UNDER CIRCUMSTANCES OF QINGHAI-TIBET PLATEAU[J]. Engineering Mechanics, 2023, 40(6): 1-8. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.ST07
Citation: CHEN Zheng, CHEN Ben, PANG Zi-chao, WU Chang-jie. ULTRASONIC NON-DESTRUCTIVE TESTING OF CONCRETE STRUCTURES COMPACTNESS UNDER CIRCUMSTANCES OF QINGHAI-TIBET PLATEAU[J]. Engineering Mechanics, 2023, 40(6): 1-8. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.ST07

青藏高原环境下混凝土结构密实性超声无损检测研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.ST07
基金项目: 广西杰出青年科学基金项目(2022GXNSFFA035035);广西重点研发计划项目(GKAB22036007)
详细信息
    作者简介:

    陈 犇 (1997−),男,浙江金华人,博士生,主要从事高性能混凝土研究 (E-mail: benchen@st.gxu.edu.cn)

    逄子超 (1997−),男,山东青岛人,硕士生,主要从事混凝土无损检测研究 (E-mail: zichaop@st.gxu.edu.cn)

    吴昌杰 (1996−),男,湖南娄底人,博士生,主要从事混凝土体积稳定性研究 (E-mail: wucj@st.gxu.edu.cn)

    通讯作者:

    陈 正 (1982−),男,湖南祁东人,教授,博士,博导,主要从事混凝土性能设计与调控研究(E-mail: chenzheng@gxu.edu.cn)

  • 中图分类号: TU317+.8

ULTRASONIC NON-DESTRUCTIVE TESTING OF CONCRETE STRUCTURES COMPACTNESS UNDER CIRCUMSTANCES OF QINGHAI-TIBET PLATEAU

  • 摘要: 青藏高原的环境条件限制常导致混凝土出现密实性缺陷问题,如何对混凝土的密实性缺陷进行精确的无损检测,是保障结构承载力及耐久性的关键。该文结合此前在西藏雅鲁藏布江藏木大桥与广西南宁实地开展的混凝土超声试验结果,基于不同气压下混凝土实体的超声波速计算模型,建立了以气压、水胶比为参数的混凝土实体部分超声波速计算模型;进一步对混凝土在不同孔隙率、缺陷条件、骨料分布情况条件下的超声波速进行了计算分析。揭示了孔隙率及缺陷条件对混凝土超声波速的影响规律及机理。研究了骨料分布占比对混凝土超声检测结果的影响规律,建立了混凝土整体超声波速的多因素计算模型,并提出了基于超声波速的混凝土密实性统计分析方法,可以为实际工程中混凝土结构密实性的超声无损检测结果分析提供理论依据。
  • 图  1  混凝土内部结构超声传递简图

    Figure  1.  Schematic diagram of ultrasonic transmission in concrete

    图  2  数值模拟模型示意图 /mm

    Figure  2.  Schematic diagram of the numerical simulation model

    图  3  $ {v_{\rm s}} $与水胶比相关关系

    Figure  3.  Correlation between $ {v_{\rm s}}$ and W/B

    图  4  模型及激发快照

    Figure  4.  Model and snapshots

    图  5  不同孔隙率条件下波形图

    Figure  5.  Waveforms under different porosity conditions

    图  6  超声波速与孔隙率相关关系

    Figure  6.  Correlation between UPV and porosity

    图  7  不同缺陷条件下激发快照 /mm

    Figure  7.  Snapshots under different defect conditions

    图  8  不同骨料占比条件下激发快照

    Figure  8.  Snapshots under different aggregate proportions

    图  9  超声波速与骨料占比相关关系

    Figure  9.  Correlation between UPV and aggregate proportion

    表  1  有限元仿真参数列表

    Table  1.   Parameters used in FE model

    参数
    材料水泥砂浆
    纵波速度/(m·s−1)3950
    密度/(kg·m−3)2050
    材料石灰石
    纵波速度/(m·s−1)4400
    密度/(kg·m−3)2610
    单元尺寸/mm1
    时间步长/s0.1×10−6
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    表  2  混凝土配合比[11]

    Table  2.   Mix of concrete[11]

    序号水胶比水/(kg/m3)水泥/(kg/m3)砂/(kg/m3)碎石(5 mm~20 mm)/(kg/m3)减水剂/(%)
    10.301685607129807.5
    20.331765337129806.0
    30.361845117129804.5
    40.391914907129803.5
    50.421974697129802.5
    60.452034517129800.0
    70.482084337129800.0
    80.512134187129800.0
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    表  3  试验结果[11]

    Table  3.   Test results[11]

    序号高原环境平原环境
    孔隙率P/(%)混凝土整体超声波速UPV/(m·s−1)绝对密实条件下的固相超声波速$ {v_{\rm s}}$/(m·s−1)孔隙率P/(%)混凝土整体超声波速UPV/(m·s−1)绝对密实条件下的固相超声波速$ {v_{\rm s} } $/(m·s−1)
    1 9.964935534213.249255171
    210.304839522918.948485086
    313.204808519318.947895022
    49.844768514615.448115046
    54790517148475085
    64592493947935026
    74650500746304847
    84277456947725003
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-20
  • 修回日期:  2022-11-23
  • 网络出版日期:  2022-12-07
  • 刊出日期:  2023-06-25

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