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為了檢驗(yàn)超聲波混凝土厚度測試儀（ACT）探測缺陷的能力，我們制作了一塊含有分層和空洞的混凝土板（見圖1，2，3所示）。板長60”(英寸)，寬120”，厚度分別為8”和4”。板在鋪筑了一層碎石灰石作為基底的開挖過的密實(shí)粘土上建造，并由鋼筋增強(qiáng)。在石灰石上鋪設(shè)了一層12”′24”大小的3/4”厚的泡沫薄片，及一層24”′24”大小的1”厚的鵝卵石層。

缺陷僅布設(shè)在8”厚的那部分板中。通過布設(shè)1/32”厚的三元乙丙(EPDM)橡膠薄片來產(chǎn)生分層。其中3個(gè)12”′12”大小的分層分別設(shè)置在2”,1/2”和1-1/2”深處，另外2個(gè)6”′6”大小的分層分別設(shè)置在1”和4”深處。通過使用3-1/8”′3-1/8”′23”大小的密封塑料管來產(chǎn)生空洞，密封塑料管頂面置于4-1/2”深的地方。而在鵝卵石基層上5”深的地方還布置了一塊12”′12”′1/4”大小的鋼板，另外該混凝土板還包有一個(gè)大小24”′24”的由水泥漿和鱗片石構(gòu)成的蜂窩缺陷。

測試步驟

1、用ACT對該混凝土路面進(jìn)行了掃描得到1121個(gè)數(shù)據(jù)，在X-Y 坐標(biāo)系統(tǒng)上建立間距為2” (ΔX = ΔY = 2”) 的灰度圖案，X坐標(biāo)點(diǎn)范圍從2-118，Y坐標(biāo)點(diǎn)范圍從2-58，如圖4所示.在每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到一個(gè)2-30KHz范圍內(nèi)的主頻（共振頻率峰值）。

2、為便于數(shù)據(jù)采集和掃描報(bào)告生成,對每一個(gè)Y坐標(biāo)點(diǎn)（上諸如 2, 4, ...，58）創(chuàng)建1個(gè)記錄名。對每個(gè)記錄名，在每個(gè)X坐標(biāo)點(diǎn)處采集得到一個(gè)數(shù)據(jù)。通過這種數(shù)據(jù)采集方法可優(yōu)化生成掃描結(jié)果。通過微軟EXCEL電子表格顯示和分析,得到主頻形成的相對應(yīng)圖像，結(jié)果如圖5所示，其中灰色區(qū)域是與8”厚度區(qū)域共振頻率相對應(yīng)的，而藍(lán)色區(qū)域是與4”厚度區(qū)域共振頻率相對應(yīng)的。
 

測試結(jié)果

測試結(jié)果表明，在沒有缺陷的地方，主頻（厚度共振）所對應(yīng)的結(jié)果與8”和4”厚的混凝土板相一致。在有分層和空洞的區(qū)域，主頻由厚度共振變成彎曲共振。與厚度共振頻率相比，彎曲共振的頻率是銳利且低頻的。在泡沫基底區(qū)域，主頻結(jié)果與厚度的減少相對應(yīng)，在鵝卵石基底和蜂窩區(qū)域，得到的主頻與厚度共振頻率接近。由于采用的是濕的混凝土拌合物，認(rèn)為模擬的蜂窩不起作用且混凝土可以容易地在鵝卵石四周流動(dòng)使石頭成為混凝土板的一部分。缺陷位置和掃描結(jié)果疊加圖清晰地表明了ACT檢測缺陷的能力（見圖6）。

圖1.  8”到4”深的部分

圖 2  8”深處有缺陷、砂礫和泡沫基底
 

圖3混凝土板構(gòu)造分布圖
 

圖4. 按2”測試間隔分布測點(diǎn)的混凝土板
 

圖5  由ACT掃描混凝土板得到的數(shù)據(jù)繪制的EXCEL圖

圖6 缺陷位置和掃描結(jié)果疊加圖