在本文中，我们将审查混凝土检测和测试的有趣测试方法：超声波脉冲回声（UPE）广泛用于检查混凝土元件。这method has proven to be extremely useful in determining the thickness of concrete elements with one side access (i.e. tunnel linings, trunk sewer linings, abutment walls), detect sub-surface defects such as voids, honeycombing, and delamination, and to verify Location of grouting defects in tendon ducts.
Ultrasonic Pulse Echo
Ultrasonic Pulse Echo是用于扫描混凝土元件中的子表面目标的非破坏性测试（NDT）方法。UPE方法使用声应力波来研究亚表面层的性质，并通过识别与混凝土不同的声学阻抗的任何异常定位缺陷。开发了测试方法以解决一般的实际限制超声波脉冲速度测试，例如需要进入混凝土元件的两侧。
这ACI 228.2R第3.2.2节对超声波脉冲回声法的演变进行了全面的审查，以及过去几十年的仪器。虽然传统的UPE仪器能够提供扫描和B扫描，但现代超声波脉冲回波层析术设备能够提供实时B扫描，使工程师能够进一步清晰地看到子表面目标。基于移动的应用以及人工智能和现代信号处理技术带来了卓越的速度和清晰度，易于使用。
超声波脉冲回声如何工作？
正如我们之前讨论的那样，UPE使用压力波。测试背后的原理概念是测量混凝土中超声波的运输时间。现代UPE仪器由一系列压电传感器组成，该压电传感器能够通过短脉冲高振幅脉冲高压和高电流促进混凝土表面 - （参见战略公路研究计划 - SHPR2，TRB，2013）。随着脉冲在混凝土内传播，它在空隙的界面或其他内部目标的界面中被反射和折射。声学阻抗中的任何异常导致发射的脉冲，并且在接收换能器中监测反射应力波。分析信号以计算波行程时间。
根据SHRP2，“基于运输时间或速度，该技术也可用于间接地检测内部缺陷的存在，例如开裂，空隙，分层或水平裂缝或其他损伤。”
UPE方法的应用
超声波脉冲回波方法广泛用于混凝土检测和测试。以下部分介绍了主要应用程序和用例：
1.估计混凝土元件的厚度
超声波脉冲回波被工程师广泛使用，以评估混凝土元件的厚度。这在具有单面访问（单侧访问）的混凝土元件中是特别重要的，例如：
- Tunnel linings:厚度测量在隧道衬里的QC过程中至关重要。它也是结构评估目的的重要参数。
- 树干下水道：在行李箱下水道中，UPE可以帮助工程师估计现有衬里的厚度。这变得非常具有挑战性，因为涉及与核心钻井热工作的侵入式方法不是安全性也不是具有成本效益的解决方案。此外，浅截面始终存在具有高水力静压的浅剖面风险。
- 混凝土罐：测试工业化学工艺中使用的混凝土罐通常是具有挑战性的。此类设施的维护管理人员通常具有很短的停机窗口，并且进入坦克内部的许可并不总是实用（除非在基本维护周期期间）。UPE能够从外面的厚度测量和质量评估。
2.肌腱管道中的灌浆缺陷
随着地面穿透雷达（GPR）和冲击回声，UPE可以提供有关在后张紧混凝土元件中肌腱管道的灌浆过程中可能发生的空隙和缺陷的关键信息。
3.定位子表面缺陷
UPE断层扫描可用于评估混凝土元件中的某些缺陷。UPE可以辨别以下缺陷：
- 分层：UPE方法可用于评估混凝土桥甲板，停车车库板和混凝土罐中分层的位置和程度
- 蜂窝：UPE是新建筑质量控制和质量保证的一个很好的工具。UPE可用于本地化混凝土中的蜂窝。
4.质量控制和质量保证
UPE可以用作直接的方法来评估混凝土的整体质量。通过测量脉冲速度，工程师可以在施工后评估混凝土材料的质量。
5.纤维增强混凝土的评价
虽然GPR在评估纤维钢筋混凝土（FRC）元件中具有一定的实际限制，但UPE方法提供了可靠的替代品，用于元素的厚度测量和质量控制。这使得它们在隧道中的混凝土衬里检查和测试中是一个有趣的替代方案。
UPE和实际考虑的局限性
与所有其他NDT方法一样，UPE具有其实际挑战，可实现某些现场条件。
- 关闭测试点的间距：为了产生亚表面缺陷的可靠和精确的地图，工程师需要在测试点之间使用近距离间隔。这可以对大型测试区域进行测试耗时。实际解决方案是使用另一种方法，例如GPR，用于快速筛选，并使用UPE进行高分辨率的缺陷成像。
- 耦合问题：声信号的质量依赖于换能器和混凝土表面的耦合。该驾驶室对粗糙表面非常具有挑战性。现代设备已经尝试在换能器的基础上使用弹簧支持机制解决问题，以允许在粗糙区域周围操纵。
- 未检测到的缺陷：某些缺陷可能保持未被发现。这对于非常浅的缺陷或运营商使用低频时，这是特别的。