·1228· 北京科技大学学报 第34卷 因施工质量不同而变化，表面之压力波速与内部传 成的仪器，发射频率为54kHz 递之压力波速亦可能不同，此变异性亦是本文能以 (3)敲击回音量测系统 压力波速值来检测混凝土质量之依据 ①钢球.本试验用来激发波源，使用之钢球直 径为3mm、6mm和9mm. 2 量测设备与试验安排 ②敲击锤.本试验亦用来激发波动能量，敲击 2.1量测设备 锤头为半圆形，直径6mm、质量0.092kg. 本研究量测试验所使用之仪器设备为携带式超 ③加速规与波形讯号放大器.PCB Piezotronics 音波仪及敲击回音试验系统，各系统之设备如图3 353B65型，直径大小为8mm,波形讯号放大器PCB 及以下之仪器介绍. Piezotronics 480C02. (1)钢筋位置探测仪.Proceq公司之Proforme- ④波形分析仪.主要功能是将加速规所撷取 ter4携带式钢筋位置探测仪扫瞄探头于检测体上 到之模拟讯号，转换为数字数据，再以时间域显示在 来回进行扫描，读取最小读数得知钢筋位置 画面上，可供判读波传到达的时间.本研究采用的 (2)数字超音波仪.C0NTR0LS58-E48型，由 讯号分析仪为LeCroy WaveRunner LT322型波形分 超音波产生器与二个直径5cm的超音波探头所组 析仪 图3量测设备.(a)钢筋位置探测仪：(b)超音波仪：(c)波形讯号放大器和加速规：(d)3mm、6mm和9mm之钢球：(c)铁锤：(0波 形分析仪 Fig.3 Measuring devices.(a)steel ball detector:(b)ultrasonic instrument:(e)waveform signal amplifier:(d)3mm,6mm and 9 mm steel balls;(e)hammer;(f)waveform analyzer and accelerometer 2.2试验安排 离L'=30cm,以铁锤为敲击源量测波传传递时间 2.2.1实体柱之量测规划 △。，代入式(1)求得表面压力波波速，量测三次取 勘查现有结构物，选择一40×40×325cm柱进 平均值作为表面量测之压力波速C, 行试验，首先使用钢筋位置探测仪找出柱体钢筋位 敲击回音法量测经由柱体内压力波速之配置则 置，然后在柱体沿中央主筋布置间隔10cm之测点 如图4(b)所示，基本上是将敲击源及一加速规分别 共30个，量测面宽为40cm.先在无钢筋处任取3 置于超音波发射探头和接收探头的位置，另一加速 处做超音波直接对打量测压力波波速，代入(1)式 规置于敲击源同侧，进行斜向对打量测.敲击源有 量测三次取平均值作为梁柱之C,值.然后将超音波 直径3mm、6mm和9mm钢球和铁锤.量测时，由时 法做斜向对打量测，发射探头固定于一侧的最低测 域波形读得△t。,将C和△t,值代入式(3)可求得t。, 点，而接收探头沿另一侧的测点逐次移动做量测 再将t,代入式(4)即可求得敲击回音之压力波速 最低测点高度为25cm,其配置如图4(a)所示. C。·最后再将两法所量测之压力波波速值与超音波 敲击回音法量测前对于示波器之取样点数n和 取样间隔△t时间必须先行设定，本量测设定n= 对打之压力波速值C作比较，以评估其可行性. 10°，△1=1μs,则可得记录时间为 2.2.2仿真梁柱接头之十字形试体量测规划 T=n…△t=103us, 制作一仿真梁柱接头之十字形试体如图5所 频率分辨率为 示6-，其梁和柱断面尺寸分别为30cm×40cm和 1 30cm×30cm.各试体设计强度皆为28MPa,并同时 4=n410x1x109=10及 制作三个Φl5cm×30cm之圆柱试体做抗压强度试 敲击回音斜向对打须先测得敲击源一侧之侧表 验作为参考，其试验值如表1所示.由表1可知混 面压力波波速，如图2(a)之配置，敲击源与第一加 凝土试体平均抗压强度为29.6MPa. 速规距离a'=15cm,而第一加速规与第二加速规距 将测点布置于梁柱接头之梁腹中央距离柱面左北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 因施工质量不同而变化，表面之压力波速与内部传 递之压力波速亦可能不同，此变异性亦是本文能以 压力波速值来检测混凝土质量之依据． 2 量测设备与试验安排 2. 1 量测设备 本研究量测试验所使用之仪器设备为携带式超 音波仪及敲击回音试验系统，各系统之设备如图 3 及以下之仪器介绍． ( 1) 钢筋位置探测仪． Proceq 公司之 Proforme￾ter 4 携带式钢筋位置探测仪扫瞄探头于检测体上 来回进行扫描，读取最小读数得知钢筋位置． ( 2) 数字超音波仪． CONTROLS 58--E48 型，由 超音波产生器与二个直径 5 cm 的超音波探头所组 成的仪器，发射频率为 54 kHz． ( 3) 敲击回音量测系统． ① 钢球． 本试验用来激发波源，使用之钢球直 径为 3 mm、6 mm 和 9 mm． ② 敲击锤． 本试验亦用来激发波动能量，敲击 锤头为半圆形，直径 6 mm、质量 0. 092 kg． ③ 加速规与波形讯号放大器． PCB Piezotronics 353B65 型，直径大小为 8 mm，波形讯号放大器 PCB Piezotronics 480C02 型． ④ 波形分析仪． 主要功能是将加速规所撷取 到之模拟讯号，转换为数字数据，再以时间域显示在 画面上，可供判读波传到达的时间． 本研究采用的 讯号分析仪为 LeCroy WaveRunner LT322 型波形分 析仪． 图 3 量测设备． ( a) 钢筋位置探测仪; ( b) 超音波仪; ( c) 波形讯号放大器和加速规; ( d) 3 mm、6 mm 和9 mm 之钢球; ( e) 铁锤; ( f) 波 形分析仪 Fig． 3 Measuring devices． ( a) steel ball detector; ( b) ultrasonic instrument; ( c) waveform signal amplifier; ( d) 3 mm，6 mm and 9 mm steel balls; ( e) hammer; ( f) waveform analyzer and accelerometer 2. 2 试验安排 2. 2. 1 实体柱之量测规划 勘查现有结构物，选择一 40 × 40 × 325 cm 柱进 行试验，首先使用钢筋位置探测仪找出柱体钢筋位 置，然后在柱体沿中央主筋布置间隔 10 cm 之测点 共 30 个，量测面宽为 40 cm． 先在无钢筋处任取 3 处做超音波直接对打量测压力波波速，代入( 1) 式 量测三次取平均值作为梁柱之 Cp值． 然后将超音波 法做斜向对打量测，发射探头固定于一侧的最低测 点，而接收探头沿另一侧的测点逐次移动做量测． 最低测点高度为 25 cm，其配置如图 4( a) 所示． 敲击回音法量测前对于示波器之取样点数 n 和 取样间隔 Δt 时间必须先行设定，本量测设定 n = 105 ，Δt = 1 μs，则可得记录时间为 T = n·Δt = 105 μs， 频率分辨率为 Δf = 1 n·Δt = 1 105 × ( 1 × 10 － 6 ) = 10 Hz． 敲击回音斜向对打须先测得敲击源一侧之侧表 面压力波波速，如图 2( a) 之配置，敲击源与第一加 速规距离 a' = 15 cm，而第一加速规与第二加速规距 离 L' = 30 cm，以铁锤为敲击源量测波传传递时间 Δt' p，代入式( 1) 求得表面压力波波速，量测三次取 平均值作为表面量测之压力波速 C' p ． 敲击回音法量测经由柱体内压力波速之配置则 如图 4( b) 所示，基本上是将敲击源及一加速规分别 置于超音波发射探头和接收探头的位置，另一加速 规置于敲击源同侧，进行斜向对打量测． 敲击源有 直径 3 mm、6 mm 和 9 mm 钢球和铁锤． 量测时，由时 域波形读得 Δtp，将 C' p和 Δtp值代入式( 3) 可求得 tp， 再将 tp代入式( 4) 即可求得敲击回音之压力波速 Cp ． 最后再将两法所量测之压力波波速值与超音波 对打之压力波速值 Cp作比较，以评估其可行性． 2. 2. 2 仿真梁柱接头之十字形试体量测规划 制作一仿真梁柱接头之十字形试体如图 5 所 示［6--8］，其梁和柱断面尺寸分别为 30 cm × 40 cm 和 30 cm × 30 cm． 各试体设计强度皆为 28 MPa，并同时 制作三个 15 cm × 30 cm 之圆柱试体做抗压强度试 验作为参考，其试验值如表 1 所示． 由表 1 可知混 凝土试体平均抗压强度为 29. 6 MPa． 将测点布置于梁柱接头之梁腹中央距离柱面左 ·1228·