沥青混凝土超声波检测的衰减特征与影响因素研究

来源：中国血液净化杂志2020年第10期北京时间：

作者：顾兴宇, 李树伟, 董侨, 徐向荣, 徐大伟, 章天杰

单位：1. 东南大学 交通学院, 江苏 南京 211189;2. 南京市政公用工程质量检测中心站, 江苏 南京 211135;3. 浙江省交通运输科学研究院, 浙江 杭州 310012"],"fundList_en":["National Key R & D Program of China (2017YFF0205600)

摘要：为有效获得沥青混凝土的超声波检测结果，基于压电换能器模拟和沥青砂浆Burgers黏弹性模型，建立三相介质的沥青混凝土有限元模型，在20~100 kHz频段范围内，比较9种入射频率下沥青混凝土中超声波细观的衰减特征及宏观的振幅变化，分析3种集料粒径（13.2，19.0，26.5 mm）及不同温度（-10℃~60℃）对沥青混凝土中超声波衰减的影响；针对数值模拟结果，使用超声横波成像仪MIRA-A1040进行室内试验验证，研究9种入射频率下实测振幅和断面重构图的衰减规律。研究结果表明：当温度为20℃时，在频段20~100 kHz内，入射频率每升高10 kHz，反射波振幅线性降低约3 dB；随着入射频率的升高，沥青砂浆中声压等值线的规则性、连续性及试件断面重构图的辨识度均大致呈线性降低趋势；当入射频率和温度不变时，集料粒径引起的散射衰减会引起振幅小幅度的降低；当集料粒径不变时，影响振幅降低速率的主要因素是温度，本质为沥青砂浆黏弹性引起的吸收衰减；以入射频率为30 kHz的沥青混凝土AC-13为例，温度每升高10℃，振幅约线性降低5 dB；2种衰减综合决定了反射波振幅的数值；沥青混凝土检测的入射频率不宜超过60 kHz，温度不宜超过40℃；用于沥青路面面层的检测时，建议入射频率范围为20~60 kHz；较低的入射频率与温度有利于沥青混凝土的超声波检测。

关键词：道路工程,超声波检测,数值模拟,沥青混凝土,入射频率,传播衰减

基金资助：国家重点研发计划项目（2017YFF0205600）