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裂縫是混凝土結構中最常見的缺陷或損傷現(xiàn)象，大量的土木工程事故說明，混凝土結構的裂縫會嚴重影響工程牢固性、負載能力等，帶來嚴重的工程安全隱患，如果不能及時對混凝土裂縫進行維修，必將發(fā)生安全隱患，因此，對混凝土裂縫的監(jiān)測，及時采取養(yǎng)護措施，是保障工程質量安全的基礎之一。
1．混凝土裂縫的成因及影晌
由于裂縫的成因、狀態(tài)、發(fā)展以及在結構中的位置等的不同，對結構的危害性也有很大的的區(qū)別。嚴嚴重的裂縫可能危害結構的整體性和穩(wěn)定性，對結構的安全運行產(chǎn)生很大影響。另一方面，也有些裂縫，如表面溫度變化或干燥收縮引起的淺裂縫則無大的的影響。根據(jù)大量的觀測資料，在混凝土結構物中出現(xiàn)的裂縫，大多數(shù)在竣工后1-2年內已產(chǎn)生。如果這些裂縫中注入水泥砂漿或者環(huán)氧樹脂等充填材料，以防內部鋼筋銹蝕）和裂縫補強（裂縫表i貼鋼板等）都需要在明確裂縫的狀態(tài)、成因的基礎上才能合理、有效地進行。
因此，為了確定裂縫的狀態(tài)、發(fā)展和成因，以及合理評價裂縫對結構物的影響，選擇適當?shù)男扪a方案和時機，掌握其深度與其長度、寬度都是非常重要的。所不同的是，裂縫的深度則試較之長度和寬度測試要困難得多，通常需要采用鉆孔取樣的方法加以直接測試。但是，鉆孔取樣的方法除費時費力，對結構也有一定的損害以外，對深裂縫由于取樣困難往往難以測試。同時，對于裂縫的發(fā)展也難以監(jiān)測，因此，采用合理的無損檢測方法是非常必要的。
2．裂縫檢測
裂縫深度的無損檢測方法有多種。根據(jù)測試面的條件，可以分為單面平測法、雙面斜測法和鉆孔對測法。其中，單面平測法適用面最廣。然而，目前常用的裂縫深度的無損檢測技術大多是從金屬材料的裂縫深度檢測中發(fā)展而來，在應用于混凝土結構中會遇到各種問題，使得測試結果常常較實際深度偏淺很多。標準測試方法包括相位反轉法和傳播時間差法。這兩種方法均采用接收信號的初始部分的特性，為目前較為通用的測試方法
(1) 相位反轉法
當激發(fā)的彈性波（包括聲波、超聲波）信號在混凝土內傳播，穿過裂縫時，在裂縫端點處產(chǎn)生衍射，其衍射角與裂縫深度具有一定的幾何關系。相位反轉法正是根據(jù)衍射角與裂縫深度的幾何關系，來對裂縫深度進行快速測試的（圖1-2）。將激振點與接收點沿裂縫對稱配置，從近到遠逐步移動。當激振點與裂縫的距離與裂縫深度相近時，接收信號的初始相位發(fā)生反轉。 
該方法只需移動沖擊錘或換能器，確定首波相位反轉臨界點，就可確定混凝土的裂縫深度。與其他混凝土裂縫深度檢測方法相方法有簡單直觀的特點，有一定的實用價值。
(2) 傳播時間差法
該方法適合混凝土結構物中的開口裂縫。其測試原理是激勵產(chǎn)生的彈性波遇到裂縫時，波被直接隔斷，并在裂縫端部衍射通過（圖1-3）。其通過測試波在有裂縫位置和沒有裂縫健全部位傳播的時間差來推定裂縫深度的，裂縫深度越大，傳播時間差也越長。
(3) 表面波法
該方法采用沖擊彈性波中的瑞利波（表面波的一種）的衰減特性來測試混凝土構造物中的裂縫深度。由于P波和S波在媒體邊界面上相互作用而形成，其傳播速度比s 一邊開回上相互作用而形成，其傳播速度比s分，其特性非常適合于探測裂縫的深度。
波在媒體表面受沖擊所產(chǎn)生的彈性波中，能量最大，信號采集容易，對裂縫更為敏感。瑞利波在傳播過程中所發(fā)生的幾何衰減和材料衰減，可以通過系統(tǒng)補正，而保持其振幅不變。但是，瑞利波在遇到裂縫時，其傳播在某種程度上被遮斷，在通過裂縫以后波的能量和振幅會減少。因此，根據(jù)裂縫前后的波的振幅的變化（振幅比），便可以推算其深度。表面波法示意圖見圖1-4。 
（二）混凝土缺陷
混凝土的澆筑需要多個步驟，其中的任何一個環(huán)節(jié)，都會影響混凝土內部的完整性,由于澆筑不密實等原因，會造成混凝土內部產(chǎn)生蜂窩、空洞等澆筑不密實的狀況，這些內部缺陷會影響混凝的的質量安全，最終影響整個工程的安全，因此，對混凝土內部缺陷的檢測是確?；炷临|量安全的必要環(huán)節(jié)，也是確保整體工程質量安全的前提。
超聲波法檢測比較成熟，目前普通檢測儀器可以穿透幾米厚度的混凝土，增大發(fā)射功率并對接受信號進行前置放大處理后，失真可以達到數(shù)十米。超聲波法利用超聲脈沖在技術條件相同（指混凝土原材料、配合比、齡期和測試距離一致）的混凝土中傳播的速度、接收波首波振幅和接收信號頻率等聲學參數(shù)的相對變化的原理，來判定混凝土的缺陷。若結構某部分混凝土存在缺陷，通過該處的超聲波與無缺陷混凝土相比較，超聲波智能繞過裂縫或空洞傳播到接收換能器，由于傳播路程的正常，聲時明顯偏長（聲速明顯降低）、波幅和頻率明顯降低。另外，由于空氣的聲阻抗率小于混凝土聲阻抗率，超聲脈沖波在混凝土中傳播時，遇到空洞、裂縫等缺陷，便在缺陷界面發(fā)生反射和散射，聲能被衰減，其中頻率較高的成分衰減更快，因此接收信號的波幅明顯減少。再者，經(jīng)過缺陷反射或繞過缺陷傳播的超聲脈沖波信號與直達波信號之間的聲程和相位差疊加后互相干擾，致使接收信號的波形發(fā)生畸變。由此采用超聲波對相同條件下混凝土進行聲時、波幅、主頻等參數(shù)的采集，對其變化直接進行綜合分析，可判別混凝土結構缺陷的位置及范圍：
(1) 平測法
當結構的裂縫所處部位只有一個可測面，可采用平測法檢測，當在某測距發(fā)現(xiàn)首波相反時，可采取兩個相鄰測距的測量值進行計算，取多點測得值的平均值作為裂縫深度。
(2) 對測法
當結構被測部位具有兩對互相平行表面時，可采用一對厚度振動式換能器，分別在兩對互相平行的表面上進行對測。一般檢測混凝土柱、梁等構件或鋼管混凝土的內部密實情況及混凝土均質性都常用這種方法（圖1-5）。
(3) 斜測法
當混凝土結構被測部位只能提供兩個相對或相鄰測試表面時，可采用斜測法（包括水平和豎直方向的斜測）檢測，兩個換能器既可以放在相鄰的兩個表面進行斜測，也可以在兩個相對的表面進行斜測（圖1-6）。檢測混凝土梁、柱的施工接茬、修補和加固混凝土結合的質量多采用此方法。
(4) 鉆孔法
對于大體積混凝土結構，因測距太大，為了提高靈敏度，可在適當位置鉆一個或多個平行于側面的測孔或預埋測管，以縮短測距。檢測時，鉆孔中放置徑向振動式換能器，用清水作耦合劑，在結構側表面放置厚度振動式換能器。一般是將鉆孔中的換能器置于某一高度保持不動，在結構側面相應高度放置平面換能器，沿水平方向逐點測讀聲時、波幅，然后將孔中換能器調整一定高度，再沿水平方向逐點測試（圖1-7）。
