朱亞超， 龔 力， 張敏潔， 何 濤

(1 湖北工業(yè)大學機械工程學院， 湖北 武漢 430068; 2 湖北省現代制造質量工程重點實驗室， 湖北 武漢 430068)

由于生產條件的限制,施工所用的防水卷材因寬幅不能滿足鋪設要求而需要進行搭接鋪設施工，其中一種是以疊層鋪貼為主，重合部分通過熱風焊法進行雙邊焊接(圖1)的搭接方法，中間為用于充氣檢測的氣孔．如果對搭接縫的施工處理不當，則會使原本應焊接在一起的防水卷材處出現縫隙缺陷，造成防水層失效并引發(fā)屋面滲漏[1]．因此，搭接縫的焊接質量對整個防水工程的施工質量有著重要的影響．

1，4-防水卷材； 2-氣孔； 3-焊縫； 5-基礎工程圖 1 防水卷材搭接縫示意圖

目前，防水卷材搭接縫焊接質量的檢測仍處于人工檢測階段，檢測方法主要是目測、充氣檢測以及取樣在試驗室檢測[2]．人工檢測不僅檢測效率低，精確程度不高，檢測過程會對防水卷材造成一定的破壞，而且還會因人為主觀因素導致檢測結果缺乏精準性和可靠性．本文以超聲波檢測原理為基礎，分別利用A超與B超對防水卷材搭接縫焊接質量進行檢測試驗，通過對不同超聲波檢測效果的對比與相應的分析計算，尋找出一種針對防水卷材搭接縫焊接質量的基礎檢測方法．

1 A超試驗及結果分析

試驗樣品為標準的復合材料防水卷材，采用超聲波脈沖反射法原理進行測量．在進行檢測時，將超聲波探頭通過耦合劑緊貼防水卷材上表面，通過計算始波與返回的波峰之間距離得出防水卷材的厚度[3]．H=H1×t/t1.式中：H為所測量試件的厚度：t為超聲波在測量試件中往返一次所用的時間：H1為與所測量試件材質相同的標定試件的厚度；t1為與超聲波在與所測量試件材質相同的標定試件中往返一次所用的時間．如果防水卷材之間的搭接縫未能良好的進行焊接，會在兩層防水卷材之間出現縫隙，形成反射面，使檢測得到的防水卷材厚度偏低．試驗裝置如圖2所示[4]．

圖 2 A超測厚試驗裝置圖

試驗儀器與材料如下：1)A超探傷儀；2)測厚儀一臺(探頭為5P探頭)；3)1號玻璃(游標卡尺測量值為4.7 mm)；4)2號玻璃(游標卡尺測量值為2.2 mm)；5)1號PVC防水卷材(游標卡尺測量值為0.4 mm)6)2號PVC防水卷材(游標卡尺測量值為0.3 mm)；7)水泥砂漿基底(游標卡尺測量值為35 mm)．根據試驗儀器的性能與防水卷材的鋪設要求(基底為水泥砂漿)，將試驗分為四組進行：

第一組為對比測量組．主要是對玻璃與水泥砂漿基底進行單獨檢測，作為后續(xù)試驗的參照對比，盡可能排除防水卷材所疊加物體的干擾，示波器所顯示超聲波回波波形圖如圖3所示．

圖 3 第一組試驗波形圖

第二組以1號防水卷材為主．測量方式為分別將1號、2號玻璃與1號PVC防水卷材相互疊加，利用示波器與測厚儀分別對其進行檢測，示波器所顯示超聲波回波波形如圖4所示．

圖 4 第二組試驗波形圖

第三組以2號PVC防水卷材為主，檢測方式與第二組相同，示波器所顯示超聲波回波波形見圖5．

圖 5 第二組試驗波形圖

第四組以水泥砂漿基底為主，模擬現場檢測情況，分別將1號PVC防水卷材與2號PVC防水卷材疊加于基底上方進行檢測，示波器所顯示超聲波回波波形如圖6所示．

圖 6 第三組試驗波形

通過對示波器顯示波形中始波與回波波峰之間距離的測量計算，得出利用A超檢測PVC防水卷材搭接縫焊接處厚度的測量值(表1)．

表1 A超試驗結果

通過對圖3、圖4、圖5進行比較，可知若被檢測物體的狀態(tài)為玻璃疊加于PVC防水卷材上方，示波器所接收到的波形與上方所疊加玻璃進行單獨測量時的波形相似，下方的PVC防水卷材對波形幾乎沒有任何影響；若被檢測物體的狀態(tài)為PVC防水卷材疊加于玻璃上方，示波器所接收的波形明顯受到了抑制，波幅卻明顯減小，但波峰位置與單獨檢測下方玻璃時的位置相同．

通過比較表1中第1，2，4，6，8，10的數據，可知當玻璃疊加于PVC防水卷材上方時，測量出的厚度均為玻璃的厚度，不能測量出下方PVC防水卷材的厚度值；通過比較表1中第1，2，3，5，7，9，11，12，13的數據，可知當PVC防水卷材疊加于玻璃上方時，測量出的厚度均高于實際PVC防水卷材與玻璃的厚度和，且所測量數據的誤差沒有特定規(guī)律．

通過對比圖3與圖6，可知當PVC防水卷材疊加于水泥砂漿基底上方時，示波器觀察不到明顯的波形，反射的超聲波信號十分微弱．

由此可以得出：檢測所用PVC防水卷材的材質以及鋪設防水卷材的水泥砂漿基底都對于超聲波有較強的吸收干擾，單純利用A超波形對其進行測量，并不能很準確直觀的測出其厚度值并進行搭接縫焊接質量的判斷．因此，利用A超來進行搭接縫焊接質量的檢測具有一定的難度．

2 B超試驗及結果分析

利用B超成像原理，當兩層防水卷材之間的搭接縫出現縫隙時，超聲波在縫隙處增加反射量，形成一層反射面，會在B超成像中形成缺陷處的反射條紋，進而可以通過反射條紋對搭接縫的焊接質量進行判斷．

2.1 B超試驗

B超儀一臺；線陣式B超平探頭；無基底PVC防水卷材樣品(圖7)；耦合劑．圖7a中翹起部分為疊加于上方的PVC防水卷材未焊接部分；圖8b為PVC防水卷材檢測區(qū)域模型圖．區(qū)域I為疊加的防水卷材搭接縫焊接良好的部分，區(qū)域II為疊加的防水卷材未進行焊接(缺陷)部分，區(qū)域III為防水卷材進行焊接時未重合的部分．

(a)無基底防水卷材樣品

(b)防水卷材檢測分區(qū)示意圖圖 7 防水卷材

在B超探頭與卷材之間角度合理的情況下，對以水泥砂漿為基底的防水卷材搭接縫進行檢測，所得各區(qū)域的圖像分別如圖8所示．

圖 8 各區(qū)域掃描圖像

2.2 B超試驗結果分析

圖8中白色部分為超聲波儀器所檢測到的PVC防水卷材反射面．當防水卷材搭接縫中不存在缺陷時，疊加的防水卷材為一個整體(圖8a)．當防水卷材的搭接縫中存在缺陷時，由于缺陷中存在的空氣，使超聲波在缺陷縫隙處形成一層反射面，在原本的B超圖像下方多出一條白線(圖8c)．

B超圖像可以顯示出防水卷材搭接縫的焊接質量．如圖8a與圖8b的比較以及圖8c的圖像顯示，當防水卷材未進行焊接或者焊接質量有缺陷時，在B超掃描圖像中，防水卷材上下表面反射條紋之間會多出一條反射條紋，反射條紋由兩條增加為三條．

以水泥砂漿為基底的防水卷材對B超成像的影響較?。葾超實驗可知，水泥砂漿基底與防水卷材對超聲波具有較強的吸收、抑制，因此利用A超成像很難對鋪設于水泥砂漿基底上的防水卷材進行觀察，防水卷材上下反射條紋比較清晰，而且均存在二次反射成像．

B超圖像中，防水卷材搭接縫焊接質量的好壞對比明顯(圖8c)，通過對比圖7中防水卷材搭接縫檢測分區(qū)，可以清晰地看到檢測圖像所顯示的結果與防水卷材搭接縫檢測分區(qū)設定一致．圖像中防水卷材焊接質量好與壞的分界面清晰明顯，當在黑線中出現白色線條時，則說明此處的防水卷材搭接縫存在缺陷，形成了反射面．

通過B超圖像可以計算出防水卷材搭接縫焊接質量參數．通過圖8可以看出，圖像中的反射條紋清晰、直觀，可以通過對反射條紋之間像素的計算，確定缺陷是否存在、缺陷的寬度以及防水卷材的厚度等質量參數．

由此可以得出：在檢測過程中，探頭探測角度合理的情況下，利用B超成像原理可以很清晰直觀地顯示出防水卷材搭接縫圖像，通過圖像算法，可以計算出防水卷材的質量參數．因此，B超掃描可以用來在一定范圍內實現對防水卷材搭接縫焊接質量的檢測．

3 結論

1)通過對兩種超聲波無損檢測試驗的對比，得到了針對一種復合材料防水卷材的搭接縫焊接質量在不同聲波下的檢測結果；通過以上兩組試驗結果的比較，可以得出B超對防水卷材搭接縫的粘接質量的檢測明顯優(yōu)于A超的結論．

2)針對以水泥砂漿為基底的復合材料為主的防水卷材進行檢測時，A超檢測由于受到材料性質、自身成像原理等的限制，不能用來檢測防水卷材搭接縫的焊接質量[5]．相比之下，B超的成像原理使得檢測結果以圖像形式顯示，比較清晰直觀，對防水卷材搭接縫焊接質量的檢測優(yōu)于A超，可以在一定范圍內用來檢測防水卷材搭接縫的焊接質量．

[參考文獻]

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[4] 陳俏葦，朱亞超，龔 力，等.防水卷材厚度測量分析----基于TM130和激光位移傳感器[J].湖北工業(yè)大學學報，2013,28(04)：54-56.

[5] 王 峰,張 揚.無損檢測在復合材料中的應用[J].高科技纖維與應用，2005(03)：26-28．