本研究针对准静态单轴压缩下的混凝土试件开展多方法超声联合探测，将线性超声测试（P波速度与能量）、尾波干涉法(CWI)及被动声发射(AE)监测集成于同一组换能器，利用应力依赖的速度变化估算声弹性非线性参数β*。联合分析捕捉了损伤演化过程中宏观与微观尺度的材料非均质变化：微裂纹萌生自试件上部并向下部扩展，中心区域在加载后期前基本保持完整；P波速度与能量的下降指示不可逆刚度退化，并与高能声发射事件群同步；CWI速度变化反映加载历程，可提前指示微裂纹累积；β*与声发射衍生参数NE比（累计撞击数除以累计能量）可有效区分弥散微裂纹与局部裂纹。研究结果表明，综合波速、β*与声发射时空演化信息，可在多尺度上刻画混凝土劣化过程，为关键基础设施的结构健康监测与非破坏性评估提供完整框架。
研究背景方面，混凝土作为土木工程用量最大的建筑材料，其服役安全性直接关系到公共生命财产安全。现有基于弹性波的无损检测(NDT)方法中，传统线性超声虽能有效评估后期损伤，但对早期弥散微裂纹敏感性不足；尾波干涉法(CWI)虽可检测微结构细微变化，但在高损伤阶段失效且结果为空间平均；被动声发射(AE)虽能实时定位破裂事件，却难以反映材料整体性能退化且易受噪声干扰。单一方法无法全面揭示跨越微观至宏观尺度的复杂损伤演化过程，因此亟需发展多技术融合的综合评估体系。
研究人员采用尺寸为7.5 cm × 7.5 cm × 22.5 cm的C50/60高强度混凝土棱柱体试件，该试件取材自更大尺寸混凝土块，最大骨料粒径8 mm。实验采用准静态单轴压缩加载制度，集成三种技术手段：一是线性超声测试，测量P波速度与首波包能量；二是尾波干涉法(CWI)，通过分析多次散射波的走时偏移估算声弹性非线性参数β*；三是被动声发射(AWI)监测，实现破裂事件的时空定位。所有数据均采用80 kHz高通滤波预处理，声发射数据进一步剔除中心频率≤100 kHz的噪声信号，确保分析可靠性。
研究结果方面，P波速度与振幅演变显示：早期加载阶段（P602前）速度变化可逆，随加载上升、卸载下降，反映材料弹性响应；P180加载阶段后，所有换能器对的速度均呈不可逆下降，标志刚度发生永久性退化。尾波干涉法(CWI)结果证实其速度变化与加载协议高度吻合，能够在宏观裂纹形成前识别微裂纹的累积过程。声发射(AE)时空分布表明，微破裂活动首先集中于试件上部，随后向下扩展，中心区域直至加载后期才出现密集事件，与波速下降区域高度一致。非线性参数β*与NE比的结合成功区分了弥散微开裂阶段与局部宏观裂纹阶段，前者对应较低的NE值与稳定的β*，后者则伴随NE值激增与β*突变。
讨论与结论部分指出，该研究构建的多技术融合框架克服了单一方法的局限性：线性超声提供整体刚度变化信息，CWI提供早期微结构演化敏感指标，声发射提供破裂事件的时空动态。这种集成策略能够完整覆盖从微观裂纹萌生、扩展到宏观断裂的全过程，显著提升了混凝土损伤评估的时间分辨率与空间分辨率。研究成果发表于《Ultrasonics》，为混凝土结构健康监测与寿命预测提供了重要的理论与方法学支撑，尤其适用于桥梁、隧道等关键基础设施的早期病害诊断与风险评估。
