無損檢測(cè)技術(shù)在混凝土工程中的應(yīng)用

鐘興武，陳正仕，張永振

(中國水利水電第三工程局有限公司，西安，710016)

?

無損檢測(cè)技術(shù)在混凝土工程中的應(yīng)用

鐘興武，陳正仕，張永振

(中國水利水電第三工程局有限公司，西安，710016)

在現(xiàn)代水電站工程建設(shè)中，混凝土工程占據(jù)著不可替代的主導(dǎo)地位，發(fā)揮著越來越重要的作用。如何提高混凝土質(zhì)量的檢測(cè)手段，提高混凝土檢測(cè)水平，切實(shí)提高混凝土工程質(zhì)量，已經(jīng)成為參建各方普遍關(guān)心的研究課題。鑒于此，本文對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)在混凝土工程質(zhì)量檢測(cè)中的運(yùn)用進(jìn)行了探討。

無損檢測(cè) 混凝土 超聲波

1 混凝土無損檢測(cè)特點(diǎn)

混凝土無損檢測(cè)是指在不破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用聲、光、熱、電、磁、和射線等方法，測(cè)定與混凝土力學(xué)性能有關(guān)的物理量，推定混凝土的強(qiáng)度、缺陷等?；炷翢o損檢測(cè)與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗(yàn)方法相比，具有下列特點(diǎn)：(1)不破壞構(gòu)件或建筑物的組織結(jié)構(gòu)，不影響其使用性能，而且簡(jiǎn)便、快速；(2)可直接在混凝土結(jié)構(gòu)上作全面檢測(cè)，能真實(shí)地反映混凝土的實(shí)際質(zhì)量和強(qiáng)度，避免標(biāo)準(zhǔn)試塊不能真實(shí)反映工程質(zhì)量的缺點(diǎn)；(3)能獲得破壞試驗(yàn)不能獲得的信息。如能檢測(cè)內(nèi)部空洞、疏松、開裂、不均勻性及化學(xué)腐蝕等；(4)標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗(yàn)只能用于新建結(jié)構(gòu)工程的混凝土質(zhì)量檢測(cè)，而無損檢測(cè)方法對(duì)在建和已建構(gòu)筑物均適用；(5)可以進(jìn)行非接觸檢測(cè)。如用紅外線法、攝影法等，無需接觸建筑物，減少了腳手架架設(shè)等過程和人為誤差；(6)可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)試和重復(fù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果具有良好的可比性；(7)由于是間接檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果受到其他多種因素的影響，檢測(cè)精度要比直接檢測(cè)差。

2 無損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

2.1 回彈法

回彈法是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的無損檢測(cè)方法之一，回彈能量或混凝土吸收能量的多少被用作衡量混凝土抗壓強(qiáng)度的參數(shù)。若回彈值愈大，則表明混凝土表面的硬度愈高，其強(qiáng)度也愈高。在各種測(cè)試方法中，回彈法操作最簡(jiǎn)單，費(fèi)用最低廉，檢測(cè)效率最高，檢測(cè)數(shù)量可靈活控制，且被測(cè)物的形狀尺寸一般不受限制，但回彈法精度相對(duì)較差。由于它是利用表層混凝土(1mm～3mm)質(zhì)量推斷混凝土的整體質(zhì)量，因此在有些情況下不宜采用。如試測(cè)部位表層與內(nèi)部的質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷時(shí)、遭受化學(xué)腐蝕或火災(zāi)的混凝土、硬化期間遭受凍害的混凝土、鋼筋密集區(qū)或預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固區(qū)的混凝土等?；貜椃ㄊ褂玫膬x器為混凝土回彈儀，由于回彈儀輕便、靈活、價(jià)廉、不需電源、易掌握，非常適合施工現(xiàn)場(chǎng)使用。加之相應(yīng)的回彈儀檢定規(guī)程及回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程的制定、實(shí)施，保證了它的檢測(cè)精度。

2.2 超聲波法

超聲波法是根據(jù)超聲脈沖在混凝土中傳播的規(guī)律與混凝土的強(qiáng)度間存在一定關(guān)系的原理，通過測(cè)定超聲脈沖的有關(guān)參數(shù)，推斷混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)方法。其檢測(cè)原理是超聲儀產(chǎn)生高壓電脈沖，激勵(lì)發(fā)射換能器內(nèi)的壓電晶體獲得高頻聲脈沖，聲脈沖傳入混凝土介質(zhì)中，由接受換能器接收通過混凝土傳來的聲信號(hào)，測(cè)出超聲波在混凝土中傳播的時(shí)間和距離，計(jì)算超聲波在混凝土中的傳播速度。對(duì)于一定配合比的混凝土，強(qiáng)度愈高速度越大，反之愈小。從理論上講，超聲檢測(cè)能夠毫無損傷地探測(cè)到混凝土內(nèi)部的實(shí)際狀況，如混凝土內(nèi)部存在的空洞、不密實(shí)區(qū)的位置和范圍、裂縫深度、混凝土勻質(zhì)性等。但在實(shí)際中由于影響超聲測(cè)強(qiáng)的因素較多，特別是超聲波傳播規(guī)律往往隨著超聲波頻率、骨料粒徑、砂率等變化而變化，因此用超聲波法很難準(zhǔn)確地測(cè)定混凝土的強(qiáng)度。目前，通常是將超聲波和回彈法綜合在一起，測(cè)定混凝土的強(qiáng)度，即超聲回彈綜合法。

2.3 鉆芯法

鉆芯法是在混凝土結(jié)構(gòu)物上直接鉆取芯樣，將加工處理的芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確定混凝土實(shí)際抗壓強(qiáng)度。由于該法是直接從混凝土構(gòu)件上取得試樣，其測(cè)試結(jié)果能真實(shí)反映混凝土的強(qiáng)度，因而其測(cè)試結(jié)果將更可靠、更準(zhǔn)確。但對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成一定的局部損傷，是一種半破損的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段。因此，取芯前應(yīng)考慮到取芯對(duì)結(jié)構(gòu)帶來的不利影響，取出有代表性的試樣，確保結(jié)構(gòu)在取芯后仍有足夠的安全度。鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度主要用于下列情況：(1)對(duì)試塊抗壓強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果有懷疑時(shí)；(2)因材料、施工或養(yǎng)護(hù)不良而發(fā)生混凝土質(zhì)量問題時(shí)；(3)混凝土遭受凍害、火災(zāi)、化學(xué)侵蝕或其它損害時(shí)；(4)需檢測(cè)經(jīng)多年使用的建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物中混凝土強(qiáng)度時(shí)。用鉆芯法檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度，具有直觀、精度高等特點(diǎn)，可以直接觀察局部混凝土的內(nèi)部情況。如裂縫、內(nèi)部缺陷等，因而被廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量檢測(cè)。但鉆芯法有如下局限性：(1)鉆芯時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)造成局部損傷，因此鉆芯數(shù)量受到限制，而且它代表的區(qū)域也是有限的；(2)鉆芯時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大,測(cè)試成本高，鉆芯后需要及時(shí)修補(bǔ)，且要防止鉆斷主筋。

2.4 拔出法

拔出法實(shí)際上是利用混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的關(guān)系測(cè)定混凝土的抗壓強(qiáng)度，比回彈法和超聲波法直接可靠，相對(duì)于鉆芯法，拔出法速度快破損小，不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。拔出法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度和實(shí)際強(qiáng)度比較接近，較回彈法及超聲回彈法要精確，但影響因素也較多，如鉆孔時(shí)孔徑及擴(kuò)孔時(shí)孔徑尺寸的精確度、施加拉力時(shí)的加載速度等。拔出法對(duì)檢測(cè)人員的檢測(cè)技術(shù)水平要求較高，與回彈法一樣，當(dāng)構(gòu)件內(nèi)部與表面混凝土質(zhì)量不同時(shí)不宜采用，混凝土強(qiáng)度較低時(shí)也不宜采用，因?yàn)榇藭r(shí)測(cè)出的強(qiáng)度偏高。拔出法可分為預(yù)埋拔出法和后裝拔出法兩類。預(yù)埋拔出法是在混凝土表層以下一定距離處預(yù)先埋入一個(gè)鋼制錨固件，混凝土硬化以后，通過錨固件施加拔出力，記錄極限拔出力，并根據(jù)提供的測(cè)強(qiáng)曲線用拔出力換算出混凝土的抗壓強(qiáng)度。預(yù)埋拔出法必須事先做好計(jì)劃，不能在混凝土硬化后隨時(shí)進(jìn)行，而后裝拔出法可以克服上述的缺點(diǎn)，只要避開鋼筋位置，在已硬化的新舊混凝土的各種構(gòu)件上都可使用。由于該法適應(yīng)性強(qiáng)，檢測(cè)結(jié)果可靠性較高，已成為許多國家研究和檢測(cè)混凝土強(qiáng)度采用的重要的方法之一。

2.5 綜合法

綜合法是采用兩種或兩種以上的無損檢測(cè)方法獲取多項(xiàng)物理參量，并建立強(qiáng)度與多項(xiàng)物理參量的綜合相關(guān)關(guān)系，從不同的角度綜合評(píng)價(jià)混凝土的強(qiáng)度。由于綜合法采用多項(xiàng)物理參數(shù)，能較全面地反映多種因素對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，并且還能抵消部分影響強(qiáng)度與物理量相關(guān)關(guān)系的干擾因素，因而它比單一物理量的無損檢測(cè)方法具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性。目前已被采用的綜合法有超聲回彈綜合法、超聲鉆芯綜合法、回彈鉆芯綜合法等。綜合法能較全面地反映構(gòu)成混凝土強(qiáng)度的各種因素，并且還能抵消部分影響強(qiáng)度與物理量相關(guān)關(guān)系的因素。其中，超聲回彈綜合法已在國內(nèi)廣泛應(yīng)用，與單一回彈或超聲波法相比綜合法具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)減少了齡期和含水率的影響；(2)彌補(bǔ)了相互不足；(3)提高了檢測(cè)精度。

3 結(jié)語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)是多學(xué)科緊密結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)物，現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展為其提供了現(xiàn)代化的測(cè)試工具。同時(shí)，現(xiàn)代土建工程中迅速發(fā)展的新技術(shù)、新材料、新工藝，又對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)不斷提出新的更高要求。無損檢測(cè)已經(jīng)成為混凝土檢測(cè)技術(shù)體系中一個(gè)重要的組成部分，是建筑工程測(cè)試技術(shù)現(xiàn)代化的重要發(fā)展方向。

■

TV544∶TP

B

2095-1809(2015)04-0016-02