混凝土無損檢測技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢分析

徐輝

摘要：混凝土是路橋工程中的重要原料，其質(zhì)量與工程的總體質(zhì)量息息相關(guān)，對混凝土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測和評(píng)估是施工中的重要工作。文章對多種混凝土無損檢測技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析，并針對無損檢測技術(shù)的現(xiàn)狀，探討其發(fā)展趨勢，旨在為我國的交通工程行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：混凝土；無損檢測技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

自改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的速度不斷加快，人們的生活水平不斷提高，為路橋基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展提供了有利條件，也對路橋建設(shè)提出了更高的要求?；炷磷鳛槁窐蚬こ讨械闹匾牧希仨殗?yán)格把控其質(zhì)量，才能保障工程的順利進(jìn)行，受施工步驟不合理或者是施工現(xiàn)場自然因素的影響，混凝土施工的質(zhì)量會(huì)遭到不同程度的破壞。因此，必須針對混凝土出現(xiàn)的問題，在力學(xué)基礎(chǔ)上，利用無損檢測技術(shù)檢測混凝土結(jié)構(gòu)的損傷參數(shù)。

1.混泥土無損檢測技術(shù)及應(yīng)用

1.1回彈法檢測

回彈法是對混過凝土的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行檢測，得到碳化深度和回彈參數(shù)，在此基礎(chǔ)上判斷混凝土的強(qiáng)度。回彈法的主要測量工具為回彈儀，它屬于直射錘擊器械，混凝土表面設(shè)置有彈擊桿，使用彈擊錘沖擊彈擊桿之后，彈擊錘會(huì)向后反彈，回彈儀上設(shè)置有一個(gè)刻度表，當(dāng)彈擊錘被反彈會(huì)對應(yīng)刻度表上的一個(gè)刻度，記錄下回彈數(shù)值作為分析數(shù)據(jù)?；炷帘砻娴挠捕群突炷恋膹?qiáng)度之間具備一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，回彈能量是該函數(shù)關(guān)系的表現(xiàn)形式，回彈能量的大小又決定了回彈值的大小，因此，在測量時(shí)可以通過建立函數(shù)關(guān)系，通過回彈值的大小來表示混凝土的抗壓強(qiáng)度。由于該方法不會(huì)對混凝土構(gòu)件的性能造成破壞，在混凝土結(jié)構(gòu)檢測中得到廣泛的應(yīng)用，但是，此方法的弊端為無法檢測混凝土內(nèi)部的情況，檢查范圍僅限于混凝土的表面。

1.2聲波法檢測

（1）超聲檢測技術(shù)。該檢測技術(shù)是混凝土無損檢測中的重要方法。能夠利用超聲脈沖對混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，打破了回彈檢測法的限制。對內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷的檢測主要通過2個(gè)方面來進(jìn)行，分別為穿透和反射。在超聲脈沖穿過混凝土的缺陷區(qū)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的聲波、聲時(shí)，信號(hào)的頻率也與正常區(qū)域的參數(shù)不同，穿透法通過這些參數(shù)來判斷缺陷的具體情況，該方法只能在同一平面或者相對2個(gè)平面上進(jìn)行平測；反射法是通過反射波來判斷缺陷的情況，在超聲脈沖接觸到缺陷結(jié)構(gòu)的表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生特殊的反射波，相比于穿透法來說，反射法只需要從一個(gè)側(cè)面進(jìn)行測量，為檢測工作提供了便利。

（2）超聲層析成像技術(shù)。此技術(shù)是指利用超聲波在混凝土的層析面的不同位置進(jìn)行探測，在接受和發(fā)出超聲波的過程中，獲取超聲波的聲時(shí)等相關(guān)的參數(shù)形成影像來判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷情況。該方式是從混凝土的外部進(jìn)行檢測，不會(huì)損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu)。應(yīng)用此方法需要注意的是：混凝土是一種復(fù)合材料，其中含有水、砂子、鋼筋等多種材料，形成的混凝土中還存在或多或少的空隙，導(dǎo)致超聲波的傳播路徑更加彎曲復(fù)雜，對超聲波的傳播和衍射產(chǎn)生影響，會(huì)降低層析成像結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，因此，在成像的結(jié)果中，需要將混凝土的衍射影響納入到考慮的范圍中，此外，為了提高檢測結(jié)果的有效性，可以采用較高頻率的超聲波進(jìn)行檢測。雖然混凝土的層析成像的難度較大，但是近年來得到了較快的發(fā)展。梁國錢等研究者使用大功率的傳感器對拱壩細(xì)石混凝土進(jìn)行了層析成像，并得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果，為工程的質(zhì)量提供了一定的保障。

（3）沖擊回波技術(shù)。該方法是采用鋼珠對混凝土的表面進(jìn)行沖擊，從而導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生一種應(yīng)力波，該應(yīng)力波在混凝土的內(nèi)部進(jìn)行傳播的過程中，會(huì)遇到混凝土內(nèi)部的缺陷而產(chǎn)生一種反射波，在得到反射波之后，對其進(jìn)行快速傅里葉轉(zhuǎn)換就能夠得到相關(guān)的頻譜圖，該圖中的特殊區(qū)域，例如峰值，就是在應(yīng)力波遇到混凝土缺陷時(shí)產(chǎn)生的，根據(jù)頻譜圖中峰值的大小、出現(xiàn)的時(shí)間對混凝土內(nèi)部缺陷的厚度和缺陷存在的位置進(jìn)行分析。該檢測方法不需要從多個(gè)側(cè)面進(jìn)行檢測，在只能對一個(gè)面進(jìn)行檢測的工程中得到發(fā)展和應(yīng)用。

（4）表面波分析法檢測。表面波法使用的瑞利波是經(jīng)過S，P波的相互作用而來，傳播速度相對于以上2種波來說偏慢，在探測裂縫深度時(shí)得到廣泛的應(yīng)用。瑞利波主要集中在波長范圍內(nèi)，在材料的力學(xué)特點(diǎn)上使用，對裂縫的敏感度較大，在表面產(chǎn)生的彈波能量最大，便于信號(hào)的采集。利用系統(tǒng)補(bǔ)正能夠解決瑞利波傳播過程中的幾何和材料衰減，在瑞利波通過裂縫之后，會(huì)恢復(fù)之前的傳播狀態(tài)，只有在經(jīng)過裂縫周圍時(shí)，會(huì)產(chǎn)生振幅的變化，因此可以利用整個(gè)傳播過程中的振幅變化來判斷裂縫的具體情況。

（5）探地雷達(dá)法檢測。首先，雷達(dá)向混凝土發(fā)射電磁波，由于鋼筋、混凝土的缺陷部位的電磁性質(zhì)會(huì)發(fā)生一定變化，該電磁波在遇到鋼筋和缺陷時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射電磁波，通過接受并處理反射的電磁波可以得到相關(guān)的波形圖，通過對圖進(jìn)行分析能夠得到缺陷和鋼筋的具體位置和缺陷的程度。此方法一般采用的是大于1GHz的電磁波，能夠檢測到混凝土缺陷結(jié)構(gòu)、鋼筋的具體位置、孔洞、裂縫的程度大小等。該方法是在電磁性質(zhì)差異的基礎(chǔ)上使用的，不同介質(zhì)之間的電磁差異變大，反射波的強(qiáng)度就越大，得到的反射信號(hào)就越強(qiáng)烈。但是，該方法受到檢測深淺的限制，使用的范圍有限，此外，低阻鋼筋的屏蔽作用會(huì)影響檢測的效果，檢測的成本較高，在實(shí)際中的應(yīng)用還不夠廣泛，只有對該檢測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，才能夠得到廣泛使用。

2.混凝土無損檢測的發(fā)展趨勢

（1）加強(qiáng)無損檢測理論與實(shí)際工程的聯(lián)系度。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和信息技術(shù)的進(jìn)步，我國的混凝土檢測技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但是由于無損檢測技術(shù)的起步較晚，還沒有得到完善和發(fā)展，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性得不到保障，因此，還沒有被普遍應(yīng)用。無損技術(shù)的發(fā)展較慢的根本原因，主要是在實(shí)際工程中的應(yīng)用還不夠廣泛，盡管理論在不斷進(jìn)步，但是與實(shí)際工程的練習(xí)程度不夠大，無法在實(shí)踐中得到發(fā)展。因此，在未來的一段時(shí)間內(nèi)，在實(shí)踐中發(fā)展會(huì)成為無損檢測技術(shù)的必然趨勢，相關(guān)企業(yè)和部門需要不斷加強(qiáng)理論與實(shí)際工程的聯(lián)系程度，本著實(shí)用的原則，對無損檢測技術(shù)理論展開研究和探討。同時(shí)，將理論落實(shí)到實(shí)際的工程中，進(jìn)一步擴(kuò)大該技術(shù)的檢測范圍，對混凝土中的蜂窩面、裂縫以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷等進(jìn)行檢測，在不損害混凝土構(gòu)件性能的基礎(chǔ)上，對混凝土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對原有的道路橋梁進(jìn)行改造，優(yōu)化道路橋梁物的使用功能，提高道路橋梁的質(zhì)量。

（2）加強(qiáng)無損檢測的定量化分析，提升檢測精度。我國目前使用的無損檢測技術(shù)雖然具備很多優(yōu)勢，能夠在不損害混凝士性能和構(gòu)件的承載壓力的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測，但是得到的檢測結(jié)構(gòu)的精度卻不夠。對于混凝土裂縫的深度、裂縫的分類、程度、缺陷的類型等還需要進(jìn)一步發(fā)展，缺少定量分析。因此，在未來的發(fā)展中，混凝土的無損檢測技術(shù)必然向定量化分析的趨勢發(fā)展，通過對各種參數(shù)建立數(shù)學(xué)或物理模型進(jìn)行定量分析，提高檢測的精度和檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，為工程質(zhì)量提供保障。

（3）增強(qiáng)無損檢測在道路橋梁健康評(píng)估方面的應(yīng)用。我國目前的混凝土無損檢測技術(shù)在道路橋梁的健康性能評(píng)估方面的應(yīng)用較少，隨著交通行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對于道路橋梁健康的關(guān)注度越來越高，在不損害道路橋梁性能的基礎(chǔ)上，判斷道路橋梁的健康程度會(huì)受到人們的廣泛歡迎。一方面，對于新建成的道路橋梁，其質(zhì)量關(guān)系著路橋工程的經(jīng)濟(jì)效益和道路橋梁使用的舒適性和安全性，利用無損檢測技術(shù)對道路橋梁的質(zhì)量進(jìn)行檢測，確保道路橋梁的質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足道路橋梁使用者的需求。另一方面，城市化的發(fā)展使得道路橋梁改造的步伐越來越快，在對部分道路橋梁的處理上，需要明確道路橋梁的耐久性，哪些道路橋梁需要拆除，哪些道路橋梁還可以繼續(xù)使用，哪些道路橋梁的耐久性較高，不會(huì)受到拆遷的影響，在明確了以上問題之后，再制定合理的方案，能夠優(yōu)化施工成本，減少工程造價(jià)為城區(qū)的發(fā)展提供有利條件。

3.結(jié)語

總而言之，無損檢測技術(shù)具有不損害混凝土性能的優(yōu)勢，在工程中可以廣泛使用。無損檢測技術(shù)的種類較多，但是各種方式的使用條件不同，且都還需要繼續(xù)完善，在未來的發(fā)展中，必須加強(qiáng)與實(shí)際工程的聯(lián)系程度，提高檢測的精度，拓寬無損檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍，才能充分發(fā)揮無損檢測技術(shù)的作用。