土木工程無損檢測技術(shù)的應(yīng)用研究

孫帥帥

（安徽新華學(xué)院　土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽　合肥　230088）

土木工程無損檢測技術(shù)的應(yīng)用研究

孫帥帥

（安徽新華學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽合肥230088）

土木工程結(jié)構(gòu)或者材料的穩(wěn)定性同其應(yīng)用中的質(zhì)量退化情況及自身的質(zhì)量有著非常密切的聯(lián)系.所以，為了有效地控制土木工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，就需要采用有效的措施對其結(jié)構(gòu)及材料的質(zhì)量進(jìn)行檢測.其中無損檢測技術(shù)就是當(dāng)前一種比較先進(jìn)的技術(shù)手段之一，它不但有著較高的檢測質(zhì)量，而且還不會對建筑結(jié)構(gòu)及材料的質(zhì)量帶來額外的傷害，因此，在土木工程中應(yīng)積極地應(yīng)用無損檢測技術(shù)對其結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行相應(yīng)的檢測.

土木工程；無損檢測技術(shù)；應(yīng)用研究

進(jìn)入21世紀(jì)以來，在經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的推動下，建筑結(jié)構(gòu)漸漸的向著大型、超高層、大跨度的地下結(jié)構(gòu)發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出了一些全新的工藝、材料和結(jié)構(gòu).那么，為了將土木工程的施工質(zhì)量有效的提升上來，確保人們能夠安全的進(jìn)行住房，所以，需要全方位的進(jìn)行材料構(gòu)件質(zhì)量和結(jié)構(gòu)設(shè)計的鑒定.此外，種種荷載傷害或者結(jié)構(gòu)老化的問題也非常容易出現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，所以，必須要進(jìn)行定期的檢測.對此，文章通過下文對無損檢測技術(shù)在土木工程中應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了論述，從而為有關(guān)單位及工作人員在實(shí)際工作中提供一定的幫助作用.

1　技術(shù)的相關(guān)闡述

這種檢測技術(shù)是在不損傷或者破壞原構(gòu)件、材料和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的材料缺陷、微結(jié)構(gòu)耐久性、力學(xué)性能和損傷等參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的檢測.從而定量和定性的評定構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的質(zhì)量狀況與性能狀況.

無損檢測技術(shù)種類多樣，其中通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、微電子學(xué)技術(shù)、化學(xué)、材料學(xué)和物理學(xué)等多門學(xué)科都被廣泛的應(yīng)用于這種方法中.所以，該技術(shù)的發(fā)展密切的聯(lián)系著這些學(xué)科.然而，以應(yīng)用角度出發(fā)進(jìn)行分析，該技術(shù)在發(fā)展的過程中也在不斷的吸取經(jīng)驗(yàn)，不斷的進(jìn)行著完善與強(qiáng)化［1］.

有著一定的相關(guān)性和對比性存在于無損檢測結(jié)果的評價中，主要是線無損檢測受檢對象，之后在完成破壞性檢測，之后將兩種檢測結(jié)果彼此間的一定聯(lián)系構(gòu)建起來，從而才可以正確的評價無損檢測結(jié)果.因此，一定要充分的重視這一點(diǎn)，一旦沒有進(jìn)行此類檢測比較，這樣不論有多高的檢測靈敏度，所開展的評價也毫無意義可言.盡管這樣，因?yàn)楹芏嘁蛩囟紩绊懙綗o損檢測，其檢測結(jié)果也不會非常穩(wěn)定.幸好該技術(shù)有著一定的互容性，就是可以將不同的檢測方法應(yīng)用到同一受檢對象中.所以，還應(yīng)該通過多種方來檢測并綜合比較，從而將檢測結(jié)果的穩(wěn)定性提升上來.在此基礎(chǔ)上，各個國家都將檢測方法或者各種結(jié)構(gòu)的鑒定規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)編制了出來［2］.

2　幾種常用的無損檢測技術(shù)分析

2.1回彈檢測法

這種方法主要應(yīng)用了表面硬度法的相關(guān)原理，主要對混凝土表面硬度進(jìn)行測定來將抗壓強(qiáng)度推敲出來.1948年由瑞士科學(xué)家E.Schmidt將回彈儀發(fā)明研制了出來，基本原理是是通過彈簧將重錘帶動起來，在利用傳力桿對混凝土的表面進(jìn)行彈擊，然后將重錘的回彈值測出來，再對混凝土強(qiáng)度值進(jìn)行判斷［3］.而隨著技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，當(dāng)前主要是利用試驗(yàn)歸納將回彈值和混凝土強(qiáng)度之間的經(jīng)驗(yàn)曲線直接建立起來.

這種方法掌握方便、儀器構(gòu)成簡易、便于攜帶、檢測效率高、費(fèi)用低廉.所以，在推敲混凝土強(qiáng)度、混凝土質(zhì)量初步判斷、混凝土均勻性判斷和比較混凝土質(zhì)量等方面都發(fā)揮著重要的作用.

2.2超聲波法

這種方法是通過波的形式將機(jī)械波利用彈性介質(zhì)進(jìn)行傳播，頻率一般在20khz以上，有著穿透力強(qiáng)、指向性好的優(yōu)點(diǎn)，所以，在很多材料的檢測中被廣泛的應(yīng)用.在傳播超聲波時，在增加了傳播的距離后，就會漸漸的降低其能量，也就會衰減了超聲波，材料的性質(zhì)同其衰減的程度有著非常密切的聯(lián)系，例如缺陷密集程度和晶粒大小等.同時，超聲波在兩種介質(zhì)面中，將出現(xiàn)透射、散射和發(fā)射的現(xiàn)象.所以，在某種程度上，受檢對象的內(nèi)部缺陷、所在位置和厚度等信息就會通過這些現(xiàn)象反映出來.在土木工程中應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)，一定要將兩個關(guān)鍵問題解決掉：接收與發(fā)射超聲波.弄清楚檢測項(xiàng)目的相關(guān)性和找到接收信號.

2.3聲發(fā)射技術(shù)

這種方法是指有內(nèi)力或者外力作用到了物體上，伴隨有集中的應(yīng)力出現(xiàn)在內(nèi)部缺陷處，從而出現(xiàn)了塑性的變形情況，并且用較多的應(yīng)變能存儲于其中，如果裂紋生成或者延續(xù)，這樣一些應(yīng)變能就會通過瞬時彈性應(yīng)力波的方式往四周擴(kuò)撒.由于物體本身裂紋所生成與延續(xù)會出現(xiàn)較低頻率的彈性波頻率，但是，為了有效的將所聽到的聲發(fā)射現(xiàn)象弄清楚，很多人又開始潛心專研，不但要清楚的聽到這種聲音，而且還需要弄清楚這些聲音的真實(shí)性質(zhì).當(dāng)前，在土木工程結(jié)構(gòu)和材料的檢測中已經(jīng)開始廣泛的應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)，對于結(jié)構(gòu)完整性檢測和動態(tài)檢測都帶來了巨大的幫助.

2.4聲振法

這種方法指的是受檢對象在外力的情況下出現(xiàn)的機(jī)械振動現(xiàn)象，通過分析這些振動特性參數(shù)來對其力學(xué)特性進(jìn)行評價的一種技術(shù)方式.在具體的與應(yīng)用中，主要包括沖擊回波法與聲波反射法兩種形式.第一種方法為單面反射檢測，有著快捷、直觀方便的優(yōu)點(diǎn)，對混凝土內(nèi)部缺陷、開放性裂縫深度、混凝土強(qiáng)度和保護(hù)層厚度的檢測方面都發(fā)揮著巨大的作用.第二種方法按照不同的檢測測量方法也會在不同的地方進(jìn)行應(yīng)用，然而，單點(diǎn)激振、測量的整體響應(yīng)檢測在土木工程中應(yīng)用的最多，其中一維桿應(yīng)力波理論是這種檢測方法的主要檢測原理.

3　在土木工程中應(yīng)用無損檢測技術(shù)

3.1檢測砌體結(jié)構(gòu)住宅裂縫和材料強(qiáng)度

3.1.1檢測裂縫問題.這幾個方面是裂縫檢測的主要內(nèi)容：裂縫的走向、裂縫的穩(wěn)定性、數(shù)量裂縫的長度和寬度、裂縫的位置.一般的時候，裂縫的數(shù)量、走向和位置等可以通過目測分析后進(jìn)行相應(yīng)的記錄，也可以通過攝像機(jī)和照相機(jī)等裝置進(jìn)行記錄.需要定期的觀測那些活動性裂縫，其中最為常見的一種方法就是將10毫米左右的石膏餅緊密的粘貼于裂縫位置，由于石膏有著較低的抗拉強(qiáng)度，極小的活動就會導(dǎo)致石膏出現(xiàn)裂縫；還有一種方法就是將弓形引伸儀和接觸式引伸儀放在裂縫的兩邊進(jìn)行相應(yīng)的檢測，同時，可以將千分表和百分表的支座安放在室內(nèi)，從而用這兩種類型的分表完成相應(yīng)的檢測.在測量的過程中，將裂縫在不同時間內(nèi)的最大長度和寬度在裂縫位置標(biāo)出來，利用在縫隙的端頭依據(jù)時間的變化，將記號定期的做出來從而觀測長度的變化.

3.1.2檢測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).檢測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要是對鋼筋的位置、混凝土的強(qiáng)度、混凝土內(nèi)部缺陷和裂縫等缺陷進(jìn)行檢測.主要是在已有的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)上對完成這些檢測，很多都是在現(xiàn)場完成這些操作的，所以，難度較大.但是，隨著技術(shù)的不斷成熟，檢測的方法的種類也在不斷的增加，從而可以準(zhǔn)確的檢測出混凝土的質(zhì)量.

3.1.3檢測混凝土表面裂縫.這樣幾個方面是裂縫檢測的主要內(nèi)容：首先，裂縫的數(shù)量、分布狀態(tài)和部位；第二，裂縫的深度、長度和寬度；第三，縫隙形狀，例如兩頭窄中間寬、八字形、網(wǎng)形、集中寬縫形、上窄下寬形、下窄上寬形；第四，縫隙的基本走向，例如，沿鋼筋方向、斜向和縱向等，有無持續(xù)發(fā)展的跡象等；第五，是否具有貫通的裂縫，有無析出物存在，是否有剝落現(xiàn)象出現(xiàn)在混凝土中.

可以應(yīng)用這樣的方法進(jìn)行檢測：可以通過直尺或者鋼尺來測量裂縫長度，用20倍刻度放大鏡、檢驗(yàn)卡或者塞尺測定寬度，用超聲脈沖法對裂縫的深度進(jìn)行檢測.

3.2檢測混凝土非破損強(qiáng)度

3.2.1應(yīng)用回彈法.這種方法的原理是因?yàn)榛炷量箟簭?qiáng)度和混凝土表面的硬度存在相應(yīng)的聯(lián)系，將混凝土的強(qiáng)度通過混凝土表面的應(yīng)對進(jìn)行判斷，回彈儀是基本的儀器設(shè)備.在檢測建筑結(jié)構(gòu)時，中型回彈儀是應(yīng)用次數(shù)最多的一種儀器，但是，在應(yīng)用時，必須要嚴(yán)格的遵循相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程.

3.2.2應(yīng)用超聲波脈沖技術(shù).在將同一種混泥土大量的應(yīng)用于工程中時，在對混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測時，還可以通過超聲脈沖法進(jìn)行檢測.在混凝土中，聲脈沖的傳播速度非常之快，從而能夠快速的反映出混凝土的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì).因?yàn)槁曀俸突炷翉?qiáng)度之間的關(guān)系可以通過強(qiáng)度和應(yīng)變性質(zhì)的關(guān)系理論進(jìn)行推論，然而，因?yàn)榫唧w材料自身存在著一定的復(fù)雜性，這樣會對推論的結(jié)果帶來相應(yīng)的影響，并非存在非常穩(wěn)定的關(guān)系.因此，還應(yīng)該將混凝土抗壓強(qiáng)度和聲速之間的曲線關(guān)系圖構(gòu)建起來，從而有效的應(yīng)用超聲波法對混凝土強(qiáng)度等級進(jìn)行檢測.但是應(yīng)該注意，只有將曲線的工程上才可以應(yīng)用該測強(qiáng)曲線，在其余工程的檢測中是不可以被應(yīng)用的.

一些時候，因?yàn)樽匀粸?zāi)害、施工管理不善和應(yīng)用環(huán)境等方面會對影響到鋼筋混凝土與胡泥土結(jié)構(gòu)物，這樣就會有空洞出現(xiàn)在其內(nèi)部，這樣就會裂縫、操作層或者蜂窩麻面出現(xiàn)在其外部結(jié)構(gòu).所存在的這些缺陷，對結(jié)構(gòu)的耐久性與承載能力會帶來很大的影響，因此，需要應(yīng)用合理的方法對混凝土缺陷的范圍、尺寸及性質(zhì)等進(jìn)行檢測，從而有利于更好的完成相應(yīng)的處理.

3.3檢測鋼筋位置

通常在構(gòu)件上對鋼筋的位置進(jìn)行檢測，就是在對鋼筋的數(shù)量、保護(hù)層厚度及鋼筋的位置進(jìn)行檢測時應(yīng)用鋼筋位置探測儀來完成.并且，是在磁感應(yīng)原理的基礎(chǔ)上將該鋼筋位置探測儀制作出來的.在沒有檢測前，通過標(biāo)準(zhǔn)塊來標(biāo)定，當(dāng)確保在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)內(nèi)控制著儀器后，在被測構(gòu)件的外表面上慢慢的移動磁感探頭鉆，將鋼筋位置信號數(shù)據(jù)在一定范圍采集出來，利用主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理后，在監(jiān)視器上再顯示出來，一旦鋼筋位置探測儀的性能較高，還能夠打印輸出鋼筋所處位置的圖像.

4　結(jié)語

隨著工程監(jiān)管日益規(guī)范化，這樣對現(xiàn)代工程建設(shè)必然提出了更好的要求，那么，為了保證工程能夠安全的被應(yīng)用，提升工程施工質(zhì)量意義非常重大.土木工程是整個建筑工程中非常重要的施工部分，其涉及到的內(nèi)容較多，所以，有效的保障土木工程施工質(zhì)量是非常重要的.因此，應(yīng)用無損檢測技術(shù)對土木工程施工結(jié)構(gòu)和所用材料的性能進(jìn)行檢測是確保工程能夠有效發(fā)展的關(guān)鍵所在.

〔1〕沈先華.無損檢測在混凝土檢測技術(shù)中的應(yīng)用［J］.四川建材，2010，36（06）：19-21．

〔2〕周茗如.大型鋼管混凝土模擬試驗(yàn)無損檢測技術(shù)研究［J］.檢驗(yàn)與認(rèn)證，2013（01）：5-10．

〔3〕胡錦和.施工過程控制對建筑工程造價的影響研究［J］.淮陰工學(xué)院學(xué)報，2014，23（01）：39-42．

〔4〕張麗梅，田迎春，杜守軍；無損檢測技術(shù)在土木工程中的新發(fā)展［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002（2）：32-35.

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〔6〕張娟，沙愛民，孫朝云.數(shù)字圖像處理技術(shù)在道路無損檢測中的應(yīng)用［J］.山西交通科技，2012（6）：124-128.

〔7〕楊波.混凝土無損檢測的實(shí)驗(yàn)改革［J］.無損檢測，2002（08）：78-80.

〔8〕閻春霞.混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與診斷光力學(xué)新方法研究［D］.天津大學(xué)，2014.

〔9〕司慧.落葉松材動態(tài)特性及其影響因素的研究［D］.北京林業(yè)大學(xué)，2010.

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TU317

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1673-260X（2016）10-0071-02

2016-06-19