大體積混凝土無損探傷技術(shù)

王浩宇

摘 要：本文詳細(xì)的介紹了大體積混凝土無損探傷技術(shù)的發(fā)展史，裂縫處理方面也做了具體研究。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；無損探傷；混凝土裂縫；超聲波探傷

一、大體積混凝土無損探傷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)前——20世紀(jì)開始前，許多硅酸鹽水泥是從歐洲進(jìn)口到美國。用現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)來說是非常粗的水泥，且具有高游離石灰含量。1900-1930——在世紀(jì)變換之時，所有混凝土壩的施工以大的速度發(fā)展。通過塔和斜槽澆注混凝土變得一般。在美國硅酸鹽水泥工業(yè)己完好建立，且水泥很少從歐洲進(jìn)口。1930-1970——這是大體積混凝土快速發(fā)展的時期。混凝土典型地使用有吊車的大料斗，架空索道、軌道系統(tǒng)或它們的組合來澆注。工作度的改善是通過使用細(xì)分礦物外加劑（火山灰）、加氣和化學(xué)外加劑獲得。20世紀(jì)五十年代起減少混凝土拌合物水份、控制凝固和增強(qiáng)強(qiáng)度作用的外加劑開始被認(rèn)識到是對大體積混凝土有益的材料。1970-目前——在這一時期，碾壓混凝土得到發(fā)展并是澆注混凝土的支配方法?；瘜W(xué)外加劑的繼續(xù)發(fā)展使可以澆注非常大的水下澆注工程。我國自從1978年改革開放后，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑業(yè)也取得了令人矚目的成就，高層、超高層建筑如雨后春筍般拔地而起，鱗次櫛比。以2008年竣工的上海環(huán)球金融中心（492米）、2011年的深圳京基大廈（439米）和1999年的上海金茂大廈（420.5米）為代表的超高層建筑，在施工過程中我國的混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與設(shè)計規(guī)范等技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，在此期間我國也逐漸成為工程大國。并且與此同時，我國又自主研發(fā)了一批新型高強(qiáng)度、高性能的建筑材料。比如說：輕型混凝土、高強(qiáng)度混凝土、高性能混凝土、約束混凝土等等。然而隨著大體積混凝土在工程中越來越廣泛的運(yùn)用，大體積混凝土出現(xiàn)的問題也越來越凸顯。其中，混凝土裂縫就是最常見的質(zhì)量問題之一。于是怎樣檢查出大體積混凝土內(nèi)部是否出現(xiàn)裂縫、裂縫的類型及對裂縫做出評估和處理意見并且不破壞現(xiàn)有的大體積混凝土結(jié)構(gòu)就成為了首要待研究的課題。而檢測結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部出現(xiàn)的不良現(xiàn)象即為無損檢測。

二、大體積混凝土無損探傷

我國《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。水工建筑物里一般能夠常常見到大體積混凝土，類似混凝土重力壩，經(jīng)典工程為三峽大壩、葛洲壩、小浪底水庫等?；炷亮看蟆⒔Y(jié)構(gòu)厚實(shí)、工程條件復(fù)雜是大體積混凝土結(jié)構(gòu)的最大特征，其中大多數(shù)都是地下現(xiàn)澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。大體積混凝土施工技術(shù)要求高，如果水泥水化熱較大（預(yù)計超過25度）就會容易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體混凝土除了在最小斷面和內(nèi)外溫度具有一定的嚴(yán)格的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定的限制。因?yàn)殡S著平面尺寸的增加，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也隨之增加，如果采取溫度控制措施不恰當(dāng)，使溫度應(yīng)力超過了混凝土所能承受的拉力極限值，那么大體積混凝土就會有裂縫產(chǎn)生

三、無損探傷技術(shù)

（一）磁粉探傷技術(shù)

磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用，它利用了鋼鐵制品表面和近表面缺陷（如裂紋，夾渣，發(fā)紋等）磁導(dǎo)率和鋼鐵磁導(dǎo)率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場將發(fā)生崎變，形成部分磁通泄漏處工件表面產(chǎn)生了漏磁場，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積--磁痕，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實(shí)現(xiàn)了磁粉探傷。

在工業(yè)中，磁粉探傷可用來作最后的成品檢驗(yàn)，以保證工件在經(jīng)過各道加工工序（如焊接、金屬熱處理、磨削）后，在表面上不產(chǎn)生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、鋼坯、鍛件、鑄件等的檢驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)原來就存在的表面缺陷。鐵道、航空等運(yùn)輸部門、冶煉、化工、動力和各種機(jī)械制造廠等，在設(shè)備定期檢修時對重要的鋼制零部件也常采用磁粉探傷，以發(fā)現(xiàn)使用中所產(chǎn)生的疲勞裂紋等缺陷，防止設(shè)備在繼續(xù)使用中發(fā)生災(zāi)害性事故。

（二）熒光探傷技術(shù)

將溶有熒光染料的滲透劑滲入工件表面的微小裂紋中，清洗后涂吸附劑，使缺陷內(nèi)的熒光油液滲出表面，在紫外線燈照射下顯現(xiàn)黃綠色熒光斑點(diǎn)或條紋，從而發(fā)現(xiàn)和判斷缺陷。

熒光探傷燈能輻射出強(qiáng)烈的365.0納米波長紫外線，玻殼內(nèi)壁鍍有反射層，光線集中，可直接進(jìn)行熒光探傷和熒光分析，產(chǎn)品廣泛用于飛機(jī)、鐵路、鍛造、冶金機(jī)械等行業(yè)，倍受贊譽(yù)。

（三）著色探傷技術(shù)

用著色劑涂在材料的表面，著色劑滲入受損部位。放置一段時間后將表面的著色劑沖洗掉。在已經(jīng)清洗干凈的表面涂上顯影劑，損傷部位由于著色劑滲入其中從而看得一清二楚。主要利用毛細(xì)現(xiàn)象使?jié)B透液滲入缺陷，經(jīng)清洗劑清洗使表面滲透液清除，而缺陷中的滲透液殘留，再利用顯像劑的毛細(xì)管作用吸附出缺陷中殘留的滲透液而達(dá)到檢驗(yàn)缺陷的目的 。

適用于檢查致密性金屬材料（焊縫）、非金屬材料（玻璃、陶瓷、氟塑料）及制品表面開口性的缺陷（裂紋、氣孔等）。

（四）渦流探傷技術(shù)

用激磁線圈使導(dǎo)電構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構(gòu)件缺陷的有關(guān)信息。按探測線圈的形狀不同，可分為穿過式（用于線材、棒材和管材的檢測）、探頭式（用于構(gòu)件表面的局部檢測）和插入式（用于管孔的內(nèi)部檢測）三種。

由于試件形狀的不同，檢測部位的不同，所以檢驗(yàn)線圈的形狀與接近試件的方式與不盡相同。為了適應(yīng)各種檢測需要，人們設(shè)計了各種各樣的檢測線圈和渦流檢測儀器。但是它只適用于導(dǎo)電材料，包括鐵磁性和非鐵磁性金屬材料構(gòu)件的缺陷檢測。

（五）射線探傷技術(shù)

被測物體各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。當(dāng)X射線或γ射線在穿透被檢物時，射線被吸收的程度也將不同。若將受到不同程度吸收的射線投射在X射線膠片上，經(jīng)顯影后可得到顯示物體厚度變化和內(nèi)部缺陷情況的照片（X射線底片），這種方法稱為X射線照相法。如用熒光屏代替膠片直接觀察被檢物體，稱為透視法。如用光敏元件逐點(diǎn)測定透過后的射線強(qiáng)度而加以記錄或顯示，則稱為儀器測定法。

射線探傷法已廣泛應(yīng)用于焊縫和鑄件的內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)，例如各種受壓容器、鍋爐、船體、輸油和輸氣管道等的焊縫，各種鑄鋼閥門、泵體、石油鉆探和化工、煉油設(shè)備中的受壓鑄件，精密鑄造的透平葉片，航空和汽車工業(yè)用的各種鋁鎂合金鑄件等。

（六）超聲波探傷技術(shù)

超聲波探傷是利用超聲能透入構(gòu)件的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查構(gòu)件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至構(gòu)件內(nèi)部，遇到缺陷與構(gòu)件底面時就分別發(fā)生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

由于能夠快速便捷、無損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷的檢測、定位，并且超聲波探傷具有探測距離大，探傷裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現(xiàn)場探傷，檢測速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測費(fèi)用較低，被檢測的構(gòu)件材料不限、大小不限等特點(diǎn)，所以它在工業(yè)、建筑業(yè)等各個領(lǐng)域都有運(yùn)用。

四、結(jié)論及超聲波大體積無損探傷技術(shù)的展望

基于以上的介紹和分析可以看出超聲波無損探傷技術(shù)是目前最適合大體積混凝土裂縫的探傷、分析和評估的技術(shù)手段。但在此同時也可以看出雖然超聲波無損探傷技術(shù)在無損探傷技術(shù)的應(yīng)用上有著自己大放光彩的一面，同樣也有著基于自身特點(diǎn)無法去觸及的部分。所以，在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)考慮把兩種或者以上不同的無損探傷技術(shù)綜合起來運(yùn)用，取長補(bǔ)短、相互配合。只有這樣才能對大體積混凝土進(jìn)行更加全面的裂縫檢測。開發(fā)復(fù)試無損探傷系統(tǒng)是世界范圍內(nèi)的無損探傷技術(shù)的發(fā)展趨勢。采用數(shù)據(jù)綜合技術(shù)通過對多種無損探傷技術(shù)所獲得的關(guān)于大體積混凝土裂縫信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，才能提高大體積混凝土內(nèi)部缺陷識別、評估的準(zhǔn)確性和全面性。

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