混凝土預制構(gòu)件無損檢測技術(shù)概述

李 康 李博文/華北理工大學建筑工程學院

混凝土預制構(gòu)件無損檢測技術(shù)概述

李 康 李博文/華北理工大學建筑工程學院

目前無損檢測技術(shù)是在不損壞被檢測件的結(jié)構(gòu)和適用性能的情況下，利用聲，光，電，熱，磁和射線等方法，來揭示其內(nèi)部存在的缺陷，以提高被檢測件的內(nèi)在質(zhì)量和使用時的可靠性，無損檢測技術(shù)的廣泛應(yīng)用于材料和產(chǎn)品的靜態(tài)動態(tài)檢測和質(zhì)量管理方面和建筑的探傷質(zhì)量檢測等方面。

預制構(gòu)件；無損檢測技術(shù)；超聲波；混凝土

混凝土無損檢測方法主要有回彈法、雷達法、沖擊回波法及超聲波法[1]，回彈法是最常用的一種無損檢測方法，但是回彈的方法只能測量混凝土表面強度等信息，內(nèi)部缺陷是不知道的。雷達法可以準確定位缺陷的位置以及大小，但是雷達設(shè)備昂貴，并且鋼筋低阻屏蔽，削弱了它的實際應(yīng)用能力。沖擊回波法可以測得混凝土的保護層厚度以及混凝土的內(nèi)部缺陷，但是混凝土內(nèi)部縱向規(guī)模小的界面缺陷很難區(qū)分。超聲波檢測方案操作簡單，穿透能力較強，檢測成本低廉，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工程實踐檢測當中，發(fā)揮著重要的作用[2]。

混凝土無損檢測的方法根據(jù)其原理可分為半破損法、非破損法、綜合法。

一、半破損法

半破損方法以不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力為前提，直接在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的局部進行局部破壞性試驗，或直接鉆取芯樣進行破壞性試驗，然后根據(jù)具體的測試值測定相關(guān)的標準強度，轉(zhuǎn)換成標準的強度值，并根據(jù)結(jié)果推導出強度標準值或特征強度。該方法的特點是通過局部破壞試驗獲得結(jié)構(gòu)混凝土的實際抗損傷性能，直觀可靠，試驗結(jié)果易于接受。它的缺點是會造成結(jié)構(gòu)局部損傷，需要修理，不適合大面積的綜合檢測。

鉆芯法在我國已廣泛應(yīng)用，并已制訂了《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》 (CECS03:88)。由于這種方法會造成結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的局部損傷，這種方法不適用于同一結(jié)構(gòu)的大面積使用，因此建議把鉆芯法與其他無損檢測技術(shù)相結(jié)合，一方面，采用無損檢測的方法來檢測混凝土的勻質(zhì)性，這樣可以減少鉆孔巖芯的數(shù)量。另外一方面，采用鉆心法校正結(jié)果，提高檢測結(jié)果的可靠性。

二、非破損法

所謂非破損法，指的就是在不破壞商品混凝土結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用動能，聲光電熱磁等方法，測定混凝土內(nèi)部缺陷以及強度等物理量。非破損法主要以超聲波法，回彈法，雷達掃描法等為主。無損檢測的優(yōu)點可以省時省力，不破壞結(jié)構(gòu)本身，節(jié)省工程造價，缺點是測得的物理量受到的影響因素眾多，所以需要根據(jù)實際情況，對結(jié)果進行修正，使測定結(jié)果更貼近真實情況，更好地完成結(jié)構(gòu)評估。

三、綜合法

所謂綜合法就是使用了多元方法的無損檢測方法，以便獲得各種物理參數(shù)，綜合關(guān)系以及強度和物理參數(shù)的建立，使混凝土強度在不同方便得到綜合評價。

混凝土缺陷的無損檢測方法主要有超聲脈沖法、脈沖回波法、雷達掃描法、紅外熱譜法、聲發(fā)射法等等。

超聲脈沖檢測的內(nèi)部缺陷分為穿透和反射兩類。穿透法是基于超聲波脈沖通過混凝土，在缺陷區(qū)域的聲波高度、波、頻率等參數(shù)，對接平測找平。目前，超聲脈沖貫穿法已日趨成熟，在工程測量中得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著越來越重要的作用。

脈沖回波法是利用球和錘在測得的物體中產(chǎn)生應(yīng)力波，用傳感器接收回波，并在同一時間通過分析回波定位的方法來確定混凝土缺陷位置的方法。它的特點是撞擊力足夠大，產(chǎn)生強回聲，從而可以檢測到較大構(gòu)件。

雷達掃描法是利用電磁波反射的原理，其特點是對測量的結(jié)構(gòu)進行快速掃描。特別適用于機場，道路，火車站等建筑物的快速大面積掃描。

紅外熱譜法是測量或者記錄結(jié)構(gòu)混凝土熱輻射的一種方法。當混凝土內(nèi)部存在缺陷時，缺陷區(qū)域的傳熱被抑制，通過儀器顯示可以確定缺陷的位置和大小。

超聲脈沖波的穿透能力較強，尤其是用于檢測混凝土時，這一特點顯得更為突出，而且超聲檢測設(shè)備較簡單，操作使用較方便，所以廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)混凝土缺陷檢測。

聲發(fā)射技術(shù)是根據(jù)混凝土在受力時由于內(nèi)部微環(huán)境受到破壞從而發(fā)出聲音的原理，根據(jù)發(fā)出的信號來分析混凝土內(nèi)部缺陷程度的分析方法，這種方法常用于混凝土破壞過程的監(jiān)測，確定具體的受力歷史和損傷程度。

除了強度和缺陷測試外，結(jié)構(gòu)混凝土還有許多其他特性，也可以通過無損檢測來測量。主要有彈性和非彈性特性、耐久性、凍深、含水量、鋼筋位置和鋼筋銹蝕、水泥含量等。常用的方法有共振法、沖擊法、磁性測量法、電學法、微波吸收法、中子活化法、滲透法等。

共振法是一種周期性外力激振混凝土試件的瞬態(tài)，記錄瞬態(tài)振動試樣，根據(jù)頻率和振動衰減系數(shù)可以計算出混凝土的彈性性質(zhì)和非彈性性質(zhì)，并且可以作為混凝土試驗中的一個測試指標，并且可以測定混凝土脆性性質(zhì)的相對值。

磁力測量是根據(jù)鋼筋和嵌入鐵件對磁場的影響而設(shè)計的一種方法。常用于檢測保護層的厚度和鋼筋的位置。

電位法是基于電流的原理，通過不同的阻抗特性不同的材料進行檢測，它已被用于在混凝土結(jié)構(gòu)層厚度和鋼筋銹蝕測量，也可以用于測量混凝土的水分含量和水透水性的評價。

微波吸收法是根據(jù)微波的反射、衍射和吸收特性（波長1mm，頻率為1012左右的電磁波）來測量混凝土性能的方法。由于水對微波有吸收作用，所以微波束通過混凝土的衰減特性，這常常被用來確定混凝土的含水量。

超聲波脈沖穿透能力，特別是對混凝土的檢測，這一特點更加突出，而且超聲波檢測設(shè)備操作簡單方便，廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的檢測。

南京水利科學院羅駭先早年曾提出一種判斷缺陷的方法，即“概率法”，[3]此方法經(jīng)多年實踐已經(jīng)作為判斷缺陷的基本方法列入各類超聲波規(guī)程中[4][5]。一般認為普通混凝土的聲學參數(shù)符合正態(tài)分布。缺陷是由過大誤差引起的，聲學分布不符合正態(tài)分布。

湖南大學吳慧敏等(1984)[6]在對鄭州大橋灌注樁的超聲波透射法檢測結(jié)果的判定過程中，提出了一種判斷樁內(nèi)缺陷的方法，以“聲參數(shù)一深度”曲線相鄰兩點之間的斜率與聲參數(shù)差值之積為判斷依據(jù)，簡稱“PSD判據(jù)”。該方法認為缺陷處波速明顯變小，即聲時明顯變大，與相鄰正常測點對比，形成一突變。

南京水利科學研究院宋人心等人(2006)[7]提出了“灌注樁聲波透射法缺陷分析方法一陰影重疊法”，將加密對測和斜測的檢測結(jié)果標示于檢測剖面圖上，可以更直觀的分析判斷缺陷的范圍。

各種非破損檢測方法大都是間接推定強度，不確定的影響因素甚多。所以檢測具體對象時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際結(jié)構(gòu)混凝土情況，充分考慮所選擇檢測方法的精度，才有可能保證檢測數(shù)據(jù)的可信性。

[1]吳新璇．混凝土無損檢測技術(shù)手冊． 北京:人民交通出版社，2003.

[2]董清華．混凝土超聲波、聲波檢測的某些進展． 混凝土，2005; (11):32-35.

[3]羅駭先.樁基工程檢測手冊.北京:人民交通出版社，2003.181- 258.

[4]陳凡，徐天平，陳久照等.基樁質(zhì)量檢測技術(shù).北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.222-313.

[5]建設(shè)部.JGJ106一2003.建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[6]羅駭先.半個世紀的回顧一混凝土聲學檢測技術(shù)在我國的發(fā)展.第七屆全國建筑無損檢測技術(shù)學術(shù)會議論文集，2001.

[7]吳增偉.樁身混凝土聲波透射法試驗研究.廣州:廣東工業(yè)大學，2005.