混凝土無損檢測(cè)方法

劉莉

（重慶交通大學(xué)，重慶400041）

1 引言

1.1 研究背景

混凝土廣泛應(yīng)用于水利、土木等工程中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，是一種多相的凝聚體和具有彈、粘、塑性的非均質(zhì)材料，對(duì)其的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和力學(xué)性能的檢測(cè)就會(huì)相對(duì)復(fù)雜。目前可以通過無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)混凝土的強(qiáng)度和缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

在上個(gè)世紀(jì)初期就已經(jīng)有對(duì)混凝土無損檢測(cè)方法的研究了。首先在1930年出現(xiàn)的表面壓痕法。1935年格里姆和艾德的共振法。在上個(gè)世紀(jì)中期，我國(guó)開始從國(guó)外引進(jìn)超聲儀和回彈儀，并由此開展無損檢測(cè)技術(shù)方面的研究。60年代，我國(guó)開始自主研制超聲檢測(cè)儀。80年代，開始有了我國(guó)自己有關(guān)無損檢測(cè)技術(shù)的生產(chǎn)體系。90年代，無損檢測(cè)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，新技術(shù)也得到較好的應(yīng)用。

2 混凝土無損檢測(cè)方法

2.1 混凝土強(qiáng)度無損檢測(cè)方法

2.1.1 鉆芯法。鉆芯法是通過專用的鉆芯機(jī)，從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取芯樣，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，然后以芯樣強(qiáng)度評(píng)定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的一種半破損檢測(cè)方法。該方法能夠更精確、更直觀、更簡(jiǎn)單地反映混凝土強(qiáng)度的實(shí)際情況。但因該方法會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，其檢測(cè)費(fèi)用較高，耗時(shí)也較長(zhǎng)，所以該方法僅是適宜于混凝土結(jié)構(gòu)中小面積的檢測(cè)，不適合大量使用。

2.1.2 回彈法?；貜椃ㄊ且环N比較常用的混凝土無損檢測(cè)方法。它是使用回彈儀測(cè)出的回彈值N與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系推定出混凝土的強(qiáng)度，然后對(duì)該檢測(cè)混凝土進(jìn)行評(píng)定。回彈法比其它檢測(cè)方法，操作更簡(jiǎn)便、費(fèi)用更低廉、在施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用性更強(qiáng)且能夠進(jìn)行大面積、大批量的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。但由于回彈法是利用表層混凝土來測(cè)定其強(qiáng)度的，會(huì)因混凝土表層的不平整或某種缺陷如疏松、浮漿以及蜂窩等，導(dǎo)致該方法的的精度會(huì)相對(duì)較差。因此在對(duì)混凝土檢測(cè)前可對(duì)其表面做一定的處理以提高檢測(cè)的精度。

2.1.3 超聲法。超聲法是利用超聲儀發(fā)射出的超聲波在混凝土中的傳播速度與混凝土強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系來推定混凝土強(qiáng)度的一種非破損檢測(cè)方法。而它們之間的這種關(guān)系往往是非線性的，可以通過測(cè)強(qiáng)曲線表示。超聲法因其操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用較低、檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于無損檢測(cè)。但由于需建立強(qiáng)度與傳播速度的關(guān)系需考慮更多的影響因素如混凝土齡期、混凝土溫度，濕度、水灰比等。

2.1.4 超聲回彈綜合法。超聲回彈綜合法是使用超聲儀和回彈儀在結(jié)構(gòu)混凝土同一測(cè)區(qū)測(cè)定出聲時(shí)值C和回彈值N，然后利用已建立的測(cè)強(qiáng)曲線來推算出混凝土強(qiáng)度的一種綜合檢測(cè)方法?；貜椫涤糜诜磻?yīng)混凝土結(jié)構(gòu)表面的情況，超聲波在介質(zhì)中傳播的速度反映了結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征，通過所測(cè)力學(xué)特性反映混凝土的強(qiáng)度及內(nèi)部質(zhì)量情況。該方法有全國(guó)通用的R—N—C關(guān)系曲線：

式中：R—混凝土的強(qiáng)度，MPa；C—超聲波波速，km/s；N—混凝土回彈值。

2.2 混凝土缺陷無損檢測(cè)方法

混凝土的內(nèi)部缺陷的檢測(cè)屬于混凝土無損檢測(cè)在混凝土完整性方面的檢測(cè)，其缺陷是指空洞、離析、裂縫、蜂窩麻面、結(jié)合面不密實(shí)，疏松等。

2.2.1 超聲法。超聲法也可用于對(duì)混凝土缺陷的檢測(cè)。依據(jù)超聲波在混凝土的聲參數(shù)如傳播的速度、振幅、相位及主頻等的相對(duì)變化來判斷混凝土內(nèi)部的缺陷情況。超聲法檢測(cè)混凝土常用的頻率為20kHz一250kHz。

2.2.2 沖擊回?fù)芊ā_擊回波法是利用一小鋼球沖擊混凝土表面來激發(fā)低頻應(yīng)力波，該應(yīng)力波有：與傳播方向平行的縱波，即P波；與傳播方向垂直的橫波，即S波；沿固體表面?zhèn)鞑サ谋砻娌?，即R波。這些波遇到波阻抗有差異的界面就發(fā)生反射、折射和繞射等現(xiàn)象。由傳感器接收這些波后，通過頻譜分析，將時(shí)間域內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)化到頻率域，找出被接收信號(hào)同混凝土質(zhì)量之間的關(guān)系，從而到達(dá)到無損檢測(cè)的目的。在對(duì)混凝土缺陷做無損檢測(cè)時(shí)主要依據(jù)縱波進(jìn)行推定。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要破壞混凝土，并且克服了傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)技術(shù)需要在被測(cè)試面的另一側(cè)設(shè)置聲波接收裝置的缺點(diǎn)，具有適用面廣、檢測(cè)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。由于該法采用單面測(cè)試，特別適合于只有一個(gè)測(cè)試面如路面、護(hù)坡、底板、跑道等混凝土的檢測(cè)。

2.2.3 紅外成像法。自然界中任何高于絕對(duì)溫度(-273℃)的物體，都向外連續(xù)發(fā)射紅外線，但不同物體的表面溫度和輻射量均不同。利用紅外熱像法，可以靈敏地探測(cè)到導(dǎo)熱系數(shù)小，表面熱輻射率大的材料的紅外輻射，諸如混凝土、磚和石材等。因此，紅外熱像檢測(cè)對(duì)于混凝土具有適用性。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)存在某種缺陷時(shí)，直接導(dǎo)致表面溫度變化，使熱像圖上出現(xiàn)溫差等異樣，通過分析這些異樣就可以來判斷混凝土內(nèi)部缺陷的情況。

3 結(jié)論

對(duì)于選取混凝土無損檢測(cè)的方法，我們應(yīng)該綜合考慮各種因素，盡量選擇一種既能滿足精度要求又能滿足實(shí)驗(yàn)要求的檢測(cè)方法。