淺析中國(guó)土木工程無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

范衛(wèi)紅

摘要： 在近年來我國(guó)整體社會(huì)不斷發(fā)展的背景下，科學(xué)技術(shù)水平都得到了十分顯著的提升，其中無損檢測(cè)技術(shù)水平的提升更是在很大程度上促進(jìn)了我國(guó)中國(guó)土木工程的開展。本文將對(duì)近年來我國(guó)土木工程無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析，進(jìn)一步研究國(guó)內(nèi)土木無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的新技術(shù)。并詳細(xì)介紹在建筑工程中對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，希望對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展起到更大的幫助作用。

Abstract： Under the background of continuous development of China's overall society in recent years， the level of science and technology has been significantly improved. Among them， the improvement of the level of nondestructive testing technology promotes the development of China's civil engineering to a large extent. This article analyzes the development of civil engineering non-destructive testing technology in recent years， and further studies the domestic non-destructive testing standards and related new technologies. In addition， the application of nondestructive testing technology in construction projects is described in detail， to help the development of this technology.

關(guān)鍵詞： 土木工程；無損檢測(cè)技術(shù)；發(fā)展

Key words： civil engineering；nondestructive testing technology；development

中圖分類號(hào)：V448.15+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）17-0080-02

0 引言

我國(guó)對(duì)土木工程無損檢測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用最早開始于上個(gè)世紀(jì)的五十年代左右，并且也將這項(xiàng)工作列入了我國(guó)第一個(gè)十二年計(jì)劃，但是這項(xiàng)工作正式獲得發(fā)展卻用了將近二十年的時(shí)間。在此期間，我國(guó)也相應(yīng)的成立了中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)、混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土的檢測(cè)委員會(huì)，在該組織的影響和作用下，我國(guó)更是先后舉辦了多次全國(guó)性的學(xué)會(huì)論壇等交流會(huì)，同時(shí)還組織了多項(xiàng)研究課題，不僅在很大程度上推動(dòng)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，此外還開展了相應(yīng)的科普工作?？傊?，這些工作的開展都在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)土木工程無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。為此，本文就將針對(duì)這一問題展開研究，希望對(duì)我國(guó)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展提供更大的幫助。

1 我國(guó)土木工程無損檢測(cè)技術(shù)的常用檢測(cè)方式

①在對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的方式主要有回彈法、拔出法、鉆芯法和超聲回彈綜合法等。在此項(xiàng)工作的實(shí)際開展中我國(guó)也制訂了相應(yīng)的工作要求與流程，比如《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》、《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》以及《拔出法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》等。

②在對(duì)混凝土的缺陷問題進(jìn)行檢測(cè)的過程中主要采用的方法有沖擊回波法、雷達(dá)波法和超聲法等。我國(guó)也針對(duì)此項(xiàng)工作制訂了相應(yīng)的規(guī)程，如《超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》等。

③對(duì)鋼筋直徑或是鋼筋位置進(jìn)行檢測(cè)的主要方式為電磁感應(yīng)法和雷法波反射法。

④進(jìn)行裝置質(zhì)量檢測(cè)的主要方式主要有飾面磚粘結(jié)力試驗(yàn)、建筑連接錨控的檢測(cè)和紅外線成像等檢測(cè)手段。

⑤射線檢測(cè)也是我國(guó)土木工程中無損檢測(cè)技術(shù)中常用的檢測(cè)方式，射線的檢測(cè)方式主要是利用中子散射法對(duì)混凝土中的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

2 檢測(cè)方法新技術(shù)的使用

在上世紀(jì)八十年代以前，我國(guó)的土木工程無損檢測(cè)技術(shù)在發(fā)展中主要采用的是統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)為根本的數(shù)據(jù)處理技術(shù)手段，比如統(tǒng)計(jì)回歸或是模糊數(shù)學(xué)分析等方式。但是在發(fā)展過程中，到了九十年代，檢測(cè)方式也得到了相應(yīng)的發(fā)展，走向了信息處理階段，在此環(huán)節(jié)中信息變換、頻率分析和成像技術(shù)等更是得到了極大的發(fā)展[1]。在對(duì)混凝土測(cè)厚過程中逐漸加強(qiáng)了對(duì)小波變換技術(shù)與分離譜技術(shù)的應(yīng)用。上述技術(shù)的應(yīng)用，使得我國(guó)在此項(xiàng)技術(shù)中的檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與直觀性都得到了十分顯著的提升。

3 建筑工程中常見的無損檢測(cè)技術(shù)

3.1 混凝土強(qiáng)度的無損檢測(cè)技術(shù)

①回彈法。在此項(xiàng)技術(shù)中主要利用回彈儀對(duì)混凝土表面硬度進(jìn)行推算，以便更為準(zhǔn)確的獲取混凝土真實(shí)的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)出多種類型的回彈儀，在實(shí)際工作中最常見的主要有HT225、高強(qiáng)度回彈儀GHT450等。

②超聲回彈綜合法。在此項(xiàng)技術(shù)中主要運(yùn)用超聲的傳播速度和回彈值進(jìn)行對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行綜合分析，所以這項(xiàng)方法需要在專用曲線或是特定曲線為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。我國(guó)生產(chǎn)的此種類型超聲儀器有很多種，能充分滿足國(guó)內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)的各種需求。

3.2 對(duì)混凝土內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)的超聲檢測(cè)技術(shù)

由于當(dāng)前存在施工管理的不完善或是環(huán)境對(duì)技術(shù)的影響，在混凝土的內(nèi)部有可能存在一些問題，比如不密實(shí)或是裂縫等缺陷。為了對(duì)這些問題進(jìn)行解決，我們可以相應(yīng)采用的超聲波對(duì)混凝土的聲速進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)一步掌握混凝土中的波幅或是頻率參數(shù)，按照獲取的數(shù)據(jù)或是參數(shù)變化對(duì)問題進(jìn)行甄別。在進(jìn)行檢測(cè)的過程中需要對(duì)混凝土的裂縫深度、裂縫或是損傷程度等都要進(jìn)行分析，只有這樣我們才能更準(zhǔn)確地掌握混凝土的實(shí)際問題。

3.3 樁基質(zhì)量無損檢測(cè)技術(shù)

由于工程樁的施工多隱蔽在地下，同時(shí)地層結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，所以技術(shù)本身的難度與施工人為因素也將受到極大的影響，難以對(duì)樁身的完整性進(jìn)行保存，容易出現(xiàn)沉渣、蜂窩、夾泥等問題。檢測(cè)方法主要有超聲透射法和低應(yīng)變、高應(yīng)變法。其中，高應(yīng)變法可以對(duì)樁身的缺陷或是樁身的承載能力進(jìn)行檢測(cè)。在此環(huán)節(jié)中我國(guó)主要的生產(chǎn)儀器有RS、ZK等[2]。

3.4 建筑鋼結(jié)構(gòu)超聲檢測(cè)技術(shù)

建筑鋼結(jié)構(gòu)在近年來的應(yīng)用也越來越廣泛，為了對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行保證，我們還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的用材選擇，比如加強(qiáng)鋼板與鋼管的應(yīng)用，有效進(jìn)行焊接質(zhì)量的檢測(cè)。在此環(huán)節(jié)中我們常用的方式是超聲波探傷法。

3.5 混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)

混凝土中主要起到的作用就是抗拉作用和抗彎作用，所以鋼筋在額數(shù)量、直徑與排列方式上能否滿足施工設(shè)計(jì)要求，和鋼筋綁扎質(zhì)量、鋼筋銹蝕情況都是研究的重點(diǎn)，同時(shí)也是對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收的指標(biāo)之一。在此環(huán)節(jié)中我們也可以適當(dāng)采用電磁感應(yīng)方法和電化學(xué)法檢測(cè)鋼筋的位置，通過此種方式更有效地掌握鋼筋實(shí)際情況。

4 建筑工程的無損檢測(cè)新技術(shù)

4.1 沖擊回波法

這種方式就是混凝土結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行微小沖擊，從而產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力波。一旦應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)中受到了問題和影響的時(shí)候，將出現(xiàn)來回反射同時(shí)引起結(jié)構(gòu)表面微小的位移進(jìn)行響應(yīng)，通過此種方式更好地利用頻譜進(jìn)行對(duì)問題的分析，以便更有效地進(jìn)行頻譜圖。頻譜圖突出的峰就是對(duì)應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)表面和反射出現(xiàn)的一種情況。按照最高峰的頻率值能對(duì)結(jié)構(gòu)厚度或是缺陷問題進(jìn)行更有效的計(jì)算。這種方式已經(jīng)在土木工程的混凝土和瀝青混凝土中進(jìn)行了應(yīng)用，此外，這項(xiàng)技術(shù)還可以借助混凝土中的鋼筋銹蝕膨脹情況進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)。

4.2 彈性波層析成像技術(shù)

彈性波層析成像技術(shù)也被稱之為CT，也就是在部隊(duì)檢測(cè)對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響的情況下，借助某種射線源，按照物體外部檢測(cè)設(shè)備得到的投影數(shù)據(jù)，在物理和數(shù)學(xué)關(guān)系作用下，借助計(jì)算機(jī)中的某種物理量進(jìn)行函數(shù)分布的驗(yàn)算，通過這種方式更有效地生成二維圖像或是三維圖像，從而更準(zhǔn)確地展現(xiàn)物體的內(nèi)部特點(diǎn)，我們對(duì)這項(xiàng)方法也稱作是圖像的重建。當(dāng)前在進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造的探索或是對(duì)土木工程的質(zhì)量檢測(cè)中，按照震源或是信號(hào)頻率也可以將其分為聲波CT與地震波CT。同時(shí)這項(xiàng)工作主要被應(yīng)用在工程的地質(zhì)勘探和混凝土構(gòu)件的檢測(cè)中，能更為準(zhǔn)確地掌握和分析出高速公路路基的實(shí)際情況[3]。

4.3 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

和大多數(shù)金屬材料相比，混凝土的材料聲發(fā)射無損檢測(cè)技術(shù)相對(duì)比較晚。當(dāng)前我國(guó)在混凝土上的研究主要有對(duì)混凝土材料發(fā)射機(jī)理研究、聲發(fā)射參數(shù)的關(guān)系研究等，這些技術(shù)當(dāng)前都被有效的應(yīng)用在了混凝土檢測(cè)技術(shù)中，對(duì)于我國(guó)土木工程的建設(shè)與開展有著十分顯著的幫助。

4.4 紅外成像技術(shù)

對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用主要就是借助這個(gè)紅外熱像儀對(duì)物體各個(gè)部分進(jìn)行紅外線能量進(jìn)行輻射，從而按照物體表面的溫度情況構(gòu)成相應(yīng)的熱圖像，更為直觀地對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和觀察。這項(xiàng)技術(shù)在建筑工程的診斷過程中可以用在建筑保溫隔熱性的檢測(cè)或是大面積安全掃測(cè)工作，通過這種方式更準(zhǔn)確進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土問題檢測(cè)。

4.5 探地雷達(dá)技術(shù)

探地雷達(dá)是當(dāng)前我們比較常用的一項(xiàng)非接觸式檢測(cè)手段，檢測(cè)效率比較高，速度也更快，同時(shí)其在接收信號(hào)后也可以經(jīng)錯(cuò)圖像的處理直接形成更為直觀的影響。當(dāng)前我國(guó)在工程開展中主要采用的是進(jìn)口雷達(dá)儀器，用探地雷達(dá)方法進(jìn)行隧道質(zhì)量檢測(cè)，可以確定圍巖內(nèi)部缺陷、初期支護(hù)質(zhì)量、確定襯砌厚度及內(nèi)部缺陷、探測(cè)二襯內(nèi)鋼筋和拱架的數(shù)量及分布等。

5 水利水電工程無損檢測(cè)

近年來我國(guó)大型水利水電工程建筑中，主要包含了巖體工程和混凝土工程，所以在實(shí)際施工過程中要加強(qiáng)對(duì)這項(xiàng)工作的檢測(cè)。一般情況下需要借助彈性波對(duì)巖體動(dòng)力和巖石質(zhì)量情況進(jìn)行分析與檢測(cè)。在進(jìn)行大壩的巖體和混凝土工程質(zhì)量的檢測(cè)中主要采用了相應(yīng)的新技術(shù)，比如我們?cè)趯?shí)際工作中常用的就是微波雷達(dá)法和面波法等。

6 木材無損檢測(cè)

傳統(tǒng)的木材物理和力學(xué)性能測(cè)量上一般采用的是測(cè)量?jī)x器和力學(xué)試驗(yàn)機(jī)方法，不僅費(fèi)時(shí)，同時(shí)此項(xiàng)技術(shù)的穩(wěn)定性也比較差，但是現(xiàn)在可以借助無損檢測(cè)新技術(shù)。在此過程中主要采用的方式就是：

其一，X射線攝影法。此種方式就是借助射線對(duì)木材的穿透，進(jìn)行有效的吸收或是衰減，同時(shí)按照感光底片中的記錄情況對(duì)木材最終的性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)與判斷。其二，應(yīng)力波檢測(cè)法。借助撞擊在木材或是木制結(jié)構(gòu)上所出現(xiàn)的應(yīng)力波進(jìn)行信息和應(yīng)力波傳播，從而對(duì)木材的彈性模量與力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行有效測(cè)量。其三，核磁共振法。核磁共振法就是借助木材內(nèi)部中的極性分子或水分子進(jìn)行核磁共振光譜的有效吸收，從而將核磁共振譜圖進(jìn)行有效完善，進(jìn)一步對(duì)木材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的問題進(jìn)行分析與判斷。

7 結(jié)束語

綜上所述，在近年來的發(fā)展和進(jìn)步過程中，我國(guó)的土木工程無損檢測(cè)技術(shù)也得到了越來越顯著的發(fā)展，應(yīng)用范圍更為廣泛。大量的實(shí)踐證明，對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用可以確保施工環(huán)節(jié)中的相關(guān)環(huán)節(jié)得到更有效的質(zhì)量控制，是對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行提升的重要方式。隨著當(dāng)前國(guó)際化社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)和國(guó)外的技術(shù)交流也逐漸完善，特別是對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)更是在很大程度上促進(jìn)了我國(guó)無損檢測(cè)新技術(shù)的發(fā)展和完善。所以為了對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行更大的發(fā)展，我們也要在今后的實(shí)際工作中加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)土木工程水平的全面提升。

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