淺談高速公路混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)的應(yīng)用與展望

黃運華

中路高科交通檢測檢驗認證有限公司陜西分公司 陜西 西安 710065

引言

所謂混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)，主要是指在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)及外觀條件下，進行直接定量、定性檢測，其中包含了混凝土結(jié)構(gòu)強度、內(nèi)部缺陷等方面?；炷翢o損檢測技術(shù)的應(yīng)用，可以在工程建設(shè)期以及運營期，實現(xiàn)對同一構(gòu)件多次重復(fù)性的跟蹤檢測，與破壞性檢測的一次性相比，無損檢測具有突出優(yōu)勢。高速公路建設(shè)作為線性工程，所處環(huán)境差異較大，對混凝土無損檢測技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生較大影響。

1 混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測檢測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）回彈法?；貜椃ㄊ褂玫膬x器為回彈儀，它是一種直射錘擊式儀器，是用一彈擊錘來沖擊與混凝土表面接觸的彈擊桿，然后彈擊錘向后彈回，并在回彈儀的刻度標(biāo)尺上指示出回彈數(shù)值?；貜椫档拇笮∪Q于與沖擊能量有關(guān)的回彈能量，而回彈能量則反映了混凝土表層硬度與混凝土抗壓強度之間的函數(shù)關(guān)系，即可以在混凝土的抗壓強度與回彈值之間建立起一種函數(shù)關(guān)系，以回彈值來推定混凝土的抗壓強度?；貜椃ㄖ荒軐?～1000天齡期的混凝土進行檢測，測得混凝土表層的質(zhì)量狀況，內(nèi)部情況卻無法得知，同時回彈法不適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測，這便限制了回彈法的應(yīng)用范圍。但由于回彈法操作簡便，價格低廉，在新建工程上還是得到了廣泛應(yīng)用[1]。

（2）超聲波法。超聲波法檢測混凝土常用的頻率為20～250kHz，它既可用于檢測混凝土強度，也可用于檢測混凝土內(nèi)部缺陷。在高速公路工程中主要應(yīng)用于基樁樁身完整性檢測、鋼管內(nèi)混凝土填充密實性檢測、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫深度等檢測。目前檢測主要是采用“穿透法”，即用一發(fā)射換能器重復(fù)發(fā)射超聲脈沖，讓超聲波在所檢測的混凝土中傳播，然后由接收換能器接收。根據(jù)超聲波在混凝土中傳播的速度、振幅、相位及主頻的變化來判斷混凝土內(nèi)部的缺陷情況?；炷羶?nèi)部常見的缺陷有；蜂窩狀或松散狀的不密實區(qū)、空洞、雜物或受意外損傷而形成的酥松區(qū)等。當(dāng)超聲波遇到以上缺陷時，其速度、振幅等常會發(fā)生一定程度的異常變化，分析這種異常變化可推知混凝土內(nèi)部的缺陷狀況。由于混凝土本身是一種復(fù)合材料，其內(nèi)部超聲波傳播速度受許多因素影響，如鋼筋的配置方向、不同骨料及粒徑的大小、各組分的比例變化、齡期、養(yǎng)護條件及混凝土的強度等級等，在檢測前應(yīng)收集各種可能產(chǎn)生影響的相關(guān)信息，由具有檢測經(jīng)驗的人員對結(jié)果進行綜合判定。

（3）超聲回彈綜合法。超聲回彈綜合法是指采用超聲儀和回彈儀，在構(gòu)件混凝土同一測區(qū)分別測量聲音和回彈值，然后利用已建立起的測強公式推算測區(qū)混凝土強度（混凝土抗壓強度）的一種方法。與單一回彈法或超聲法相比，超聲回彈綜合法具有受混凝土齡期和含水率影響小、測試精度高、適用范圍廣、能夠較全面地反映結(jié)構(gòu)混凝土的實際質(zhì)量等優(yōu)點。在高速公路工程應(yīng)用為，當(dāng)對某一混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強度有懷疑，而又不具備鉆芯法檢測條件時，可用超聲回彈綜合法進行推定。

（4）地質(zhì)雷達法。地質(zhì)雷達探測的工作原理，簡單地說是通過雷達天線向混凝土構(gòu)件發(fā)送脈沖形式的高頻電磁波。電磁波在混凝土中傳播，當(dāng)遇到存在電性差異的目標(biāo)體，如空洞、分界面等時，電磁波便發(fā)生反射，返回到混凝土構(gòu)件表面時由接收天線所接收。在對接收天線接收到的雷達波進行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)接收到的雷達波形、強度、雙程時間等參數(shù)便可推斷混凝土構(gòu)件中目標(biāo)體的空間位置、結(jié)構(gòu)、電性及幾何形態(tài)，從而達到對混凝土構(gòu)件的檢測。目前在高速公路中主要應(yīng)用在隧道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)厚度、背后空洞、襯砌中鋼支撐和鋼筋的檢測，以及混凝土路面的板底脫空調(diào)查等，具有檢測速度快、準(zhǔn)確率高等優(yōu)點。

（5）彈性波法。彈性波作為應(yīng)力波的一種，擾動或外力作用引起的應(yīng)力和應(yīng)變在彈性介質(zhì)中傳遞的形式。彈性介質(zhì)中質(zhì)點間存在著相互作用的彈性力。當(dāng)某處物質(zhì)粒子離開平衡位置，即發(fā)生應(yīng)變時，該粒子在彈性力的作用下發(fā)生振動，同時又引起周圍粒子的應(yīng)變和振動，這樣形成的振動在彈性介質(zhì)中的傳播過程稱為“彈性波”。彈性波法在高速公路工程中主要應(yīng)用在基樁樁身完整性檢測和預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實度檢測，均是通過一定質(zhì)量的力錘敲擊，發(fā)射彈性波，接收反射波，從而來判讀混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的檢測方法，對檢測人員的檢測經(jīng)驗具有較高要求。

2 混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 加強無損檢測結(jié)果驗證

就高速公路混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)來說，單個檢測方法均存在一定的局限性，例如：回彈法只能反應(yīng)混凝土表層的硬度，超聲法只能反應(yīng)構(gòu)件的兩點之間的混凝土內(nèi)部質(zhì)量，地質(zhì)雷達法收混凝土結(jié)構(gòu)中物體電磁感應(yīng)強度的影響，彈性波法對內(nèi)部缺陷位置的確定較為困難等，均需要對混凝土結(jié)構(gòu)進行鉆芯、打孔等做進一步驗證。但鉆芯、打孔等始終是對混凝土結(jié)構(gòu)的損傷，如需做到真正的無損檢測，還需要積極的不斷研究，通過不同無損檢測方法的驗證，進而有效提升技術(shù)精準(zhǔn)性。

2.2 強化檢測理論與實際工程關(guān)聯(lián)度

由于高速公路作為線性工程，不同段落的混凝土原材料、施工方法千差萬別，對無損檢測技術(shù)的使用產(chǎn)生重大影響；同時我國的無損檢測技術(shù)起步較晚，一直處于引進國外先進技術(shù)和摸索、完善過程中，實際應(yīng)用效果還有待提升。在萬物互聯(lián)的今天，一項無損檢測技術(shù)的正確應(yīng)用，也應(yīng)介入混凝土構(gòu)件生產(chǎn)的全過程中，充分采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而對混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進行準(zhǔn)確檢測。同時對檢測儀器進行智能化提升，減少不同人員對檢測結(jié)果的影響。

3 結(jié)束語

總而言之，通過本文對混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)在高速公路工程的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展的相關(guān)分析，不難發(fā)現(xiàn)，雖然無損檢測技術(shù)具備速度快、對結(jié)構(gòu)無損傷等優(yōu)勢，但在其檢測精度、應(yīng)用范圍等方面還存在諸多不足。所以，在未來發(fā)展中，還需要不斷研究，提高無損檢測水平。