混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的無損檢測(cè)技術(shù)分析

戴雯霏

摘 要 無損檢測(cè)技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的有效應(yīng)用，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是在確保工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低工程檢測(cè)成本上較為明顯。但客觀來講，在混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用中還存在許多問題。本文在歸納總結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)主要方法的基礎(chǔ)上，指出了混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)的應(yīng)用范圍和影響因素，并探討了其未來發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞 混凝土結(jié)構(gòu) 無損檢測(cè) 超聲波檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）10-0016-02

混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)就是在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)和外在形態(tài)的情況下，進(jìn)行直接且有效的定性檢測(cè)，主要包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)、內(nèi)部缺陷檢測(cè)等，是確?；炷两Y(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。有必要結(jié)合實(shí)際，就混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍、影響因素、發(fā)展趨勢(shì)等展開系統(tǒng)研究。

1 混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的無損檢測(cè)方法

1.1 回彈法

該檢測(cè)方法主要是利用彈簧驅(qū)動(dòng)彈簧錘，經(jīng)由傳力桿對(duì)混凝土表面實(shí)施彈擊，然后通過對(duì)具體反彈距離的計(jì)算分析得出回彈值，然后將其作為混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的重要依據(jù)。該檢測(cè)方法具有成本低、易操作、設(shè)備簡(jiǎn)便、混凝土規(guī)模要求小等優(yōu)勢(shì)，但同樣存在精準(zhǔn)度不高的問題，且基本依據(jù)混凝土表層質(zhì)量對(duì)其整體質(zhì)量實(shí)施評(píng)估，缺乏有效檢測(cè)混凝土內(nèi)部缺陷，應(yīng)用范圍有限，尤其不適用于存在火災(zāi)、凍傷、腐蝕等內(nèi)部缺陷的混凝土檢測(cè)，以及表層和內(nèi)部質(zhì)量存在較大差別的混凝土，還有就是預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固區(qū)域、密集區(qū)域的混凝土。

1.2 超聲波檢測(cè)

該檢測(cè)方法主要是利用超聲儀向混凝土內(nèi)部發(fā)射超聲波，然后通過對(duì)超聲波傳播速度、振幅、信號(hào)頻率等的綜合分析，對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體判定。如果混凝土內(nèi)部性質(zhì)、測(cè)點(diǎn)間距相同時(shí)，那么上述參數(shù)測(cè)量值也不會(huì)存在太大差異。但若是局部區(qū)域存在不密實(shí)或缺陷時(shí)，超聲波聲時(shí)值就會(huì)出現(xiàn)明顯變化，首波振幅、頻率也會(huì)出現(xiàn)下降。為此，我們可以通過下降范圍大小來綜合判定混凝土內(nèi)部缺陷情況。但該檢測(cè)技術(shù)不適用于預(yù)應(yīng)力管道灌漿密度檢測(cè)上，且只能對(duì)混凝土內(nèi)部缺陷進(jìn)行定性分析，無法準(zhǔn)確判定缺陷所處位置[1]。

1.3 超聲層析成像

該技術(shù)就是利用專業(yè)設(shè)備向檢測(cè)對(duì)象發(fā)射超聲波、電子、X射線等，以獲取相關(guān)投影數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過專業(yè)計(jì)算得出內(nèi)部物理量分布的二維、三維圖像，以全面直觀地把握內(nèi)部特征。當(dāng)該技術(shù)發(fā)生超聲波進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，那么其就屬于超聲層析成像技術(shù)，通過該檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)炷翑嗝孢M(jìn)行矩形單元?jiǎng)澐?，然后通過多方向、多頻次的單元檢測(cè)形成較為全面的數(shù)據(jù)影像，以確保檢測(cè)結(jié)果的全面精準(zhǔn)。

1.4 探地雷達(dá)

該檢測(cè)方法就是利用電磁波對(duì)地下介質(zhì)分布情況進(jìn)行確定，具體作用機(jī)制就是發(fā)射寬頻帶短脈沖的電磁波，然后通過回收波信號(hào)的介質(zhì)形態(tài)、電性性質(zhì)分析，以及波形變化、強(qiáng)度變化、路徑變化等的分析，得出波動(dòng)相位、幅度、雙程走勢(shì)等信息，進(jìn)而綜合判定內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。該檢測(cè)方法適用于混凝土內(nèi)部鋼筋分布情況的檢測(cè)，以及混凝土結(jié)構(gòu)厚度、內(nèi)部裂縫等的判定[2]。

1.5 紅外線法

該檢測(cè)方法就是依托所有絕對(duì)零度以上物體都會(huì)發(fā)射紅外線的原理，通過對(duì)混凝土熱流、熱量的檢測(cè)來判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)存在內(nèi)部缺陷時(shí)，那么其熱傳導(dǎo)也會(huì)發(fā)生改變，并引起表面溫度場(chǎng)的改變，借此就可以通過紅外線檢測(cè)成像來找出缺陷位置和結(jié)構(gòu)特征。該檢測(cè)方法具有效率高、可視化的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)滲漏檢測(cè)、外層飾面剝離、外墻保溫隔熱效果等的檢測(cè)。

1.6 彈性波法

該檢測(cè)方法的原理就是利用彈性介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間的彈性力變化判定介質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)某處物質(zhì)粒子發(fā)生應(yīng)變，處于不平衡狀態(tài)的時(shí)候，就會(huì)在彈性力下發(fā)生振動(dòng)，并引發(fā)周圍粒子的應(yīng)變與振動(dòng)，此時(shí)就會(huì)形成彈性波，通過對(duì)其檢測(cè)捕捉就能夠推導(dǎo)出介質(zhì)特征。該檢測(cè)方法主要應(yīng)用于基樁樁身結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力孔道檢測(cè)領(lǐng)域，都是通過一定質(zhì)量的力錘敲擊促使內(nèi)部介質(zhì)產(chǎn)生彈性波，并通過相關(guān)參數(shù)分析類判定結(jié)構(gòu)質(zhì)量，該檢測(cè)技術(shù)對(duì)檢測(cè)主體的專業(yè)能力和經(jīng)驗(yàn)有著較高要求。

1.7 綜合法

該檢測(cè)方法就是采用兩種或以上無損檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，以綜合判定混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。目前，超聲-回彈綜合法有著較為廣泛的應(yīng)用，就是先通過超聲波檢測(cè)形成整體判定，隨后通過回彈法找到具體缺陷位置，在優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)中有效提高了檢測(cè)效率和精度。

2 混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用范圍

2.1.1 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中，超聲波無損檢測(cè)能夠快速判定混凝土表面厚度，進(jìn)而整體得出強(qiáng)度等級(jí)，但該方法不適用于結(jié)構(gòu)層較厚的混凝土檢測(cè)。因此，在強(qiáng)度檢測(cè)上可輔以回彈法，也就是上述綜合法中所提的方法，在具體檢測(cè)中可通過主頻轉(zhuǎn)換、振幅變化、速度變化等信息實(shí)施綜合判定，以確保檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)性、全面性[3]。

2.1.2 混凝土缺陷檢測(cè)

在混凝土內(nèi)部缺陷檢測(cè)中，彈性波法是應(yīng)用較為廣泛的檢測(cè)技術(shù)，主要通過沖擊荷載形成低頻應(yīng)力波，最終判定混凝土內(nèi)部情況。在利用該方法實(shí)施檢測(cè)時(shí)，先用小鋼球?qū)炷帘韺舆M(jìn)行反復(fù)敲擊，進(jìn)而形成瞬時(shí)應(yīng)力脈沖，此時(shí)P波與S波會(huì)順著半球波陣傳到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，而R波則會(huì)順著結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行橫向傳播。在此過程中，一旦遇到波阻抗不同的介質(zhì)界面時(shí)就會(huì)出現(xiàn)發(fā)射或繞射，最終所回收的彈力波就會(huì)產(chǎn)生變動(dòng)差異，通過計(jì)算分析可以明確得出異常介質(zhì)界面所處位置，進(jìn)而判定混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷及結(jié)構(gòu)厚度。

2.1.3 混凝土質(zhì)量檢測(cè)

在混凝土質(zhì)量檢測(cè)中，通常采用的是紅外成像法，如上文所述，就是根據(jù)混凝土顳部熱量與熱流的變化進(jìn)行質(zhì)量判定。如果混凝土內(nèi)部存在缺陷，就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的傳導(dǎo)異常，進(jìn)而帶來結(jié)構(gòu)表面溫度的差異，通過綜合對(duì)比就能夠快速判定異常類型和具體位置。近年來，隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，混凝土質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)也出現(xiàn)了許多新突破和新要求，如模糊聚類分析，就是在對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)，全面考慮所選檢測(cè)方法的精準(zhǔn)度和可行性，以保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.2 影響因素

2.2.1 波速的確定

在混凝土結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)技術(shù)中，無論是超聲波還是沖擊波，波速的精準(zhǔn)確定都是非常重要的影響因素。在實(shí)際檢測(cè)中，縱波波速的確定通常是通過設(shè)置兩個(gè)距離合適的傳感器，分別讀取激振點(diǎn)到傳感器縱波到達(dá)的時(shí)間，隨后用傳感器之間的距離除以縱波到達(dá)的時(shí)間差，最后確定混凝土內(nèi)部縱波波速。當(dāng)然，受混凝土板狀結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)際混凝土內(nèi)部縱波波速還應(yīng)該在上述結(jié)果的基礎(chǔ)上乘以形狀系數(shù)0.96。為最大程度地消除縱波波速確定誤差，要多取幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對(duì)比，將平均值作為最后確定數(shù)值，這是較為保守且可靠的檢測(cè)方法。

2.2.2 接收點(diǎn)與激振點(diǎn)間距

在混凝土結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，必須要合理設(shè)置接收點(diǎn)與激振點(diǎn)之間的距離，若是兩者的距離較大，因波在實(shí)際傳播中會(huì)隨距離而逐漸變?nèi)?，很容易使得傳感器無法精準(zhǔn)獲取縱波信號(hào)。而若是兩者之間距離過小，則會(huì)無法有效區(qū)分瑞利波和縱波信號(hào)，會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果。因此，必須要確保接收點(diǎn)與激振點(diǎn)的距離合理性，以免影響到檢測(cè)結(jié)果。大量實(shí)踐表明，對(duì)于混凝土板狀結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，兩者之間的距離最好選為0.5倍板厚左右。

2.2.3 沖擊作用時(shí)長(zhǎng)

沖擊時(shí)間與頻帶寬窄有著正相關(guān)，沖擊時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的應(yīng)力波有效頻率就越小，傳播距離就越長(zhǎng)，因此適用于深層缺陷的結(jié)構(gòu)檢測(cè)。相反，沖擊時(shí)間越短，產(chǎn)生的應(yīng)力波有效頻率則越大，傳播距離變小，頻帶變寬，較為適用于側(cè)淺部位的缺陷檢測(cè)[4]。

3 混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 強(qiáng)化無損檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)證

客觀來講，無論是哪種無損檢測(cè)技術(shù)，單獨(dú)應(yīng)用的時(shí)候都存在一定缺點(diǎn)和局限，如回彈法只適用于混凝土表層結(jié)構(gòu)的硬度檢測(cè)，超聲波法只適用于構(gòu)件兩點(diǎn)之間的混凝土內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)，地質(zhì)雷達(dá)法很容易受內(nèi)部電磁感應(yīng)強(qiáng)弱的影響，彈性波法很難有效判定混凝土內(nèi)部缺陷的位置，等等。因此，在未來混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展中，會(huì)越來越強(qiáng)化檢測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證，以確保檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。當(dāng)然，驗(yàn)證手段也會(huì)隨著技術(shù)成熟而逐步摒棄傳統(tǒng)有損的方式，典型如上述的綜合法，通過互相驗(yàn)證來強(qiáng)化結(jié)果精準(zhǔn)性，同樣是未來發(fā)展的一大趨勢(shì)。

3.2 注重檢測(cè)理論與工程實(shí)踐的對(duì)接

因混凝土制作材料、工藝流程、施工技術(shù)等存在較大差異，都會(huì)對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用造成直接影響。再加上國(guó)內(nèi)無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展尚處于初期階段，還沒有完全擺脫對(duì)西方發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)依賴，這就決定了在后續(xù)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)將非常注重檢測(cè)理論與工程實(shí)踐的對(duì)接。特別是在信息化時(shí)代，無損檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，應(yīng)該全面介入混凝土構(gòu)件生產(chǎn)過程，通過大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整合與分析，為混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)精準(zhǔn)性生成提供重要支撐[5]。

總而言之，混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展有著廣闊空間，并在技術(shù)加持下，智能化、精準(zhǔn)化水平將越來越高。但也需要看到的是，當(dāng)前無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用還存在許多問題，需要檢測(cè)主體在實(shí)踐探索中不斷完善與提升，通過持續(xù)的技術(shù)優(yōu)化和質(zhì)量管理，為混凝土結(jié)構(gòu)工程的高質(zhì)量開展提供重要支撐與保障。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 龐錦浩.無損檢測(cè)技術(shù)在建筑工程檢測(cè)中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2021（07）：88-89.

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[4] 梁偉卓.無損檢測(cè)技術(shù)在建筑工程檢測(cè)中的應(yīng)用分析[J].廣東建材，2021，37（06）：45-46.

[5] 王剛.地質(zhì)雷達(dá)在隧道襯砌無損檢測(cè)中的應(yīng)用[J].四川建材，2021，47（06）：17-18.