混凝土強度無損檢測技術研究

魏昕　許英剛　陳晨

摘要：混凝土強度無損檢測技術是在不對混凝土結構產生破壞性損傷的前提下獲取混凝土強度信息的技術手段，本文從近年來國內外在混凝土強度無損檢測方面取得的研究成果、混凝土強度無損檢測技術基礎理論研究現狀、現階段混凝土強度無損檢測的主流方法三個方面進行了詳細分析和闡述，并在此基礎上開展了混凝土強度無損檢測技術研究工作。

關鍵詞：混凝土；強度；無損檢測

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）08-0082-02

所謂無損檢驗，是指在對結構使用性能不造成影響的前提下，對其缺陷進行檢測，對于幾何特點及力學性能進行測量，對于化學成分等數據進行評定。如果試驗對象是混凝土的話，就產生了相應的混凝土強度無損檢驗技術，能夠對于混凝土強度、均勻性、連續性進行質量測評。隨著混凝土成為建筑工程的基礎性結構材料，混凝土質量問題引起了大家的普遍關注，而強度屬性是質量體系的重要指標，在這樣的情況下，混凝土強度無損檢測技術得以在實踐中廣泛應用。

一、混凝土強度無損檢測研究成果

從理論上來講，在混凝土的主要質量指標體系中，標準試件的抗壓強度是最為基礎的因素，但是在實際檢驗過程中，試件的制作條件不一樣，養護環境也千差萬別，原位混凝土也存在多樣化的特點，使得實驗結構難以全面地展現出原位混凝土的質量問題。簡單來講，混凝土標準試件的抗壓實驗對于結構混凝土來說，相當于是一種間接的測評過程，由此使得其可信度處于較低的水平。在這樣的情況下，急需使用一種不破壞試驗對象性能的檢測方法，可以直接的去進行檢測，由此就出現了混凝土強度無損檢測技術。

1.國外混凝土強度無損檢測研究成果。早在上世紀30年代，混凝土無損檢測技術的研究工作就已經開展了，早期代表性的有瑞士科學家施密特結合多年的研究成果，終于研制成功了回彈儀（下圖為回彈儀的運行原理示意圖），掀開了混凝土無損檢測理論研究的序幕；后來隨著時間的推移，萊斯利等人開展大量的理論研究和總結，倡導以超聲脈沖的方式去進行混凝土的無損檢驗工作；到了上世紀60年代，菲格瓦羅綜合以前的各種無損檢驗技術的優勢，倡導將聲速和回彈綜合運用到混凝土強度檢驗過程中去，以便取得比較好的檢測效果。歷經多年實踐之后，美國專家學者MarySananlone等人，從機械波反射理論出發，探析了混凝土無損檢驗工作。隨著科學的發展和進步，各種全新的混凝土檢測及技術相繼出現，如微波吸收、雷達掃描、紅外線譜以及脈沖回波等。

2.國內混凝土強度無損檢測技術研究成果。我國混凝土強度無損檢測技術是從上世紀50年代開始推廣使用的，那時候主要是從國外引進超聲波儀器以及回彈儀，在將其運用到實踐工程的實踐中，一邊探索一邊總結，慢慢地填補我國混凝土強度無損檢測技術的空缺。到了60年代，在大量實踐的基礎上，在眾多學者專家的努力之下，研制成功了多種型號的超聲波儀器，并且將其廣泛地應用到實際技術研究中去，取得了可喜的成績。隨著科學技術的發展和進步，我國混凝土無損檢測技術于80年代迎來了發展的春天，不僅出現了超聲、回彈等檢測方式，還研究出了全新的檢測方法，如鉆芯法、后裝拔出法。到了90年代，各種檢測技術相繼運用到實踐工程中去，超聲檢測儀器也實現了數字化改造，實現了與計算機系統的融合，實現了自身檢測可靠性的提高。由此，標志著我國混凝土強度無損檢測技術體系越來越完善。

二、混凝土強度無損檢測技術概況

1.混凝土無損檢測技術的含義。結構混凝土無損檢測技術應用的主要任務在于對于混凝土內部結構強度、內部缺陷以及其他性能進行檢測，能夠實現檢測目的的方式有很多種，本次我們主要從無損檢測技術的角度入手開展論述。所謂強度無損檢測技術，是指在對于結構構件受力性能不造成影響的基礎上，測量某區域構件的物理量，以此為標準去推定混凝土強度性能的檢測技術。

2.混凝土強度無損檢測技術的分類。按照無損檢測技術原理來進行分類，我們可以將混凝土強度無損檢測技術劃分為以下幾個層次：一是半破損法，一般情況下，主要涉及到鉆芯法、拔出法、板折法和射擊法等。這種檢測方法的特點集中體現在以局部破壞性檢測的方式，更加直觀地獲取檢測結果。所不足的就是需要對于局部造成破壞，修補工作需要消耗成本，在面臨大面積檢測的時候，這種方式是難以發揮效能的。二是非破損法，一般情況下，其主要涉及到回彈法、超聲脈沖法、射線吸收法、成熟度法等。這些類型的測試技術優勢在于方便快捷、成本較低，但是其檢測結果與被測試物理量和強度有著一定的關聯，不具備可靠性，很容易受到各種因素的影響，給實際測量結果的可信度造成了極大的負面影響。三是綜合法，顧名思義，就是將各種檢測技術融合到一起，發揮其最大優勢，以便取得比較理想的檢測效果。一般情況下，主要涉及到超聲回彈綜合法、超聲鉆芯綜合法等內容。這種方法的特點在于以多項物理參數為基礎，可以更加全面地反映混凝土的實際性能，相對于單一無損檢測技術來講，其可靠性和準確性更高。

三、現階段混凝土強度無損檢測的主流方法

下面我們將目前使用比較普遍的無損混凝土強度檢測技術進行分析，看看它們在實際使用過程中需要注意的問題。

1.回彈法。回彈法，是用一彈簧驅動的重錘，通過彈擊桿（傳力桿），彈擊混凝土表面，并測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值（反彈距離與彈簧初始長度之比）作為與強度相關的指標來推定混凝土強度的一種方法。現階段我國運用到的回彈儀主要有N型、NR型、M型和L型。這種檢測儀器的特點在于構造簡單、操作便捷、檢測精度相對較高，是最為直接、最為經濟的檢測技術，被大量使用于工程結構普通混凝土抗壓強度檢測環節。但是其檢測條件是材料表層、內部質量不得出現明顯差異或者內部缺陷，否則將難以有效地進行強度檢測，另外其對于超過回彈測強曲線限定的齡期和強度、碳化過深的材料也難以開展。依照規格構造將現階段使用的回彈儀分為以下幾種類型（見下圖）。不同類型的回彈儀，應該依照實際情況，對其進行常規保養和檢定，避免其出現測量結果失真的情況。endprint

2.超聲回彈綜合法。所謂超聲回彈綜合法，就是將超聲測量技術與回彈測量技術融合到一起，以超聲儀測量在測距內超聲傳播平均聲速的方式來斷定混凝土的強度，在此基礎上以回彈法去進行強度檢測。這種檢測方法的特點在于無損化，對于材料結構組織性能沒有任何影響，可以直接進行強度測量；操作便捷，重復檢測可能性高；可以在無缺陷、均勻的基礎上進行強度的測定；適用于部分無法測量回彈值的構件，有著比較強的適應性。基于上述的特點，其往往不會被使用到因為凍害、化學侵蝕、火災、高溫造成的表面疏松的混凝土檢測過程中去。對于這種混凝土無損檢測技術，國家專門設定了混凝土強度技術規程，對于行業內使用此種檢測方式方法進行了明確的規定，在使用這種方法的時候，應該嚴格依照這樣的標準和規范來操作。

3.后裝拔出法。后裝拔出法的工作原理是在已經硬化的混凝土表面進行鉆孔、磨槽、鑲入固件，并且在此基礎上安裝拔出儀，對于其極限拔出力進行測定之后，借助拔出力和強度之間的對應關系，實現混凝土強度的測定。這種檢測方法的特點在于檢測精度高，對于構件造成的破損程度較低，操作便捷，能夠適用于大量的工況條件中去。實際上其適用范圍在于混凝土強度不低于10MPa，檢測部位混凝土表層與內部質量應保持一致，如果出現不一致的情況，應該及時進行表面處理，以便檢測工作的順利開展。

4.鉆芯法。在實際檢測強度過程中，利用鉆機，在結構混凝土中鉆取芯樣，在此基礎上去測定混凝土的強度，這就是鉆芯法。這種方法的優勢在于直觀、可靠、精度比較高，有著比較廣泛的使用范圍。但是也存在有局限的地方：一是對于工程結構局部會造成損傷，受鉆芯到位置、數量等因素的影響；二是鉆芯機加工配套設備比較笨重，移動不便，造成測試的成本處于較高水平；三是孔洞需要進行修補，其難度比較大。這種檢測方法的適用范圍條件為強度不大于80MPa，在進行綜合檢測配合使用的時候，應該對于抗壓強度值進行修正。

四、結語

綜上所述，現階段適用于混凝土強度無損檢測過程中的技術還存在很多不完善的地方，無論是從理論體系構建還是從實踐經驗積累的角度來講，我們還需要積極去探索，爭取將更多、更精確的技術運用進去，以便實現混凝土強度無損檢測工作質量的提高，使其成為促進混凝土工程安全性評估工作朝著高效率方向發展的重要工具。

參考文獻：

[1]劉傳輝.談混凝土非破損檢測方法[J].上海建材，2010，（05）.

[2]佟成娥.超聲回彈綜合法在結構混凝土強度檢測中的應用[J].無損探傷，2008，（03）.endprint