大體積混凝土無損探傷技術(shù)

王浩宇

摘 要：本文詳細的介紹了大體積混凝土無損探傷技術(shù)的發(fā)展史，裂縫處理方面也做了具體研究。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；無損探傷；混凝土裂縫；超聲波探傷

一、大體積混凝土無損探傷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀前——20世紀開始前，許多硅酸鹽水泥是從歐洲進口到美國。用現(xiàn)在標準來說是非常粗的水泥，且具有高游離石灰含量。1900-1930——在世紀變換之時，所有混凝土壩的施工以大的速度發(fā)展。通過塔和斜槽澆注混凝土變得一般。在美國硅酸鹽水泥工業(yè)己完好建立，且水泥很少從歐洲進口。1930-1970——這是大體積混凝土快速發(fā)展的時期。混凝土典型地使用有吊車的大料斗，架空索道、軌道系統(tǒng)或它們的組合來澆注。工作度的改善是通過使用細分礦物外加劑（火山灰）、加氣和化學外加劑獲得。20世紀五十年代起減少混凝土拌合物水份、控制凝固和增強強度作用的外加劑開始被認識到是對大體積混凝土有益的材料。1970-目前——在這一時期，碾壓混凝土得到發(fā)展并是澆注混凝土的支配方法。化學外加劑的繼續(xù)發(fā)展使可以澆注非常大的水下澆注工程。我國自從1978年改革開放后，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，建筑業(yè)也取得了令人矚目的成就，高層、超高層建筑如雨后春筍般拔地而起，鱗次櫛比。以2008年竣工的上海環(huán)球金融中心（492米）、2011年的深圳京基大廈（439米）和1999年的上海金茂大廈（420.5米）為代表的超高層建筑，在施工過程中我國的混凝土結(jié)構(gòu)、預應力混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)設計理論與設計規(guī)范等技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，在此期間我國也逐漸成為工程大國。并且與此同時，我國又自主研發(fā)了一批新型高強度、高性能的建筑材料。比如說：輕型混凝土、高強度混凝土、高性能混凝土、約束混凝土等等。然而隨著大體積混凝土在工程中越來越廣泛的運用，大體積混凝土出現(xiàn)的問題也越來越凸顯。其中，混凝土裂縫就是最常見的質(zhì)量問題之一。于是怎樣檢查出大體積混凝土內(nèi)部是否出現(xiàn)裂縫、裂縫的類型及對裂縫做出評估和處理意見并且不破壞現(xiàn)有的大體積混凝土結(jié)構(gòu)就成為了首要待研究的課題。而檢測結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部出現(xiàn)的不良現(xiàn)象即為無損檢測。

二、大體積混凝土無損探傷

我國《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。水工建筑物里一般能夠常常見到大體積混凝土，類似混凝土重力壩，經(jīng)典工程為三峽大壩、葛洲壩、小浪底水庫等。混凝土量大、結(jié)構(gòu)厚實、工程條件復雜是大體積混凝土結(jié)構(gòu)的最大特征，其中大多數(shù)都是地下現(xiàn)澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。大體積混凝土施工技術(shù)要求高，如果水泥水化熱較大（預計超過25度）就會容易使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度變形。大體混凝土除了在最小斷面和內(nèi)外溫度具有一定的嚴格的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定的限制。因為隨著平面尺寸的增加，約束作用所產(chǎn)生的溫度力也隨之增加，如果采取溫度控制措施不恰當，使溫度應力超過了混凝土所能承受的拉力極限值，那么大體積混凝土就會有裂縫產(chǎn)生

三、無損探傷技術(shù)

（一）磁粉探傷技術(shù)

磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用，它利用了鋼鐵制品表面和近表面缺陷（如裂紋，夾渣，發(fā)紋等）磁導率和鋼鐵磁導率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場將發(fā)生崎變，形成部分磁通泄漏處工件表面產(chǎn)生了漏磁場，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積--磁痕，在適當?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實現(xiàn)了磁粉探傷。

在工業(yè)中，磁粉探傷可用來作最后的成品檢驗，以保證工件在經(jīng)過各道加工工序（如焊接、金屬熱處理、磨削）后，在表面上不產(chǎn)生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、鋼坯、鍛件、鑄件等的檢驗，以發(fā)現(xiàn)原來就存在的表面缺陷。鐵道、航空等運輸部門、冶煉、化工、動力和各種機械制造廠等，在設備定期檢修時對重要的鋼制零部件也常采用磁粉探傷，以發(fā)現(xiàn)使用中所產(chǎn)生的疲勞裂紋等缺陷，防止設備在繼續(xù)使用中發(fā)生災害性事故。

（二）熒光探傷技術(shù)

將溶有熒光染料的滲透劑滲入工件表面的微小裂紋中，清洗后涂吸附劑，使缺陷內(nèi)的熒光油液滲出表面，在紫外線燈照射下顯現(xiàn)黃綠色熒光斑點或條紋，從而發(fā)現(xiàn)和判斷缺陷。

熒光探傷燈能輻射出強烈的365.0納米波長紫外線，玻殼內(nèi)壁鍍有反射層，光線集中，可直接進行熒光探傷和熒光分析，產(chǎn)品廣泛用于飛機、鐵路、鍛造、冶金機械等行業(yè)，倍受贊譽。

（三）著色探傷技術(shù)

用著色劑涂在材料的表面，著色劑滲入受損部位。放置一段時間后將表面的著色劑沖洗掉。在已經(jīng)清洗干凈的表面涂上顯影劑，損傷部位由于著色劑滲入其中從而看得一清二楚。主要利用毛細現(xiàn)象使?jié)B透液滲入缺陷，經(jīng)清洗劑清洗使表面滲透液清除，而缺陷中的滲透液殘留，再利用顯像劑的毛細管作用吸附出缺陷中殘留的滲透液而達到檢驗缺陷的目的 。

適用于檢查致密性金屬材料（焊縫）、非金屬材料（玻璃、陶瓷、氟塑料）及制品表面開口性的缺陷（裂紋、氣孔等）。

（四）渦流探傷技術(shù)

用激磁線圈使導電構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構(gòu)件缺陷的有關(guān)信息。按探測線圈的形狀不同，可分為穿過式（用于線材、棒材和管材的檢測）、探頭式（用于構(gòu)件表面的局部檢測）和插入式（用于管孔的內(nèi)部檢測）三種。

由于試件形狀的不同，檢測部位的不同，所以檢驗線圈的形狀與接近試件的方式與不盡相同。為了適應各種檢測需要，人們設計了各種各樣的檢測線圈和渦流檢測儀器。但是它只適用于導電材料，包括鐵磁性和非鐵磁性金屬材料構(gòu)件的缺陷檢測。

（五）射線探傷技術(shù)

被測物體各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。當X射線或γ射線在穿透被檢物時，射線被吸收的程度也將不同。若將受到不同程度吸收的射線投射在X射線膠片上，經(jīng)顯影后可得到顯示物體厚度變化和內(nèi)部缺陷情況的照片（X射線底片），這種方法稱為X射線照相法。如用熒光屏代替膠片直接觀察被檢物體，稱為透視法。如用光敏元件逐點測定透過后的射線強度而加以記錄或顯示，則稱為儀器測定法。

射線探傷法已廣泛應用于焊縫和鑄件的內(nèi)部質(zhì)量檢驗，例如各種受壓容器、鍋爐、船體、輸油和輸氣管道等的焊縫，各種鑄鋼閥門、泵體、石油鉆探和化工、煉油設備中的受壓鑄件，精密鑄造的透平葉片，航空和汽車工業(yè)用的各種鋁鎂合金鑄件等。

（六）超聲波探傷技術(shù)

超聲波探傷是利用超聲能透入構(gòu)件的深處，并由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點來檢查構(gòu)件缺陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至構(gòu)件內(nèi)部，遇到缺陷與構(gòu)件底面時就分別發(fā)生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

由于能夠快速便捷、無損傷、精確地進行工件內(nèi)部多種缺陷的檢測、定位，并且超聲波探傷具有探測距離大，探傷裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現(xiàn)場探傷，檢測速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測費用較低，被檢測的構(gòu)件材料不限、大小不限等特點，所以它在工業(yè)、建筑業(yè)等各個領(lǐng)域都有運用。

四、結(jié)論及超聲波大體積無損探傷技術(shù)的展望

基于以上的介紹和分析可以看出超聲波無損探傷技術(shù)是目前最適合大體積混凝土裂縫的探傷、分析和評估的技術(shù)手段。但在此同時也可以看出雖然超聲波無損探傷技術(shù)在無損探傷技術(shù)的應用上有著自己大放光彩的一面，同樣也有著基于自身特點無法去觸及的部分。所以，在實際生產(chǎn)生活中應考慮把兩種或者以上不同的無損探傷技術(shù)綜合起來運用，取長補短、相互配合。只有這樣才能對大體積混凝土進行更加全面的裂縫檢測。開發(fā)復試無損探傷系統(tǒng)是世界范圍內(nèi)的無損探傷技術(shù)的發(fā)展趨勢。采用數(shù)據(jù)綜合技術(shù)通過對多種無損探傷技術(shù)所獲得的關(guān)于大體積混凝土裂縫信息的數(shù)據(jù)進行綜合分析，才能提高大體積混凝土內(nèi)部缺陷識別、評估的準確性和全面性。

參考文獻：

[1]韓素芳，耿維恕.《混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南》[M].化學工業(yè)出版社，2005：98-106.

[2]方仙梅.大體積混凝土裂縫的分析及防治[J].中國西部科技，2011

（10）：10.

[3]馮志賢.大體積混凝土裂縫控制與處理策略[J].江西建材，施工技術(shù)，2016，2.

[4]鐘寶其，鐘華.大體積混凝土裂縫處理記實[J].上海凱悅建設咨詢監(jiān)理有限公司，200063.

[5]袁勇.混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫控制[M].科學出版社，2003.