混凝土無損檢測技術(shù)研究

陳建亮 魏玉升

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，建筑工程也被大量興建， 結(jié)構(gòu)型式也越來越復(fù)雜， 對工程質(zhì)量要求也越來越高， 但在混凝土結(jié)構(gòu)中常因設(shè)計、施工管理或環(huán)境等因素， 產(chǎn)生這樣那樣的混凝土缺陷，這些缺陷的存在對結(jié)構(gòu)的完整性、力學(xué)性能和耐久性能都會產(chǎn)生不同程度的影響， 因此采用有效的非破損檢測方法，在不破壞結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)上檢測出混凝土表面缺陷及內(nèi)部缺陷是非常必要的。

關(guān)鍵詞：混凝土；無損檢測；缺陷

1 混凝土無損檢測簡介

混凝土無損檢測是指在不破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用聲、光、熱、電、磁、和射線等方法，測定與混凝土力學(xué)性能有關(guān)的物理量，在混凝土結(jié)構(gòu)的原位上對混凝土的強度以及缺陷等進(jìn)行直接的定量和定性的檢測。無損檢測具有三層意義，分別為無損評價、無損檢查、無損檢測。混凝土無損檢測方法與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗方法相比，通常具有不影響原結(jié)構(gòu)性能；通常可以實現(xiàn)非接觸檢測；可以獲得常規(guī)檢測能得到的某些結(jié)果，但精確度欠高：可重復(fù)檢測等特點。

混凝土結(jié)構(gòu)材料性能的離散性、實際建筑物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及施工工藝的差異性等原因，混凝土在工程實際中仍普遍存在裂縫、表層缺損、內(nèi)在缺陷等這樣那樣的缺陷。工程中混凝土主要的缺陷有裂縫、表層缺損、規(guī)格不對、內(nèi)部缺陷等。要合理進(jìn)行相關(guān)缺陷檢測工作。

2 常用的混凝土無損檢測方法

2.1 超聲波檢測法

超聲檢測法就是通過超聲波在混凝土傳播的性質(zhì)，分析超聲波在遇到缺陷后與沒遇到缺陷時的情況非破壞性地利探測材料或構(gòu)件內(nèi)部或表面的缺陷（ 如裂紋、氣泡、夾渣等） 的大小、形狀和分布狀況及測定材料性質(zhì)。在無損檢測中，超聲波檢測是目前應(yīng)用最廣，使用最方便的。這主要是因為超聲波具有以下幾個特性：

（1）束射特性，超聲波波長較短，指向較好，可以使超聲能量可以向一個特定方向集中，而不會輕易發(fā)散，這樣有利于缺陷的定位。

（2）反射特性。超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時，遇到異質(zhì)界面時會產(chǎn)生反射、透射或折射，這些現(xiàn)象主要由入射角度和不同介質(zhì)的聲學(xué)特性決定，利用這一性質(zhì)，可以確定構(gòu)件中損傷有無。

（3）傳播特性。超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時，質(zhì)點振動位移小、振速高，其聲壓和聲強、聲壓大于可聞聲波，使得超聲檢測具有很大的可檢測范圍。

（4）波型轉(zhuǎn)換特性。超聲波在異質(zhì)界面上進(jìn)行反射、透射或折射時可能會發(fā)生波型轉(zhuǎn)換。通過波型轉(zhuǎn)換的分析也可以分析出結(jié)構(gòu)缺陷。

2.2 聲發(fā)射檢測法

結(jié)構(gòu)或組成結(jié)構(gòu)的材料受外力或內(nèi)力作用發(fā)生變形或斷裂時，會以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射原理。采用聲發(fā)射診斷法能對活動性缺陷進(jìn)行動態(tài)檢測。聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波經(jīng)過聲發(fā)射探頭的探測，可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓蠼?jīng)過進(jìn)一步處理，可以得到關(guān)于聲發(fā)射的一些特征參數(shù)，最后通過對這些參數(shù)進(jìn)行分析即可推測出材料內(nèi)部聲發(fā)射源的位置或特征。為了確定結(jié)構(gòu)損傷的具體位置，需要對聲發(fā)射源進(jìn)行定位，根據(jù)到達(dá)時差來進(jìn)行源定位。

2.3 基于振動的無損檢測

試驗?zāi)B(tài)分析技術(shù)就是通過對被測結(jié)構(gòu)施以某種激勵，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的振動響應(yīng)，繼而通過測振儀器直接量測出激勵力與系統(tǒng)振動的響應(yīng)，然后再經(jīng)過數(shù)字信號分析得到系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，再根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的變化判斷有無損傷。結(jié)構(gòu)中特定部分的質(zhì)量或剛度的損失就會引起相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)變化，基于振動的檢測就是通過對比變化了的模態(tài)參數(shù)來確定損傷有無、損傷程度以及位置的。

基于結(jié)構(gòu)振動的損傷檢測的基本問題就是如何從給定的結(jié)構(gòu)動力特性的測量中確定損傷的出現(xiàn)、位置和程度。從損傷結(jié)構(gòu)得到的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性參數(shù)，如固有頻率、振型均可以與未損傷結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)質(zhì)量矩陣和剛度矩陣相關(guān)聯(lián)，通過比較原結(jié)構(gòu)與損傷結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)即可得到你想要的。

2.4 紅外檢測法

紅外技術(shù)在結(jié)構(gòu)損傷檢測中的主要應(yīng)用是因損傷而導(dǎo)致的溫度變化進(jìn)行檢測。紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，與紅外探測材料、紅外探測器的發(fā)展密切相關(guān)。由于物體向外輻射紅外線，通過紅外熱成像技術(shù)我們可以把它顯現(xiàn)出來。

在房屋建筑的無損檢測中，紅外熱像法可用于以下方面的檢測：①外墻飾面層空鼓的檢測；②墻體滲漏的檢測；③外墻保溫隔熱性能的檢測。

2.5 電磁波檢測技術(shù)

射線同樣是一種電磁波。射線無損檢測也是以電磁場和電磁波為理論基礎(chǔ)的。射線檢測是通過射線穿透被測物體，而射線在穿透過程中會發(fā)生衰減，混凝土內(nèi)部組分復(fù)雜，這樣會因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同使射線的衰減程度不同，能過探測射線通過混凝土結(jié)構(gòu)后的剩余強度，可以分析混凝土內(nèi)部的情況，如果內(nèi)部存在缺陷，像超聲波一樣，射線通過時也會發(fā)生一些變化，能過檢測出這些變化，我們可以檢測出混凝土內(nèi)部缺陷的位置及形狀大小。用于無損檢測的射線主要有X射線和?射線。由于使用射線時對防護(hù)要求比較嚴(yán)格，目前我國還不太常用這種方法。

3 結(jié)論

混凝土無損檢測是指在不破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用聲、光、熱、電、磁、和射線等方法，測定與混凝土力學(xué)性能有關(guān)的物理量，在混凝土結(jié)構(gòu)的原位上對混凝土的強度以及缺陷等進(jìn)行直接的定量和定性的檢測。與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗方法相比，通常具有不影響原結(jié)構(gòu)性能；實現(xiàn)非接觸檢測；可重復(fù)檢測但精確度不高等特點。

參考文獻(xiàn)：

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