淺談高速公路混凝土結(jié)構無損檢測技術的應用與展望

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)構無損檢測技術，主要是指在不破壞混凝土結(jié)構及外觀條件下，進行直接定量、定性檢測，其中包含了混凝土結(jié)構強度、內(nèi)部缺陷等方面。混凝土無損檢測技術的應用，可以在工程建設期以及運營期，實現(xiàn)對同一構件多次重復性的跟蹤檢測，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的應用產(chǎn)生較大影響。

1 混凝土結(jié)構無損檢測檢測技術應用現(xiàn)狀

（1）回彈法。回彈法使用的儀器為回彈儀，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尺上指示出回彈數(shù)值。回彈值的大小取決于與沖擊能量有關的回彈能量，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)關系，以回彈值來推定混凝土的抗壓強度。回彈法只能對7～1000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)構或構件的檢測，這便限制了回彈法的應用范圍。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。混凝土內(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，在檢測前應收集各種可能產(chǎn)生影響的相關信息，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)構混凝土的實際質(zhì)量等優(yōu)點。在高速公路工程應用為，當對某一混凝土結(jié)構抗壓強度有懷疑，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，當遇到存在電性差異的目標體，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)便可推斷混凝土構件中目標體的空間位置、結(jié)構、電性及幾何形態(tài)，從而達到對混凝土構件的檢測。目前在高速公路中主要應用在隧道混凝土襯砌結(jié)構厚度、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、準確率高等優(yōu)點。

（5）彈性波法。彈性波作為應力波的一種，擾動或外力作用引起的應力和應變在彈性介質(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。當某處物質(zhì)粒子離開平衡位置，即發(fā)生應變時，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用在基樁樁身完整性檢測和預應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)構無損檢測技術發(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)構無損檢測技術來說，單個檢測方法均存在一定的局限性，例如：回彈法只能反應混凝土表層的硬度，超聲法只能反應構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)構中物體電磁感應強度的影響，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，進而有效提升技術精準性。

2.2 強化檢測理論與實際工程關聯(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，對無損檢測技術的使用產(chǎn)生重大影響；同時我國的無損檢測技術起步較晚，一直處于引進國外先進技術和摸索、完善過程中，實際應用效果還有待提升。在萬物互聯(lián)的今天，一項無損檢測技術的正確應用，也應介入混凝土構件生產(chǎn)的全過程中，充分采集基礎數(shù)據(jù)，從而對混凝土結(jié)構的質(zhì)量進行準確檢測。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)構無損檢測技術在高速公路工程的應用現(xiàn)狀及發(fā)展的相關分析，不難發(fā)現(xiàn)，雖然無損檢測技術具備速度快、對結(jié)構無損傷等優(yōu)勢，但在其檢測精度、應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。