混凝土工程無損檢測實訓教學設計與實踐

王茹，范偉麗，陳淑萍

(河南水利與環境職業學院，河南 鄭州 450008)

0 引言

20世紀80年代初以來，中國大力發展交通、水利、城市建設等行業的大型基礎工程設施建設，包括房建、高速公路、城市道路及機場工程、隧道工程、水壩及堤防工程等。如此多的基礎工程及房建工程，大多采用鋼筋混凝土結構，施工質量的優劣與人們的生活息息相關，工程建設質量作為被關注的熱點話題，也成為各相關部門的重點檢查對象，使得工程質量檢測人員供不應求，為適應市場需求，職業院校迫切需要有針對性的工程檢測專業的課程教學，培養掌握必備的專業理論知識，了解現行行業規范，掌握建筑材料的試驗與檢驗的方法、檢測設備的操作與軟件分析，工程質量的檢查與評定辦法、工程質量檢測等多方面的基本理論與實踐技能，為工程建設單位及檢測機構培養高技能人才。

因此，作為工科職業院校，急需在水利工程專業與土木工程專業課程中設置工程質量檢測課程，在培養學生職業能力，提高學生的實踐能力方面應更加注重實訓教學的設計與實踐。由于工程質量無損檢測在工科類院校的實習實訓課程中研究較少，文章以鋼筋混凝土無損檢測教學為例進行教學設計與實訓模型的研究。

1 開展無損檢測實訓教學的必要性

混凝土是大型工程建筑物的主要結構材料之一，由于受原材料來源、配合比設計、施工質量、澆筑過程的振搗、養護等諸多因素影響，混凝土在澆筑后的質量很難保證，蜂窩麻面、空洞、裂縫、夾雜異物、斷層等缺陷時常出現，這就需要一種不破損混凝土的檢測方法，來判斷混凝土施工質量是否滿足設計要求。目前混凝土無損檢測的方法主要有回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、鉆芯法(局部破損)、拔出法、探地雷達法、電磁波法、沖擊回波法等。這些無損檢測技術通過在結構物上測試，從而推定混凝土強度或缺陷以及鋼筋位置，可對混凝土構件進行反復測試，它既適用于鋼筋混凝土工程建設過程中的質量檢測評定，又適用于工程竣工驗收和建筑物使用期間工程安全鑒定的評定。

河南水利與環境職業學院于建校起，就開展了建筑材料實驗課程，針對原材料及混凝土半成品實驗方法進行實訓教學，但至今尚無混凝土工程結構檢測相關課程，無損檢測作為常規混凝土工程實體結構質量檢測手段，學生們得不到有效的系統的實訓指導。為響應2019年初國務院關于職業教育改革實施方案關于打造一批高水平實訓基地的要求，在領導和同事們的支持下，實訓中心開始了混凝土工程無損檢測實訓課程的建設。

2 無損檢測實訓教學設計

2.1 模型混凝土構件設計

依據檢測專業人才培養目標、職業院校畢業生的規格與質量標準，通過對工程檢測行業的工作領域、工作任務、工作過程以及職業需求分析，按照職業能力形成的邏輯關系，以檢測工作過程中所涉及的工作內容為導向構建的檢測專業課程實訓教學，以水利、建筑、交通水運行業規范及國標為教學依據，通過制作混凝土無損檢測實訓模型，模擬施工過程中混凝土內部的鋼筋布置和各類缺陷(空洞、漏振、異物、裂縫等)設計，綜合考慮混凝土模型的尺寸、參數和試驗場地的情況，試驗設計帶有各類缺陷的混凝土構件及鋼筋不同布置的模型，以供學生實訓課堂訓練。嚴格按照檢測規范及檢測設備操作步驟進行實訓教學，對混凝土模型進行檢測評定。混凝土模型的成型方式采用人工攪拌，機械振搗成型，澆筑成型完畢后進行室外灑水覆膜養護。

2.2 混凝土強度檢測

混凝土強度檢測方法為回彈法、超聲回彈綜合法、鉆芯法。采用回彈法，應執行SL 352-2006和JGJ/T 23-2011的規定；采用超聲回彈綜合法，應執行CECS 02-2005的規定；采用鉆芯法，應執行CECS 03：2007和SL 352-2006的規定。

設計C25、C40兩種強度模型混凝土構件，設計坍落度為75～90 mm。其中，標號為C25、C40混凝土強度模型各兩塊，構件尺寸為500 mm×500 mm×1 500 mm。另制作供鉆芯法檢測混凝土強度的混凝土板兩塊。構件尺寸為1 000 mm×1 000 mm×200 mm。

2.3 混凝土缺陷檢測

混凝土缺陷檢測方法為：超聲法，沖擊回波法、探地雷達法。執行GB/T50784-2013、SL 713-2015、CECS21：2000、JGJ/T 411-2017、JGJ/T 456-2019的規定。

混凝土缺陷類型主要包括裂縫、不密實區、低強度區、空洞區、異物區，模型中模擬混凝土裂縫，內部空洞、漏振導致的混凝土低強度等缺陷，另制作一個同尺寸無缺陷混凝土標準塊，模型如圖1所示。

學生釆用非金屬超聲檢測儀對所實訓混凝土模型進行實測,獲得混凝土的聲速、波幅和波形的信息，以推斷和檢查混凝土結構內部的空洞、裂縫及其他缺陷的位置等，增強學生的動手實踐能力。

(a)混凝土裂縫模型圖模型圖

(b)混凝土漏振缺陷模型圖

2.4 混凝土內鋼筋檢測

混凝土中鋼筋數量、間距和保護層厚度：采用電磁感應法或探地雷達法，應執行SL 713-2015或JGJ/T 152-2008、JGJ/T 456-2019的規定。

在鋼筋混凝土結構中，鋼筋位置、間距、直徑、保護層厚度等是否符合設計要求，決定了建筑物的安全性和耐久性。因此，在施工驗收時檢測建筑物的鋼筋參數至關重要。其中，鋼筋位置、間 距、直徑和保護層厚度一般采用鋼筋探測儀或雷達儀進行檢測；鋼筋銹蝕狀況一般采用鋼筋銹蝕測試儀檢測。為了更好地檢測鋼筋的位置和間距，制作了鋼筋模型試件：將PVC管插入混凝土模型中，可以將不同直徑的鋼筋插入不同保護層厚度的PVC管內，便于對學生儀器操作進行測試考評。

在模型內不同保護層高度位置共埋設了4根PVC管，相鄰兩根PVC管的間距為200 mm，埋深深度分別為40、60、80和100 mm。如圖2所示。

圖2 混凝土中鋼筋檢測模型圖

3 實訓教學如何開展

針對工程質量檢測員崗位，設立混凝土無損檢測專業課程，旨在培養學生工程現場質量檢測能力，為工程專業學生從事工程質量檢測類崗位服務。本課程的任務是培養學生能運用現行檢測標準分析問題，獨立完成混凝土無損檢測的操作，能對檢測數據進行處理，能對混凝土質量合格與否做出正確判定，掌握實驗檢測委托流程，實驗檢測方法，會編寫檢測報告。

授課過程從基礎理論知識開始，然后實訓操作，逐步過渡到綜合性、實踐性項目化教學。項目化教學流程如下：

①老師命題，指導老師結合自己橫向或縱向課題，模擬某工程擬定某項檢測任務；②學生分組設計檢測方案，老師審查檢測方案并進行修訂；③學生開展實訓檢測，采集數據；④數據計算，判定結果，并編寫檢測報告；⑤老師審閱檢測報告并評價；⑥完善課程體系。

實訓教學課程評價標準：實施實訓任務分項考評制度，強調檢測實訓操作過程得分，課程評價總分以每次實訓課程得分匯總所得，通過明確各實訓任務的重要性，從而綜合獲得學生整體學習效果評價。

4 結論

無損檢測技術作為混凝土領域一種不損害其性能的檢測技術，被廣泛應用于工程質量評定中，對于工程專業的課程開展來講十分必要。在具體教學實施的過程中要從實踐出發，將現行的國家標準、行業檢測規范及先進的檢測設備操作應用到教學當中，但無損檢測技術種類繁多，使用條件、檢測原理不同，且檢測精度尚需完善。在今后發展中，職業院校在混凝土無損檢測授課時，必須理論聯系實際，提高檢測的精度，增加實訓課程學時學分比重，培養出更多無損檢測技術人才，更好地為社會服務。