無損檢測技術在混凝土結構工程質量檢測中的運用

王立虎

（阜南縣建設工程質量安全監督站，安徽阜南 236300）

0 引言

混凝土結構主要包括鋼筋混凝土結構、素混凝土結構與預應力混凝土結構，是工程主要結構形式。該結構承載能力突出，但是質量控制難度較高。無損技術通過電、磁、光、聲、熱、射線等多種方法對混凝土性能進行檢測，確定混凝土內部缺陷狀態及結構力學性能，本文對其應用方法進行詳細論述。

1 無損檢測技術應用優勢

在混凝土結構工程質量檢測中應用無損技術的優勢有：①確保設備與構件的完整性，應用該檢測技術不會破壞已有結構或擴大損壞面積；②可快速檢測出構件缺陷，通過對試驗樣品的質量檢測主要參考產品生產工藝與性能標準，確保進場構件符合質量要求[1]；③降低成本，混凝土結構鋼筋焊接時，對邊焊接、邊進行檢測，若發現問題及時解決，避免問題構件使用的后續問題，減少資金或人力資源浪費。

2 無損檢測技術的應用

2.1 檢測混凝土強度

應用超聲回彈無損檢測技術明確混凝土結構表面強度，但若結構層較厚，則無法準確檢測。為此，聯合應用超聲無損檢測與超聲回彈技術，確保檢測結果客觀準確。在檢測過程中，可通過主頻變換、超聲波振幅變化、傳播速度等信息對混凝土結構狀態進行判斷。若結構內部存在缺陷，則超聲波傳播速度信息異常，依此確定補救方案。

2.2 檢測混凝土缺陷及結構厚度

應用沖擊回波法對混凝土結構內部缺陷與結構厚度進行檢測，作用原理為：測試結構表面沖擊荷載產生的低頻應力波，確定結構內部情況。檢測時先用小鋼球反復敲擊結構表層，沖擊荷載形成瞬時應力脈沖，產生的P 波與S 波順著半球波陣面傳播至結構內部，產生的R 波順著結構表面進行傳播[2]。當傳播時遇到波阻抗不同的介質界面就會發生反射甚至繞射傳播，介質不同其阻抗系數不同，應力波反射有所差異，應力波在不同界面來回反射發生瞬態共振，根據應力波可明確位移變化，位移傳感器接受信號經過轉化變為頻譜圖，依此分析結構內部缺陷深度和結構厚度。沖擊回波法無損檢測原理如圖1 所示。

圖1 沖擊回波法無損檢測原理

2.3 檢測混凝土質量

檢測混凝土質量多使用紅外成像法，參照混凝土內部熱量與熱流，對混凝土質量進行分析判斷[3]。若被測物體內部有缺陷，則熱傳導狀況異常，結構表面溫度傳導異常，通過對異常圖像的對比分析可知混凝土結構異常類型及具體位置。

3 實例探究

為探究養護方式對常溫施工混凝土與冬季施工混凝土強度增長的具體影響，針對某工程在不同養護方式下常溫施工混凝土試驗剪力墻與冬施施工混凝土試驗剪力墻進行監測，采用沖擊回波法，對養護齡期分別為7d、14d、28d 的試驗剪力墻進行監測，獲取混凝土結構內部應力波的傳播波速。該試驗項目中冬季施工混凝土設計強度為C40，常溫施工混凝土設計強度為C30，混凝土剪力墻為L 型，墻體厚度為20cm、高度為160cm。

表1 常溫施工混凝土剪力墻抗壓強度

3.1 計算原理

對不同養護方式下不同齡期的混凝土剪力墻應力波波速值進行測試，按照如下公式測算不同齡期時混凝土剪力墻抗壓強度數值。

y=0.13182×1.00144x

式中：y—應力波波速推算混凝土強度；

x—混凝土內部應力波波速。

3.2 檢測方案

本次檢測設置了6 組混凝土剪力墻，在達到測試齡期后實施沖擊回波法無損檢測，測算結構內部應力波傳播速度，按照上述公式計算得出混凝土抗壓強度。然后在混凝土內取芯，在實驗室內測試實際抗壓強度，對兩項數值進行比較分析。

對已達測試齡期的混凝土剪力墻的沖擊回波法測試區進行劃分，每個剪力墻測量設置8 個測區，共計16；取每個測區波速值平均值，剔除波速異常值后計算出平均值。

3.3 測試結果

3.3.1 冬季施工混凝土強度測試結果

經檢測可知在混凝土冬季施工中，達到7d 養護齡期后波速法推算所得強度值與取芯強度偏差為15%。隨著混凝土結構強度的不斷提高，波速法推算得出的抗壓強度值與取芯強度值差異越小。由混凝土剪力墻14d 波速推算強度與取芯強度可知，波速法推算所得混凝土強度與取芯強度偏移率小于10%。6 組試驗墻體波速法推算強度值平均偏移率為6.3%，與7d 齡期試驗結果相較更小。由此得出結論：混凝土強度越高，波速值測算混凝土強度準確率越高。

混凝土剪力墻達28d 標準養護齡期后，對波速推算強度與取芯強度數據進行比較可知，波速法推算強度可基本反饋混凝土抗壓強度實際水平。該齡期下波速法推算混凝土抗壓強度值與取芯強度值相較，平均偏移率為1.6%。隨著養護時間的延長，波速法推算混凝土強度與取芯強度值偏移率趨于穩定。常溫施工條件下混凝土養護齡期達28d，則二者誤差小于5%，由此確定無損檢測結果準確。

對冬季施工中三個齡期下混凝土剪力墻對波速推算抗壓強度數值與實際取芯抗壓強度數值進行比較分析發現，隨著養護時間的增加，混凝土結構強度增長速率較慢，波速法推算結果也會受經強度增長的影響，當混凝土強度值低于設計值，則波速法推算結果誤差較大。隨著養護齡期的增長，混凝土抗壓強度穩定，則沖擊回波法檢測所得抗壓強度數據較為準確。由此判斷沖擊回波法檢測冬季施工混凝土結構抗壓強度應在養護齡期達28d 后實施。

3.3.2 常溫施工混凝土強度測試結果

與上述檢測方案相同，結果如表1。常溫施工條件下，混凝土早期強度增長速率快，由檢測結果可知試驗剪力墻取芯強度在達7d 后期抗壓強度值接近設計強度值。

4 結語

綜上所述，在混凝土結構工程質量檢測中應用無損檢測技術可準確測量結構強度、質量缺陷等，有效解決傳統檢測工作存在的誤差大、受限多等問題，促進檢測工作的規范化發展。需注意的是，在實際檢測時需根據實際情況合理選擇無損檢測技術，確保檢測結果全面、客觀。