摘 要：無損檢測技術是一種在不破壞被檢測對象的前提下，利用物理手段揭示其內部或表面缺陷和性能的技術，具有操作簡便、檢測速度快、檢測范圍廣、檢測結果直觀等優點。基于此，介紹無損檢測技術在建設工程質量檢測中的應用領域、方法和案例，主要包括無損檢測技術在混凝土結構、鋼筋結構和橋梁結構等建設工程中的應用領域，以及超聲波法、電磁法、紅外熱像法和X射線法等常用的無損檢測方法。以某高速公路橋梁工程為例，分析無損檢測技術在施工和運營過程中的應用效果和價值，旨在為建設工程質量檢測提供參考和借鑒。

關鍵詞：無損檢測；建設工程；質量分析

中圖分類號：TU712.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）12-0086-03

0 引言

建設工程質量檢測是保證工程安全和延長使用壽命的重要手段，也是工程質量管理的基礎和核心。傳統的建設工程質量檢測方法通常需要破壞或切割被檢測對象，不僅費時費力，還會影響結構的完整性和性能。近年來，無損檢測技術作為一種在不破壞被檢測對象的前提下，利用物理手段揭示其內部或表面缺陷和性能的技術，越來越受到工程行業的重視。

無損檢測技術具有操作簡便、檢測速度快、檢測范圍廣、檢測結果直觀等優點，可以有效地評估建設工程的安全性、耐久性和可靠性，為工程的設計、施工、維護和管理提供科學依據。本文主要介紹了無損檢測技術在建設工程中的應用領域、方法和案例，旨在為建設工程質量檢測提供參考和借鑒。

1 無損檢測技術的應用領域對象

1.1 混凝土結構

混凝土結構是由混凝土和鋼筋組成的工程結構，它具有良好的耐久性、抗震性和經濟性，廣泛應用于建筑、橋梁、隧道、水利等領域。混凝土結構的質量檢測是保證工程安全和延長使用壽命的重要手段。無損檢測技術是一種在不破壞被檢測結構的前提下，利用聲、光、電、磁和射線等物理方法，揭示混凝土結構內部或表面存在的缺陷和性能的技術[1]。無損檢測技術具有操作簡便、檢測速度快、檢測范圍廣、檢測結果直觀等優點，是目前混凝土結構質量檢測的主要方法之一。無損檢測技術在混凝土結構中的應用主要包括以下4個方面。

1.1.1 混凝土強度檢測

混凝土強度是反映混凝土結構質量和性能的重要指標，常用的無損檢測方法有回彈法、超聲波法、超聲回彈綜合法、鉆芯法和拔出法等。這些方法根據混凝土的表面硬度、聲速、回彈值等物理量，推算混凝土的抗壓強度，或者通過鉆取芯樣進行直接測試。不同的方法有不同的適用范圍和精度，一般需要根據工程實際情況選擇合適的方法或綜合使用多種方法。

1.1.2 混凝土缺陷檢測

混凝土缺陷是指混凝土結構內部或表面存在的裂縫、空洞、蜂窩、疏松、腐蝕等不良現象，它們會影響混凝土結構的強度、剛度和耐久性，甚至導致結構失效。常用的無損檢測方法有射線法、電磁法、紅外熱像法、脈沖回波法等。這些方法利用射線、電磁波、紅外線或聲波在穿過混凝土時的衰減或反射特性，探測混凝土內部或表面的缺陷位置和形態，并通過圖像或信號分析評價缺陷的嚴重程度。

1.1.3 鋼筋銹蝕檢測

鋼筋銹蝕是指鋼筋在混凝土中受到氧化還原反應或電化學腐蝕而產生的銹斑或銹層，它會導致鋼筋截面積減小、粘結性能下降和應力集中，影響混凝土結構的承載力和延性。常用的無損檢測方法有半電池法、電位法、電阻率法等。這些方法利用鋼筋與外界電極之間的電位差或電阻率變化，判斷鋼筋是否存在銹蝕，并評估銹蝕程度[2]。

1.1.4 預應力損失檢測

預應力是指在混凝土結構中施加一定的預先拉力，使其在受到荷載作用時仍能保持一定的拉力狀態，從而提高混凝土結構的承載力和抗裂性能。預應力損失是指在施加預應力后，混凝土的徐變、收縮、溫度變化等原因而逐漸降低的現象，它會影響混凝土結構的性能和安全性。

常用的無損檢測方法有振動法、應變法、聲波法等，這些方法利用預應力對混凝土結構的振動頻率、應變分布或聲波傳播速度的影響，測量預應力的大小和分布，并評估預應力損失的原因和程度。

1.2 橋梁結構

橋梁結構是指橋梁的主要承重構件，如橋墩、橋臺、梁、板、拱等，以及連接這些構件的節點、支座、伸縮縫等。橋梁結構的類型和形式有很多，主要取決于橋梁的跨度、載荷、地形、地質和材料等因素。常見的橋梁結構類型有梁式橋、拱式橋、索式橋和鋼架橋等。

無損檢測技術是一種在不破壞橋梁結構和性能的前提下，通過物理手段檢測橋梁內部缺陷和技術狀況的方法。無損檢測技術可以有效地評估橋梁結構的安全性、耐久性和可靠性，為橋梁的設計、施工、維護和管理提供科學依據。無損檢測技術的應用領域包括以下4種。

1.2.1 橋梁結構的強度檢測

可通過回彈法、超聲回彈綜合法等方法，測定混凝土或鋼筋混凝土結構的強度，評估結構的承載能力和抗裂性能。

1.2.2 橋梁結構的內部缺陷檢測

可通過超聲波法、電磁法、紅外熱像法、X射線法等方法，探測混凝土或鋼筋混凝土結構內部是否存在孔洞、裂縫、蜂窩、空鼓、鋼筋銹蝕等缺陷，判斷結構的完整性和耐久性[3]。

1.2.3 橋梁結構的動力特性檢測

可通過頻譜分析法、圖像分析法等方法，測定橋梁結構的自振頻率、振型、阻尼比等參數，反映結構的剛度、穩定性和疲勞性能。

1.2.4 橋梁結構的應變和位移檢測

可通過傳感器技術、探地雷達技術等方法，監測橋梁結構在荷載作用下的應變和位移變化，分析結構的應力分布和變形規律。

2 無損檢測技術的應用方法

2.1 超聲波法

超聲波法是一種利用超聲波在物質中傳播和反射的特性，檢測物質內部缺陷或測量物質厚度的無損檢測技術。超聲波法使用壓電效應，將高頻電脈沖轉換為超聲波，通過探頭發射到被檢測物體中。當超聲波遇到不同介質的界面時，會產生反射、折射和衍射等現象。通過接收和分析反射回來的超聲波信號，可以測量物體的厚度判斷物體內部是否存在缺陷。

超聲波法穿透能力強，可以檢測較大厚度范圍內的物體內部缺陷。其缺陷定位準確，可以測量缺陷的位置、大小和形狀。但也存在一些局限性。例如對缺陷的定性和定量分析仍需深入研究，缺陷的方向、形狀和位置對檢測結果有影響。對復雜形狀或不規則外形的物體進行超聲檢測有困難，需要特殊的探頭或耦合劑。

2.2 電磁法

電磁法是一種利用電磁感應原理進行無損檢測的方法，主要有以下3種應用方式。

2.2.1 渦流檢測

通過在被檢測工件內感生交變電流（渦流）來檢測導電材料的缺陷或性能。渦流檢測可以實現高速、高靈敏度、高分辨率的檢測，適用于金屬板、管、棒、線等形狀的工件。渦流檢測的缺點是受材料導電性、磁導率、幾何形狀等因素的影響，需要校準和標定，且深層缺陷難以檢出。

2.2.2 電磁超聲檢測

其通過電磁耦合方式激勵和接收超聲波，來檢測金屬構件表面和近表面的裂紋缺陷。電磁超聲檢測可以實現非接觸，不需要耦合劑，適于高溫檢測，容易激發各種超聲波形。電磁超聲檢測的缺點是換能效率低，探頭與工件間隙不能太大，且對非導電或非磁性材料不適用。

2.2.3 交流電磁場測量法

交流電磁場測量法在被檢測工件表面施加交流電磁場來產生裂紋敏感信號，然后通過特殊的傳感器來測量信號的幅度和相位，從而確定裂紋的位置、長度和深度。交流電磁場測量法具有非接觸、受工件表面影響小、可在水下或油中進行檢測等優點。交流電磁場測量法的缺點是對于深層或小尺寸的裂紋敏感性較低，且對于非鐵磁性材料的適用性有限。

2.3 紅外熱像法

紅外熱像法是一種利用紅外熱像儀檢測目標表面溫度分布的無損檢測方法，它可以反映出目標內部的結構和缺陷。

紅外熱像法在建設工程中的應用主要有以下4個方面：①建筑滲漏檢測。紅外熱像法可以檢測出建筑物的外墻、屋頂、地面等部位的滲水情況，通過比較滲水部位和正常部位的溫度差異，找出滲漏點的位置和范圍，為維修和防治提供依據。②白蟻防治。紅外熱像法可以探測出白蟻在建筑物內部的活動軌跡和蟻穴位置，通過分析白蟻產生的熱量和濕度對周圍環境的影響，判斷白蟻的危害程度和分布范圍，為滅蟻和防蟻提供參考。③空鼓及外墻飾面粘貼缺陷檢測。紅外熱像法可以檢測出建筑物外墻飾面層與基層之間的粘結缺陷，如空鼓、裂縫、脫落等，通過觀察飾面層表面的溫度分布和變化規律，判斷飾面層的質量和穩定性，為修復和改善提供依據。④建筑節能檢測。紅外熱像法可以檢測出建筑物外圍護結構的隔熱性能，如保溫材料、門窗、玻璃幕墻等部位的熱損失情況，通過分析外圍護結構內表面和外表面的溫度差異，評價建筑物的節能效果和能耗水平，為節能改造和優化提供參考。

2.4 X射線法

X射線法是一種利用X射線的穿透性和吸收性對物體內部進行無損檢測的方法。

X射線法的應用方法主要有以下4個方面：①X射線照相法。這是一種利用X射線感光膠片記錄物體內部缺陷的方法。該方法可以獲得高分辨率的圖像，但需要暗室操作和膠片存儲，且不能實時顯示結果。②X射線工業電視法。這是一種利用X射線圖像增強器將X射線轉換為可見光，并通過電視系統顯示在監視器上的方法。該方法可以實時觀察物體內部情況，但圖像質量較低，且受環境光干擾。③X射線數字成像法。這是一種利用X射線探測器將X射線轉換為數字信號，并通過計算機處理和顯示的方法。該方法可以提高圖像質量和檢測效率，且方便存儲和傳輸，是目前最先進的X射線檢測方法。④X射線計算機斷層成像法。這是一種利用多個角度的X射線投影重建物體內部三維結構的方法。該方法可以提供物體內部的層析圖像，且可以對不同材料進行區分，是一種高精度的X射線檢測方法。

3 無損檢測技術的建設工程應用案例

某高速公路橋梁是一座鋼筋混凝土梁式橋，跨度為100 m，設計壽命為50年。

3.1 案例應用的檢測技術

為了保證橋梁結構的安全性和耐久性，在施工和運營過程中，采用了以下4種無損檢測技術。

3.1.1 超聲波法

在施工階段，使用超聲波法對混凝土強度進行檢測，評估混凝土的質量和均勻性。在運營階段，使用超聲波法對橋梁結構的內部缺陷進行檢測，發現并定位裂縫、空洞、蜂窩等缺陷，評估缺陷的嚴重程度和影響范圍。

3.1.2 電磁法

在施工階段，使用電磁法對鋼筋的位置、數量、直徑和保護層厚度進行檢測，確認鋼筋的布置和質量符合設計要求。在運營階段，使用電磁法對鋼筋的銹蝕程度進行檢測，評估鋼筋的損失和強度下降。

3.1.3 紅外熱像法

在運營階段，使用紅外熱像法對橋梁結構的溫度分布進行監測，分析橋梁結構的熱損失和隔熱性能，評估橋梁結構的節能效果和能耗水平。

3.1.4 X射線法

在運營階段，使用X射線法對橋梁結構的三維結構進行斷層成像，重建橋梁結構的內部形態和材料分布，區分不同材料的密度和厚度，發現并定量分析深層或小尺寸的缺陷。

3.2 檢測結果

該橋梁工程采用了超聲波法、電磁法、紅外熱像法和X射線法進行無損檢測，得到了以下結果。

超聲波法檢測結果顯示，混凝土強度符合設計要求，平均抗壓強度為35 MPa，無明顯的強度不均勻現象。橋梁結構內部缺陷較少，僅在橋墩底部發現了一些小裂縫和空洞，最大裂縫寬度為0.5 mm，最大空洞直徑為10 mm，對結構安全性和耐久性影響不大。

電磁法檢測結果顯示，鋼筋的位置、數量、直徑和保護層厚度均符合設計要求，平均鋼筋直徑為16 mm，平均保護層厚度為40 mm。鋼筋的銹蝕程度較輕，僅在橋梁兩端的支座附近發現了一些銹斑，最大銹斑面積為5 cm2，對鋼筋的截面積和強度影響不大。

紅外熱像法檢測結果顯示，橋梁結構的溫度分布較為均勻，無明顯的熱損失或隔熱缺陷。橋梁結構的平均表面溫度為25℃，最高溫度為28℃，最低溫度為22℃。橋梁結構的節能效果和能耗水平較好。

X射線法檢測結果顯示，橋梁結構的三維結構清晰可見，無明顯的變形或位移。橋梁結構內部材料分布合理，無明顯的密度或厚度異常。橋梁結構內部深層或小尺寸的缺陷極少，僅在橋梁中部的一根鋼筋上發現了一個1 mm的劃痕。

該橋梁工程的無損檢測結果表明，橋梁結構的質量和性能良好，符合設計要求和規范標準，無需進行修復或改造。

4 結束語

本文介紹了無損檢測技術在建設工程質量檢測中的應用領域、方法和案例，并以某高速公路橋梁工程為例，介紹了在施工和運營過程中，采用了超聲波法、電磁法、紅外熱像法和X射線法等無損檢測技術，對橋梁結構的強度、內部缺陷、動力特性、應變和位移等進行了檢測和評估，為橋梁的設計、施工、維護和管理提供了科學依據，以期為建設工程質量檢測領域提供了一些有價值的參考和借鑒。

參考文獻

[1] 馬超.無損檢測技術在煤礦軸類零件中的應用探究[J].能源與節能，2022（11）：180-182.

[2] 潘楊.錨桿錨固質量無損檢測技術與應用[J].廣東建材，2022， 38（11）：49-50.

[3] 周建國.無損檢測技術在鋼結構橋梁焊縫檢測中的應用分析[J].科技資訊，2022，20（21）：67-70.

收稿日期：2023-09-06

作者簡介：張迪（1989—），女，山東濟南人，本科，工程師，研究方向：工程技術。