對路橋混凝土結構無損檢測的思考

摘 要：傳統的混凝土結構檢測方法多為有損檢測，會對結構本身造成一定的破壞，且檢測效率低下，難以滿足現代路橋工程對質量和安全的要求。無損檢測技術以其高效、準確、非破壞性的優勢，逐漸在路橋混凝土結構檢測領域占據重要地位。基于此，對路橋混凝土結構無損檢測進行分析，通過分析無損檢測技術的原理與分類，總結出無損檢測技術在路橋混凝土結構中的應用策略，以期為路橋混凝土結構的檢測提供參考。

關鍵詞：混凝土結果；無損檢測技術；應用

中圖分類號：TG1 " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2024）12-0090-03

0 引言

在路橋混凝土結構檢測中，無損檢測技術可以檢測表面和內部的質量、性能以及缺陷等，以此來確認路橋的質量。無損檢測常用到的方法包括回彈法和超聲波法，其在應用中還存在著一定的局限性，影響檢測質量。因此，本文旨對路橋混凝土結構無損檢測進行深入的分析和探討。

1 路橋混凝土結構的基本概述

在現代交通建設工程中，混凝土結構以其卓越的承載能力、耐久性和施工靈活性等特點，成為了路橋工程中不可或缺的重要組成部分。路橋工程中主要的材料就是混凝土，其具有良好的耐水性、耐腐蝕性，能夠抵御自然環境中的侵蝕作用，保證結構的長期穩定性。它可以通過模板澆筑成各種形狀和尺寸的結構，適應不同的地形和交通需求。通過鋼筋或其他增強材料對其進行加強，從而構成能夠承受車輛、人流等荷載的結構體系。

2 無損檢測技術在路橋混凝土結構中的應用

無損檢測技術是指在不損害被檢測物體內部結構和使用性能的前提下，通過物理或化學手段，對被檢測物體內部或表面的質量、性能、缺陷等進行檢查和測試的技術。在路橋混凝土結構中，無損檢測技術主要包括超聲波檢測、雷達檢測、電磁檢測、紅外熱像檢測等，從這4種檢測方式來深入探討無損檢測技術的應用。

2.1 超聲波檢測

2.1.1 超聲波檢測的原理

超聲波檢測是利用超聲波在混凝土中傳播的特性，通過測量超聲波的傳播速度、振幅衰減等參數，來評估混凝土結構的密實度、均勻性、缺陷等。其對材料內部的變化非常敏感，能夠檢測出微小的缺陷，檢測速度也非常快，可以大面積地對結構進行檢測，而且不會對被檢測物體造成任何損傷，是一種非破壞性的檢測方法[1]。超聲波是頻率高于20 000 Hz的聲波，通過分析超聲波的反射信號，可以精確地確定缺陷的位置。

2.1.2 超聲波檢測的應用

超聲波檢測常用來檢測質量、缺陷以及腐蝕。在質量檢測時，通過測量超聲波在混凝土中的傳播速度、振幅衰減等參數，可以評估混凝土的密實度、均勻性和缺陷情況。在缺陷檢測過程中，超聲波技術可以有效地檢測混凝土結構中的裂縫、空洞等缺陷，其通過分析超聲波信號的幅度和時間延遲，可以確定缺陷的位置、大小和性質。

在腐蝕檢測時，對于長期受到外界環境侵蝕的橋梁混凝土結構，超聲波技術可以檢測混凝土中的腐蝕程度和分布情況。如某路橋工程，2#橋墩是大體積結構混凝土，強度標號為C20。在對其混凝土結構進行檢測時，先采用鉆芯法對其強度進行檢測，然后進行了壓水實驗，發現了滲水現象，這意味著其存在著質量問題。采用超聲波檢測技術，利用其對檢測孔進行檢測，檢測孔深約為4 m，波速約為4 200～4 600 m/s，通過超聲檢測發現其4 400 m/s以下存在著缺陷。在對其進行CT成像掃描顯示，發現有兩條帶狀缺陷，兩個檢測孔之間是空心的，隨后對其進行了填補，有效保證了結構安全[2]。

2.1.3 超聲波檢測應用的局限性

超聲波檢測是一種高效、無損傷的材料檢測技術，在路橋混凝土結構檢測中具有重要的應用價值。然而，在實際應用中需要注意其局限性，超聲波在材料中的傳播速度、衰減等參數會受到材料性質、含水率等因素的影響。超聲波檢測要求被檢測物體表面平整、光滑，以便超聲波能夠順利傳播和反射，對表面要求比較高。超聲波檢測需要專業的設備和技術人員，對操作人員的技能和經驗要求較高，需要對其進行專業的培訓。

2.2 雷達檢測

2.2.1 雷達檢測的原理

雷達檢測是利用高頻電磁波在混凝土中的反射和透射特性，通過測量電磁波的反射時間、波形變化等參數，來探測混凝土結構內部的缺陷和裂縫。雷達接收的是目標對照射信號的二次反射波，因此其探測距離較遠，預警時間較長。雷達偵察只接收外界的輻射信號，因此具有良好的隱蔽性和安全性[3]。雷達偵察所獲取的信息直接來源于雷達的發射信號，受其他環節影響少，信噪比高，因此信息的準確性較高，特別適用于檢測混凝土結構內部的空洞、裂縫等缺陷，且對混凝土材料的性質依賴性較小。

2.2.2 雷達檢測的應用

雷達檢測能夠深入橋梁內部，通過高頻陣列天線收集密集的地下數據，精準識別隱藏在混凝土層下的結構缺陷，如裂縫、空洞等。該技術還能夠清晰展示鋼筋的排布深度與間距情況，甚至精確查找到橋梁箱梁內部的空腔體結構，對評估橋梁的結構完整性和防水性能至關重要。

在橋梁建設前，地質雷達可以幫助檢測建設地點地下的隱患，如斷層、洞穴、冰蝕、軟土等，從而選擇合適的橋梁建設方案，避免因地下隱患導致的工程事故。通過對材料的電磁波反射特征的分析，可以判斷材料中的缺陷、空隙以及其他問題，提前發現潛在的安全隱患，還可用于測量橋梁的撓度和位移，以評估橋梁在運營過程中的穩定性和安全性。

2.2.3 雷達檢測應用的局限性

雷達檢測在路橋混凝土結構檢測中發揮著重要作用，但也存在一定的局限性。解讀雷達檢測數據需要豐富的經驗和專業知識，不同人員對數據的理解和分析可能存在差異，因此對檢測人員專業素養要求高[4]。

在多層結構、不規則形狀或多種材料組合的部位，信號可能會相互干擾，導致對缺陷或內部狀況的判斷變得困難，復雜結構解讀困難。設備的精度、分辨率等性能指標可能存在限制，無法完全滿足某些對檢測要求極高的情況。對于某些細微的裂縫或早期劣化跡象，雷達檢測可能不夠敏感，容易出現漏檢的情況，檢測成本也比較高。

2.3 電磁檢測

2.3.1 電磁檢測的原理

電磁檢測是利用電磁場在混凝土中的傳播和分布特性，通過測量混凝土表面的電位差、電阻率等參數，來評估混凝土結構的性能和質量。在電磁檢測中，常用的電磁參數有電場強度、磁場強度、電磁波的頻率和相位等，通過測量這些參數的變化，可以推斷目標物體的性質、形狀、位置等信息。

電磁檢測主要基于電磁感應原理，當檢測儀器如電磁感應儀的探頭靠近混凝土結構時，探頭內部的感應線圈會發射電磁波并在混凝土表面產生感應電流。這個感應電流會在混凝土內部傳播，并在遇到缺陷時產生反射或透射現象，通過檢測這些反射或透射信號，可以分析出混凝土內部的結構特征和缺陷情況。電磁檢測不僅對于較厚壁的目標物體，如30 mm壁厚范圍內，可以同時檢測內外壁缺陷，還可以大面積的進行任務檢測，實現了缺陷的初步量化。

2.3.2 電磁檢測的應用

電磁檢測技術可以通過測量混凝土中鋼筋的電磁感應信號來確定鋼筋的位置和直徑，以此來保證混凝土結構的承載能力，維護其安全。鋼筋保護層是防止鋼筋銹蝕的重要措施，電磁檢測技術可以通過測量鋼筋與混凝土表面之間的距離來確定鋼筋保護層的厚度，從而評估混凝土結構的耐久性。

電磁檢測技術可以檢測出混凝土中的裂縫、空洞等缺陷，通過測量電磁波在混凝土中的傳播速度和衰減情況，可以分析出混凝土內部的缺陷位置和大小，以便于及時采取修復措施。電磁檢測技術還可以通過測量微波在混凝土中的傳播速度和反射強度來評估混凝土的含水率和密度，以此來保證混凝土的質量和強度。

2.3.3 電磁檢測應用的局限性

雖然電磁檢測在路橋混凝土結構檢測中具有廣泛的應用前景，但也具備一定的局限性。電磁檢測對于某些非導電性材料的檢測效果可能不佳，對于深層混凝土結構的檢測，可能需要配合其他檢測方法以提高準確性。對于開裂很窄的裂紋，尤其是閉合型裂紋，檢測效果可能不佳。

2.4 紅外熱像檢測

2.4.1 紅外熱像檢測的原理

紅外熱像檢測是利用紅外熱成像技術，通過測量混凝土結構表面的溫度分布，來評估混凝土結構的性能和質量。其紅外熱像檢測是一種非接觸式測試設備，使用紅外輻射來檢測物體表面的溫度分布，無需對結構造成物理接觸或損傷[5]。其還可以快速掃描大面積區域，即時顯示溫度圖像，提高檢測效率。紅外熱像圖以圖像形式直觀地顯示溫度分布，便于檢測人員快速識別和評估問題，可視化程度比較高，適用于檢測混凝土結構的裂縫、滲漏等缺陷。

2.4.2 紅外熱像檢測的應用

混凝土結構中的裂縫和缺陷通常會引起局部溫度變化，紅外熱像儀可以快速準確地發現這些區域的溫度異常，幫助識別潛在的裂縫、空隙或其他缺陷。通過及早發現這些問題，采取必要的維修措施，可確保混凝土結構的健康和安全。混凝土結構中的溫度分布不均可能意味著結構問題，例如材料密度不均或內部損壞，紅外熱像儀提供整體表面溫度分布圖像，幫助檢測人員準確地識別這些異常情況。某些混凝土結構問題可能在外部不可見，但會導致局部溫度異常，紅外熱像儀可以定位這些隱藏的問題，如滲水或隱藏的缺陷。紅外熱像儀可用于在不同時間點測試相同的混凝土結構，以監測溫度變化，這有助于識別隨時間推移可能發生的變化，如泄漏或材料老化等。

2.4.3 紅外熱像檢測應用的局限性

紅外熱像檢測在路橋混凝土結構中的應用，為檢測人員提供了一種非接觸、高效率且直觀的溫度分布檢測手段，通過檢測溫度異常，可以及早發現潛在的問題，確保混凝土結構的健康和安全。然而，其也存在著局限性，如受環境溫度、風速和濕度等外部因素的影響可能影響紅外熱像儀的檢測結果[6]。紅外熱像檢測主要檢測物體表面的溫度分布，對于深層混凝土結構的問題，可能需要結合其他檢測方法進行綜合評估，因此深度檢測受限。紅外熱像圖的解釋和評估需要專業知識和經驗，操作人員需要經過適當的培訓和經驗積累，來解釋準確性。

3 對無損檢測技術在路橋混凝土結構檢測中應用展望

近年來，隨著科學技術的不斷進步，無損檢測技術也在不斷發展和創新，如基于激光技術的無損檢測、基于聲發射技術的無損檢測等，新的無損檢測方法和技術不斷涌現。利用機器學習算法對無損檢測數據進行處理和分析，可實現無損檢測技術的智能化、自動化，以此來提高檢測的準確性和效率[7]。

盡管無損檢測技術在路橋混凝土結構領域具有廣闊的應用前景，但目前仍面臨一些挑戰和問題需要解決。首先，無損檢測技術的檢測精度和可靠性受到多種因素的影響，如混凝土材料的性質、結構形狀、環境因素等。其次，無損檢測技術的成本較高，對于一些小型工程來說可能難以承受。最后，無損檢測技術的操作人員需要具備專業的知識和技能，培訓成本較高。

無損檢測技術的發展方向將是提高檢測精度和可靠性、降低檢測成本、實現智能化和自動化等方面，通過改進無損檢測設備和算法、優化無損檢測工藝流程、推廣無損檢測技術應用等方式來實現[8]。

4 結束語

無損檢測技術在路橋混凝土結構領域具有廣泛的應用前景和重要的實用價值，其主要包括超聲檢測、雷達檢測、紅外熱像檢測、電磁檢測等，通過采用合適的無損檢測技術和方法，可以實現對路橋混凝土結構的質量、缺陷和耐久性等方面的全面評估和監測，為工程質量控制和維修加固提供科學依據。在檢測過程中，每一種無損檢測方式都有自己的優勢和局限性，需要結合路橋工程的實際情況采用合適的無損檢測方式，以此來保證檢測質量。隨著科學技術的不斷進步和創新，無損檢測技術將在路橋混凝土結構領域發揮更加重要的作用。

參考文獻

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