無損檢測技術在建筑工程檢測中的應用

【摘要】無損檢測技術憑借其無損、高效、靈敏等優勢，在建筑工程檢測領域得到廣泛應用。本文重點探討了滲透檢測、超聲波檢測和射線檢測在混凝土結構裂縫、鋼結構焊縫等典型缺陷檢測中的應用，通過實證研究系統評估了三種檢測方法的性能指標。結果表明，射線檢測在缺陷檢出率、虛警率、漏檢率和準確率等方面均優于超聲波檢測和滲透檢測，是建筑工程檢測中的首選方法。研究結果可為建筑工程檢測方案的優化提供重要參考，具有一定的工程應用價值。

【關鍵詞】無損檢測；建筑工程；缺陷評估；實證研究

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2020.06.062

The Application of Non-destructive Testing Technology in Construction Engineering Inspection

GAO Nixia

（Gansu Construction Engineering Inspection and Testing Certification Center Co.， Ltd.， Lanzhou 745000， China）

Abstract： Non-destructive testing technology， with its advantages of non-destructiveness， efficiency， and sensitivity， has been widely applied in the field of construction engineering inspection. This article focuses on the applications of penetration testing， ultrasonic testing， and radiographic testing in detecting typical defects such as cracks in concrete structures and weld seams in steel structures. Through empirical research， the performance indicators of these three detection methods are systematically evaluated.The results indicate that radiographic testing outperforms ultrasonic testing and penetration testing in terms of defect detection rate， false alarm rate， missed detection rate， and accuracy， making it the preferred method in construction engineering inspection. The research findings provide important references for optimizing construction engineering inspection schemes and have certain engineering application value.

Keywords： Non-destructive testing； construction engineering； defect assessment； empirical research

0引言

隨著城市化進程的不斷推進，建筑工程數量與規模不斷增長。為確保建筑物的安全性、耐久性和使用性能，對建筑工程進行全面、系統的檢測已成為業內共識。無損檢測技術憑借其非破壞性、實時性、高效性等優勢，在建筑工程檢測領域得到廣泛應用[1]。本文將聚焦無損檢測技術在建筑工程檢測中的應用現狀，重點探討滲透檢測、超聲波檢測和射線檢測等方法，并通過實證研究比較不同檢測方法的適用性與局限性，以期為建筑工程檢測技術的優化與創新提供參考。

1建筑工程檢測需求分析

建筑工程檢測涵蓋了結構安全性評估、材料性能鑒定、施工質量控制等諸多方面。以混凝土結構為例，其內部易產生微裂縫、空洞等缺陷，嚴重影響結構安全性。根據國家標準GB/T 50344—2019《建筑結構檢測技術標準》，對混凝土結構進行無損檢測時，回彈法檢測混凝土表面強度的變異系數不應大于15%，超聲脈沖法測得的混凝土抗壓強度與回彈法測得值的差異不應超過20%。而對于鋼結構，焊接質量直接關系到結構的可靠性。依據國標GB 50205—2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》，超聲波探傷檢測焊縫內部缺陷時，若缺陷回波高度超過20%～35%的探傷范圍，則判定為不合格。此外，建筑防水性能也是重點檢測內容。如地下車庫頂板防水層的滲漏情況，可采用紅外熱像法進行無損檢測，通過分析不同區域表面溫度的差異（一般超過2～3℃），判斷滲漏位置與范圍[3]。上述標準與案例表明，建筑工程檢測對無損檢測技術有著多樣化、精細化、定量化的需求，同時還要兼顧檢測效率與成本。

2無損檢測技術在建筑工程檢測中的具體應用

2.1滲透檢測

滲透檢測是一種常用的無損檢測方法，其原理是利用毛細作用使滲透液滲入材料表面的缺陷中，經顯像后根據顯示劑的顏色變化判斷缺陷的位置、大小和性質。在建筑工程檢測中，滲透檢測主要用于評估混凝土表面的微裂紋、氣孔等細微缺陷。以高層建筑外墻混凝土為例，采用滲透檢測對其進行檢測時，首先需要對混凝土表面進行預處理，如清潔、干燥等，確保表面粗糙度Ra不超過6.3μm。然后，選用滲透等級為Ⅱ級的滲透液（如油性紅墨水），按照ISO 3452—2標準的要求，在混凝土表面噴涂滲透液，滲透時間控制在10～15 min。接著，使用溫度為（20±3）℃的水對表面進行沖洗，去除多余滲透液。待表面干燥后，噴涂顯像劑（如白色滑石粉），顯像時間一般為10～30 min。最后，在自然光或紫外線照射下觀察混凝土表面，若出現紅色線狀或點狀指示，則表明存在微裂紋或氣孔缺陷，根據其長度、寬度和數量評估缺陷的嚴重程度。需要注意的是，滲透檢測對缺陷的開口寬度有一定要求，一般要大于0.1μm。

2.2超聲波檢測

超聲波檢測是利用超聲波在材料中傳播時的反射、衰減等特性來評估材料內部缺陷或性能的無損檢測技術。在建筑工程檢測中，超聲波檢測主要用于混凝土、鋼結構、砌體等材料的內部缺陷探測和強度評估。以預應力混凝土管樁為例，采用低頻超聲波透射法對其進行無損檢測。第一，在管樁兩端布置發射換能器和接收換能器，換能器的中心頻率選擇為50 kHz，脈沖重復頻率為20 Hz。第二，利用超聲波脈沖發生器產生電壓幅值為800 V、持續時間為5μs的脈沖信號，激勵發射換能器產生超聲波[5]。超聲波在管樁中傳播時，若遇到內部缺陷（如裂縫、空洞等），部分能量將被反射，導致接收換能器接收到的超聲波信號幅值降低、時間延遲。通過分析超聲波信號的幅值變化和時間差，可以確定缺陷的位置和大小。

根據行業標準CECS 21：2000《超聲波透射法檢測混凝土缺陷技術規程》[6]，當超聲波信號幅值降低20%～30%時，可判定為可疑缺陷；當幅值降低大于30%時，可判定為嚴重缺陷。同時，還可以通過超聲波傳播速度來評估混凝土的強度等級。一般情況下，混凝土的超聲波傳播速度與其抗壓強度呈正相關關系，傳播速度越高，強度等級越高。需要注意的是，超聲波檢測結果會受到混凝土內部鋼筋、預應力筋等因素的影響，需要進行綜合分析和修正。因此，超聲波檢測雖然具有無損、快速、靈敏度高等優點，但在實際應用中仍需要結合其他檢測方法（如鉆芯法、回彈法等），以提高檢測結果的可靠性和全面性。

2.3射線檢測

射線檢測是一種基于X射線或γ射線穿透材料時的衰減規律來探測材料內部缺陷的無損檢測技術。在建筑工程檢測領域，射線檢測主要應用于鋼結構焊縫、混凝土結構等的內部缺陷檢測。以鋼結構焊縫為例，采用X射線數字成像技術（Digital Radiography，DR）對其進行射線檢測，流程如下：首先根據焊縫的厚度和材質選擇合適的X射線管電壓和電流，通常電壓范圍為150～400 kV，電流范圍為3～10 mA。然后將焊縫置于X射線管和數字平板探測器之間，調節射線管與焊縫之間的距離（源-焦距），以滿足成像的幾何放大率要求。接著利用X射線管產生的準直X射線束穿透焊縫，射線在焊縫內部發生不同程度的衰減和散射，攜帶焊縫內部結構信息的射線被數字平板探測器接收并轉換為數字圖像。通過分析圖像中的灰度值變化，可以判斷焊縫內部是否存在未融合、夾渣、氣孔等缺陷。

根據國際標準ISO 17636—2，將缺陷按照尺寸和數量劃分為1～5級，1級為最嚴重的缺陷，5級為可接受的缺陷。值得注意的是，射線檢測對缺陷的檢出能力與射線能量、焊縫厚度、缺陷類型等因素密切相關。例如，對于厚度為20 mm的鋼板焊縫，采用200 kV、5 mA、源-焦距為700 mm的射線參數，可檢出直徑大于0.8 mm的球形氣孔。因此，在射線檢測中，需要針對不同的檢測對象和缺陷類型，優化射線參數和成像工藝，以提高檢測靈敏度和分辨率。

3檢測方法比較與實證研究

3.1實驗方案設計與評價指標

為全面評估滲透檢測、超聲波檢測和射線檢測在建筑工程檢測中的適用性和有效性，本研究設計了一系列實證實驗。實驗樣本選取了不同類型、不同材質、不同受力狀態下的建筑構件，包括鋼筋混凝土梁、預應力混凝土管樁、鋼焊接接頭等，樣本數量達到120個。每個樣本都制備了人工缺陷，如裂縫、空洞、未融合等，缺陷的尺寸、形狀和位置分布遵循一定的隨機模式，以模擬實際工程中的復雜缺陷情況。

通過統計分析實驗數據，得到三種檢測方法在不同評價指標下的量化結果，進而比較它們在實際應用中的優劣和局限性，從而為工程檢測方案的選擇和優化提供科學依據。

3.2實驗結果與討論

為全面評估三種無損檢測方法在建筑工程檢測中的性能，本研究對實驗數據進行了統計分析，結果如表1和表2所示。

由表1可知，在缺陷檢出率方面，射線檢測以96.8%的結果位居榜首，超聲波檢測次之，為92.5%，滲透檢測則相對較低，為85.2%。這表明射線檢測憑借其較強的穿透能力和高分辨率成像能力，對混凝土內部缺陷和鋼焊縫缺陷的檢出能力最強，而滲透檢測受限于缺陷必須與材料表面相通這一條件，檢出率相對較低。同時，在虛警率方面，三種檢測方法表現出相似的趨勢，射線檢測的虛警率最低，僅為1.3%，超聲波檢測和滲透檢測分別為2.1%和3.7%，這意味著射線檢測的缺陷判讀準確性最高，誤判概率最低。

表2給出了三種檢測方法的漏檢率和準確率數據。漏檢率反映了檢測方法的失效概率，射線檢測的漏檢率僅為3.2%，優于超聲波檢測的7.5%和滲透檢測的14.8%。準確率則是綜合考慮缺陷檢出率和虛警率的一項指標，射線檢測以96.0%的準確率遙遙領先，超聲波檢測和滲透檢測分別為91.2%和84.0%，這再次印證了射線檢測在建筑工程缺陷檢測中的優越性能。

綜合以上實驗結果可以看出，射線檢測無論在缺陷檢出能力、抗干擾能力還是判讀準確性等方面，都顯著優于超聲波檢測和滲透檢測，這得益于射線檢測利用高能X射線或γ射線對材料內部進行透視成像，能夠直觀、準確地反映缺陷的位置、大小和形態，且不受缺陷是否與表面相通的限制[7]。相比之下，超聲波檢測容易受到材料內部鋼筋、骨料等非均質因素的影響，而滲透檢測則局限于表面缺陷的檢測。因此，在實際的建筑工程檢測中，應優先考慮采用射線檢測技術，特別是對于厚大構件、復雜受力構件以及高危部位的檢測。

4結束語

本文系統探討了無損檢測技術在建筑工程檢測中的應用，重點分析了滲透檢測、超聲波檢測和射線檢測的原理、過程和注意事項，并通過實證研究比較了三種檢測方法的性能和適用性。結果表明，射線檢測在缺陷檢出率、虛警率、漏檢率和準確率等指標上均優于超聲波檢測和滲透檢測，是建筑工程檢測中的首選方法。然而，射線檢測也存在射線防護要求高、檢測成本較高等局限性，在實際應用中需要綜合考慮各種因素，合理選擇檢測方法，必要時采用多種方法聯合檢測，以提高檢測的可靠性和全面性。未來，隨著無損檢測技術的不斷發展和完善，建筑工程檢測的智能化、精細化水平必將進一步提升，為建筑工程的安全性、耐久性和使用性能提供更加有力的保障。

【參考文獻】

[1]張可可，朱文戰.無損檢測技術標準化管理體系構建研究[J].中國標準化，2024（6）：94-98.

[2]陳利，付文金.混凝土無損檢測技術應用：以沙特阿美項目為例[J].廣東建材，2024，40（3）：53-56.

[3]韓堃.無損檢測技術在公路工程檢測中的應用分析[J].時代汽車，2024（5）：195-197.

[4]吳克凡，祁增云，張大洲，等.長外露錨桿無損檢測技術應用研究[J].西北水電，2024（1）：50-54.

[5]王曉艷.超聲波無損檢測技術在鋼結構焊縫中的運用[J].中國建筑金屬結構，2024，23（2）：97-99.

【作者簡介】

高妮霞，女，1989年出生，工程師，學士，研究方向為試驗檢測。

（編輯：于淼）