探討高速公路用水泥混凝土構(gòu)件的無損檢測現(xiàn)狀和展望

徐有文（南平高速建設(shè)有限公司　福建南平　353000）

探討高速公路用水泥混凝土構(gòu)件的無損檢測現(xiàn)狀和展望

徐有文
（南平高速建設(shè)有限公司福建南平353000）

公路建設(shè)是我國交通體系的承載[1～2]，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到關(guān)鍵作用，隨著運輸業(yè)的不斷發(fā)展，對公路建設(shè)質(zhì)量的要求也越來越高，若公路出現(xiàn)質(zhì)量問題，人民的安危和國家的經(jīng)濟(jì)都會受到損害，所以公路無損檢測尤為重要，本文通過對無損檢測法的介紹，分析了無損檢測的現(xiàn)狀和對今后檢測技術(shù)的展望。

高速公路；無損檢測；現(xiàn)狀

公路建設(shè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展中至關(guān)重要的一環(huán)，怎樣快速檢測出公路水泥混凝土構(gòu)件中存在的問題一直是科研人員研究的重點，該檢測能在不損壞公路的基礎(chǔ)上對水泥混凝土構(gòu)件的質(zhì)量和性能進(jìn)行快速檢測，在公路建設(shè)中被廣泛運用，對我國的公路建設(shè)的完善起到了重要作用。

1　無損檢測的原理

無損檢測是在不損壞構(gòu)件的受力和受用性能的基礎(chǔ)上，通過檢測構(gòu)件的參數(shù)對構(gòu)件的內(nèi)部情況進(jìn)行綜合的評價，包括構(gòu)件的耐久性、受力性等。從而對公路的適用性、安全性和可靠性作出整體分析。它包含了材料學(xué)、物理學(xué)、現(xiàn)代檢測技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等各門復(fù)雜的科學(xué)知識，相較于以往的檢測方法，它不會損壞構(gòu)件的受力性和使用功能，便捷度高，能提供精確的檢測數(shù)據(jù)，對構(gòu)件內(nèi)部和外部的質(zhì)量問題進(jìn)行全面探測，有效的對成品建筑進(jìn)行檢測和鑒定，常見的無損檢測有如下幾種：圖像、頻譜、超聲波等。

2　水泥混凝土構(gòu)件的無損檢測方法

2.1混凝土含水量的檢查

檢測混凝土質(zhì)量主要指標(biāo)是強(qiáng)度和耐久性，通過檢測新澆混凝土的含水量能進(jìn)行有效判斷，采用高速中子r射線60Co將置于配送管中的同為素雷達(dá)進(jìn)行連續(xù)質(zhì)量監(jiān)控式的濕度鑒別[3～4]，這種檢測方式的誤差幾乎為0且穩(wěn)定性強(qiáng)。

對水泥混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度檢測可以利用回彈儀測得水泥的反彈硬度，第一次檢測時可以把樣品作出圓柱體，根據(jù)表面硬度則可推求混凝土的抗壓強(qiáng)度，計算出反彈硬度的基準(zhǔn)值，做好記錄作為以后對公路檢測的依據(jù)。

2.2檢測水泥混凝土構(gòu)件施工后的品質(zhì)

這項檢查通常運用電磁感應(yīng)法和電磁波雷達(dá)法，電磁感應(yīng)法的探測深度為100mm，通常鋼筋檢測儀所顯示的鋼筋骨架的深度比實際要淺，在綁扎鋼筋時候需要進(jìn)行調(diào)整，保證水泥使用的穩(wěn)定性。

電磁波雷達(dá)通過測定到大蓋板的反面和中面帶鋼筋的邊沿，對目標(biāo)蓋板不足的部分不適用，同時，不能光靠標(biāo)準(zhǔn)圖像波形作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，否則容易對雙層配筋下層鋼筋的位置產(chǎn)生誤判。

2.3水泥漿的管理

在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，為了避免出現(xiàn)水泥漿填充不當(dāng)?shù)膯栴}，加入樹脂利用樹脂硬化和水泥附著為一體，在水泥加入后，要嚴(yán)格控制好溫度，防止因溫度過高導(dǎo)致樹脂過早硬化，出現(xiàn)“熱硬化型樹脂”情況。在這個過程中對樹脂的硬化狀態(tài)進(jìn)行檢測顯得尤為重要，可利用樹脂硬化前和硬化后絕緣性能的差異作為檢測指標(biāo)，采用絕緣抗阻測定法，同時在加工時，盡量采用耐高溫的“濕氣硬化型樹脂”。

3　無損檢測方法的實際運用

3.1放射線透照法的使用

放射線透照法又名膠片法或照相法，是水泥混凝土構(gòu)件中常見的檢測方法，適合用于任何材料，將缺陷水泥通過直觀圖像反映出來，對構(gòu)件尺寸的定量也比較精確，也有利于長期保存。但該方法對構(gòu)件氣孔、夾渣的檢出率較高，若構(gòu)件出現(xiàn)未熔合類裂紋，則容易出現(xiàn)漏檢情況，對厚度較大的工件也不適用，從經(jīng)濟(jì)角度上考慮，該方法的成本高，耗時長，會對使用者產(chǎn)生輻射，使用之前必須做好特殊防護(hù)。

3.2超聲波檢測

利用超聲波在介質(zhì)傳播時會產(chǎn)生衰減，遇到界面會產(chǎn)生發(fā)射這一原理來對構(gòu)件的缺陷進(jìn)行檢測。該方法有如下幾個特點：①超聲波指向性準(zhǔn)確，頻率越高指向越精準(zhǔn)；②傳播能力強(qiáng)，對各種材料具有較強(qiáng)的穿透力；④超聲波擁有阻抗、衰減、散射等特性，為全面的檢測提供了豐富的信息，是超聲波被廣泛運用的條件。

超聲波不僅可以檢測構(gòu)件內(nèi)部的裂紋也可以檢測焊縫內(nèi)表面的裂紋，對壓力容器鍛件和高壓螺栓的裂紋也有良好的檢測效果。該方法使用成本低，儀器輕便小巧適合隨身攜帶，對人體沒有傷害，但該方法只適用于檢測幾何形狀比較簡單的工件，對缺陷的定量特征體現(xiàn)不明顯。

3.3電磁波雷達(dá)的檢測

電磁波在直線中可以以一定的直線傳播，在不同的介質(zhì)中發(fā)射性質(zhì)不同，適用于路面加強(qiáng)的施工，如在高架路或橋面挖削時要避免內(nèi)腔破損，要先在空地放置電磁波雷達(dá)進(jìn)行探測，大約每隔1m配置一處，能清楚的探測到下部空缺，同時也能準(zhǔn)確判斷前面部分和主路面的鋪路情況。電磁波雷達(dá)在使用時要有如下幾個特征：①電磁波經(jīng)過水泥構(gòu)件內(nèi)部會衰減，隨頻率的變化而變化，要根據(jù)探測對象的深度調(diào)整好探測頻率。②注意電磁波在水泥構(gòu)件中的傳播速度，通常水泥構(gòu)件的含水量越大電導(dǎo)率也大，為了保證檢測深度的精確性，可利用鉆孔調(diào)查法及時對電導(dǎo)率進(jìn)行校正。若鋼筋混凝土制板底面有缺陷，則會造成電磁波無法穿透出現(xiàn)隨機(jī)反射。

3.4紅外線方法的使用

水泥構(gòu)件有缺陷的部位相較于其他部位來說含有空氣，所以熱傳導(dǎo)率相較于其他地方要低，會產(chǎn)生溫差。通過紅外線對物體表面的溫度進(jìn)行檢測變很容易發(fā)現(xiàn)水泥構(gòu)件的缺陷部位，在使用時有如下特征：①當(dāng)陽光譜線在短波長的范圍內(nèi)，紅外線受二氧化碳的影響最大，若在中波長的范圍內(nèi)，受水蒸氣分子影響最大，在室外檢測時候，選取長波段的效果最好，因為該波段收到水蒸氣和二氧化碳的影響最小。②構(gòu)件缺陷處的溫度會隨著環(huán)境和氣象條件的變化而變化，表面溫度的穩(wěn)定性沒有健全部位好，會產(chǎn)生晝夜溫差，對紅外線的檢測造成一定影響。④若在檢測時候收到臟東西或其他異物時，會對熱傳導(dǎo)檢測有一定干擾，出現(xiàn)類似斑馬紋之類的形狀，所以在檢測溫度出現(xiàn)異常時，要排除是否有臟東西的干擾。

3.5沖擊彈性波的檢測

將由敲擊產(chǎn)生的彈性波傳入水泥構(gòu)件內(nèi)部，根據(jù)反射波或透過波的振幅或頻率判斷水泥混凝土構(gòu)件是否存在缺陷。常用于檢測樁基，使用時有如下幾個特點：①不能直接反映有關(guān)樁基支持力的信息。②對微小的裂紋容易漏檢，只能發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷信息和水泥混凝土的密實度情況。④樁基的鋼筋長度=t/2*v，t是沖擊彈性波的傳播時間，v是振動波在被檢測樁基的傳播速度，傳播的速度隨樁基品質(zhì)的不同而發(fā)生變化，根據(jù)地基的強(qiáng)度差還伴隨反射回波的產(chǎn)生。

根據(jù)敲擊法，若混凝土背面出現(xiàn)空洞時，在界面的發(fā)射率幾乎為100%，相較于沒有空洞的部位的反射能量增加，由此有可以判斷空洞的具體位置。采用敲擊法要注意如下問題：①需要配合使用傳感器和錘子找出最佳震動變化，適用的構(gòu)件厚度范圍在0.1～1.0m。②錘子自身的共振次數(shù)對沖擊波的震動頻率有很大影響，所在在檢測時不要忽略了對錘子的選擇，否則對水泥構(gòu)件的厚度就有誤判的可能性。

4　無損檢測技術(shù)的應(yīng)用情況

4.1路面破損的檢測

該檢測主要運用于公路養(yǎng)護(hù)和路面情況的調(diào)查上，傳統(tǒng)的檢測是利用照相和攝像技術(shù)對路面的破損情況進(jìn)行適時獲取，通過圖像處理對破損情況進(jìn)行定量分析，但這種方法耗時長且效率低，如今已經(jīng)很少被使用。如今采用遙感技術(shù)在公路沿線進(jìn)行拍攝，利用計算機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，節(jié)省了人工勞動力，同時也提高了勞動效率。

4.2路面抗壓力的檢測

路面的承載力有兩個檢測指標(biāo)公路路面的彎沉和彎沉盆，國際常見的彎沉檢測設(shè)備是落錘式彎沉儀，其原理是利用液壓系統(tǒng)的提升并釋放載荷塊對路面加以沖擊性荷載，落錘的重量荷錘頭起落的高度決定了沖擊荷載的大小，通過傳感器對荷載時承及彎沉盆的動態(tài)。該方法在我國處于初級的應(yīng)用階段，有些常用材料和軟件離國際水平還是有一段距離。

5　對無損檢測技術(shù)的展望

運輸行業(yè)的蓬勃發(fā)展，令公路的使用時間越來越長，會加快路面的惡化情況，由于路面的前期惡化尚不明顯，當(dāng)受到的損害經(jīng)過時間的積累暴露出來后，已經(jīng)到了惡化的后期，采用無損檢測技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)路面的早期惡化問題，并適時的對路面進(jìn)行追蹤檢測并加以分析，方便科研人員更好的了解公路惡化的規(guī)律，為公路的養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。在公路改建中，利用無損檢測技術(shù)可以準(zhǔn)確的計算出路面的剩余強(qiáng)度，為制定合理的施工方案提供依據(jù)，降低工程造價的成本，保證公路施工安全的同時也提高了經(jīng)濟(jì)效益。

6　結(jié)束語

綜上所述，隨著無損檢測技術(shù)在公路工程中被廣泛的運用，其重要性不容忽視。它對公路建設(shè)有很高的指導(dǎo)價值，對公路網(wǎng)的管理和養(yǎng)護(hù)工作給提供了有利依據(jù)，保證公路施工工程的質(zhì)量，提高了建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)了我國公路事業(yè)的不斷發(fā)展。

[1]張獻(xiàn)民，王建華.公路工程瞬態(tài)激振無損檢測技術(shù)[J].土木工程學(xué)報，2003，36（10）：105～110.

[2]朱希安，苑守成.探地雷達(dá)在公路質(zhì)量無損檢測中的應(yīng)用研究[J].煤田地質(zhì)與勘探，2002，30（5）：47～51.

[3]黃光明.探地雷達(dá)在隧道襯砌及公路無損檢測中的應(yīng)用研究[J].能源與環(huán)境，2013，25（4）：101～103.

[4]梁金純.公路橋梁結(jié)構(gòu)無損檢測與評估的試驗研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2013，3（12）：186，187.

U415

A

1673-0038（2015）06-0149-02

2015-1-25

徐有文（1965-），男，工程師，本科，從事高速公路質(zhì)檢工作。