混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究

陳建亮 魏玉升

摘 要：近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑工程也被大量興建， 結(jié)構(gòu)型式也越來(lái)越復(fù)雜， 對(duì)工程質(zhì)量要求也越來(lái)越高， 但在混凝土結(jié)構(gòu)中常因設(shè)計(jì)、施工管理或環(huán)境等因素， 產(chǎn)生這樣那樣的混凝土缺陷，這些缺陷的存在對(duì)結(jié)構(gòu)的完整性、力學(xué)性能和耐久性能都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響， 因此采用有效的非破損檢測(cè)方法，在不破壞結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)上檢測(cè)出混凝土表面缺陷及內(nèi)部缺陷是非常必要的。

關(guān)鍵詞：混凝土；無(wú)損檢測(cè)；缺陷

1 混凝土無(wú)損檢測(cè)簡(jiǎn)介

混凝土無(wú)損檢測(cè)是指在不破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用聲、光、熱、電、磁、和射線等方法，測(cè)定與混凝土力學(xué)性能有關(guān)的物理量，在混凝土結(jié)構(gòu)的原位上對(duì)混凝土的強(qiáng)度以及缺陷等進(jìn)行直接的定量和定性的檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)具有三層意義，分別為無(wú)損評(píng)價(jià)、無(wú)損檢查、無(wú)損檢測(cè)?；炷翢o(wú)損檢測(cè)方法與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗(yàn)方法相比，通常具有不影響原結(jié)構(gòu)性能；通?？梢詫?shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)；可以獲得常規(guī)檢測(cè)能得到的某些結(jié)果，但精確度欠高：可重復(fù)檢測(cè)等特點(diǎn)。

混凝土結(jié)構(gòu)材料性能的離散性、實(shí)際建筑物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及施工工藝的差異性等原因，混凝土在工程實(shí)際中仍普遍存在裂縫、表層缺損、內(nèi)在缺陷等這樣那樣的缺陷。工程中混凝土主要的缺陷有裂縫、表層缺損、規(guī)格不對(duì)、內(nèi)部缺陷等。要合理進(jìn)行相關(guān)缺陷檢測(cè)工作。

2 常用的混凝土無(wú)損檢測(cè)方法

2.1 超聲波檢測(cè)法

超聲檢測(cè)法就是通過(guò)超聲波在混凝土傳播的性質(zhì)，分析超聲波在遇到缺陷后與沒(méi)遇到缺陷時(shí)的情況非破壞性地利探測(cè)材料或構(gòu)件內(nèi)部或表面的缺陷（ 如裂紋、氣泡、夾渣等） 的大小、形狀和分布狀況及測(cè)定材料性質(zhì)。在無(wú)損檢測(cè)中，超聲波檢測(cè)是目前應(yīng)用最廣，使用最方便的。這主要是因?yàn)槌暡ň哂幸韵聨讉€(gè)特性：

（1）束射特性，超聲波波長(zhǎng)較短，指向較好，可以使超聲能量可以向一個(gè)特定方向集中，而不會(huì)輕易發(fā)散，這樣有利于缺陷的定位。

（2）反射特性。超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到異質(zhì)界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射、透射或折射，這些現(xiàn)象主要由入射角度和不同介質(zhì)的聲學(xué)特性決定，利用這一性質(zhì)，可以確定構(gòu)件中損傷有無(wú)。

（3）傳播特性。超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移小、振速高，其聲壓和聲強(qiáng)、聲壓大于可聞聲波，使得超聲檢測(cè)具有很大的可檢測(cè)范圍。

（4）波型轉(zhuǎn)換特性。超聲波在異質(zhì)界面上進(jìn)行反射、透射或折射時(shí)可能會(huì)發(fā)生波型轉(zhuǎn)換。通過(guò)波型轉(zhuǎn)換的分析也可以分析出結(jié)構(gòu)缺陷。

2.2 聲發(fā)射檢測(cè)法

結(jié)構(gòu)或組成結(jié)構(gòu)的材料受外力或內(nèi)力作用發(fā)生變形或斷裂時(shí)，會(huì)以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射原理。采用聲發(fā)射診斷法能對(duì)活動(dòng)性缺陷進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波經(jīng)過(guò)聲發(fā)射探頭的探測(cè)，可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理，可以得到關(guān)于聲發(fā)射的一些特征參數(shù)，最后通過(guò)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析即可推測(cè)出材料內(nèi)部聲發(fā)射源的位置或特征。為了確定結(jié)構(gòu)損傷的具體位置，需要對(duì)聲發(fā)射源進(jìn)行定位，根據(jù)到達(dá)時(shí)差來(lái)進(jìn)行源定位。

2.3 基于振動(dòng)的無(wú)損檢測(cè)

試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)就是通過(guò)對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)施以某種激勵(lì)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的振動(dòng)響應(yīng)，繼而通過(guò)測(cè)振儀器直接量測(cè)出激勵(lì)力與系統(tǒng)振動(dòng)的響應(yīng)，然后再經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)分析得到系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，再根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的變化判斷有無(wú)損傷。結(jié)構(gòu)中特定部分的質(zhì)量或剛度的損失就會(huì)引起相應(yīng)的模態(tài)參數(shù)變化，基于振動(dòng)的檢測(cè)就是通過(guò)對(duì)比變化了的模態(tài)參數(shù)來(lái)確定損傷有無(wú)、損傷程度以及位置的。

基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)的損傷檢測(cè)的基本問(wèn)題就是如何從給定的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的測(cè)量中確定損傷的出現(xiàn)、位置和程度。從損傷結(jié)構(gòu)得到的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如固有頻率、振型均可以與未損傷結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)質(zhì)量矩陣和剛度矩陣相關(guān)聯(lián)，通過(guò)比較原結(jié)構(gòu)與損傷結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)即可得到你想要的。

2.4 紅外檢測(cè)法

紅外技術(shù)在結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)中的主要應(yīng)用是因損傷而導(dǎo)致的溫度變化進(jìn)行檢測(cè)。紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，與紅外探測(cè)材料、紅外探測(cè)器的發(fā)展密切相關(guān)。由于物體向外輻射紅外線，通過(guò)紅外熱成像技術(shù)我們可以把它顯現(xiàn)出來(lái)。

在房屋建筑的無(wú)損檢測(cè)中，紅外熱像法可用于以下方面的檢測(cè)：①外墻飾面層空鼓的檢測(cè)；②墻體滲漏的檢測(cè)；③外墻保溫隔熱性能的檢測(cè)。

2.5 電磁波檢測(cè)技術(shù)

射線同樣是一種電磁波。射線無(wú)損檢測(cè)也是以電磁場(chǎng)和電磁波為理論基礎(chǔ)的。射線檢測(cè)是通過(guò)射線穿透被測(cè)物體，而射線在穿透過(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減，混凝土內(nèi)部組分復(fù)雜，這樣會(huì)因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同使射線的衰減程度不同，能過(guò)探測(cè)射線通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)后的剩余強(qiáng)度，可以分析混凝土內(nèi)部的情況，如果內(nèi)部存在缺陷，像超聲波一樣，射線通過(guò)時(shí)也會(huì)發(fā)生一些變化，能過(guò)檢測(cè)出這些變化，我們可以檢測(cè)出混凝土內(nèi)部缺陷的位置及形狀大小。用于無(wú)損檢測(cè)的射線主要有X射線和?射線。由于使用射線時(shí)對(duì)防護(hù)要求比較嚴(yán)格，目前我國(guó)還不太常用這種方法。

3 結(jié)論

混凝土無(wú)損檢測(cè)是指在不破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用聲、光、熱、電、磁、和射線等方法，測(cè)定與混凝土力學(xué)性能有關(guān)的物理量，在混凝土結(jié)構(gòu)的原位上對(duì)混凝土的強(qiáng)度以及缺陷等進(jìn)行直接的定量和定性的檢測(cè)。與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗(yàn)方法相比，通常具有不影響原結(jié)構(gòu)性能；實(shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)；可重復(fù)檢測(cè)但精確度不高等特點(diǎn)。

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