建筑工程質(zhì)量檢測中的混凝土檢測技術應用分析

相榮亮，李鵬

（1.山東海逸恒安工程咨詢管理有限公司，濟南 250000 2.山東萬斯達集團有限公司，濟南 250000）

1 前言

在施工過程中，混凝土作為一種建設材料被廣泛使用，它的品質(zhì)對于建筑的穩(wěn)定性與持久力有著決定性的作用。所以，對于建筑項目來說，對混凝土的品質(zhì)進行檢查是非常關鍵的，主要的混凝土品質(zhì)審查涵蓋了對其硬度、緊湊程度、防水性、持久力等特征的評價。經(jīng)過對混凝土品質(zhì)的評估，能夠立即識別出混凝土中的質(zhì)量缺陷，并采用適當?shù)姆椒▉硇迯突蛘{(diào)整，這樣就能保證建筑項目的品質(zhì)滿足設計標準。

2 混凝土質(zhì)量非破壞性檢測技術

2.1 聲波檢測技術

在聲波檢測技術中，常用的方法是通過敲擊混凝土表面或使用振動器產(chǎn)生聲波信號。這些聲波信號會在混凝土中傳播，并在遇到不同材料或結構的邊界時發(fā)生反射或折射。接收器會接收到這些反射或折射的聲波信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號進行分析和評估。通過分析聲波信號的傳播速度、幅度和頻率等參數(shù)，可以確定混凝土的強度和密實度。如果聲波信號的傳播速度較快，幅度較大且頻率較高，說明混凝土質(zhì)量較好[1]；相反，如果聲波信號的傳播速度較慢，幅度較小且頻率較低，可能表明混凝土存在裂縫、空洞或其他缺陷。聲波檢測技術具有非破壞性、快速、準確和可靠的優(yōu)點，它可以在不破壞混凝土結構的情況下進行檢測，并且可以在施工過程中實時監(jiān)測混凝土的質(zhì)量。因此，聲波檢測技術在工程建設和維護中得到了廣泛應用。

2.2 電磁波檢測技術

電磁波檢測技術主要分為兩種方法：電磁波傳播速度法和電磁波衰減法。電磁波傳播速度法是通過測量電磁波在混凝土中的傳播速度來評估混凝土的質(zhì)量?；炷恋馁|(zhì)量越好，電磁波在其中的傳播速度越快。通過測量電磁波的傳播時間和傳播距離，可以計算出電磁波的傳播速度，從而評估混凝土的質(zhì)量。電磁波衰減法是通過測量電磁波在混凝土中的衰減情況來評估混凝土的質(zhì)量?；炷恋馁|(zhì)量越好，電磁波在其中的衰減越小。通過測量電磁波的強度和傳播距離，可以計算出電磁波的衰減情況，從而評估混凝土的質(zhì)量。

2.3 超聲波檢測技術

超聲波檢測技術是一種常用的混凝土質(zhì)量非破壞性檢測技術。這個方法是把超聲波輸送到混凝土里，然后根據(jù)超聲波在各種物體之間的傳遞速率的變化，來評估混凝土的品質(zhì)及其存在的問題。超聲波檢測技術的原理是利用超聲波在不同材料中傳播速度的差異。當超聲波傳入混凝土中時，會遇到不同材料的界面或缺陷，從而發(fā)生反射、折射、散射等現(xiàn)象。通過分析超聲波的傳播時間、幅度和頻譜等參數(shù)，可以判斷混凝土中的缺陷類型、位置和大小。超聲波檢測技術可以用于檢測混凝土中的裂縫、空洞、松散區(qū)域、蜂窩狀缺陷等。它具有非破壞性、快速、準確的特點，可以在施工過程中及時檢測混凝土的質(zhì)量，避免潛在的安全隱患。在實際應用中，超聲波檢測技術通常使用超聲波探頭將超聲波傳入混凝土中，然后接收反射回來的信號，對其獲取的數(shù)據(jù)進行解讀，能夠發(fā)現(xiàn)混凝土中存在的問題。同時，還可以利用超聲波的傳播速度來計算混凝土的彈性模量和抗壓強度等物理性質(zhì)。

3 混凝土質(zhì)量破壞性檢測技術

3.1 斷面分析法

斷面分析法主要包括以下幾個步驟：對混凝土進行取樣，通常是通過鉆孔或者切割混凝土構件來獲取樣品；將取得的混凝土樣品進行切割，得到所需的斷面；對斷面進行觀察和分析，可以通過肉眼觀察斷面的顏色、紋理、孔隙分布等特征來初步判斷混凝土的質(zhì)量。同時，還可以使用顯微鏡等工具對斷面進行進一步的細致觀察，以獲取更多的信息；根據(jù)觀察和分析的結果，對混凝土的質(zhì)量進行評估。依據(jù)斷面的屬性，我們能夠確定混凝土是否存在裂痕、空洞、骨料分布不均等情況，進一步評估混凝土的建筑質(zhì)量和持久性。

3.2 內(nèi)部缺陷探測法

（1）X 射線檢測。根據(jù)研究，X 射線在混凝土中的穿透能力與其密度和厚度有關。一般情況下，X 射線可以穿透混凝土的厚度約為100 mm，但對于高密度混凝土，穿透能力會降低。X 射線檢測可以檢測到混凝土內(nèi)部的裂縫寬度約為0.1 mm 以上，空洞直徑約為5 mm 以上，雜質(zhì)的最小檢測尺寸約為1 mm。

（2）雷達探測。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，雷達探測可以快速獲取大面積的混凝土內(nèi)部缺陷信息。雷達波束的頻率一般在1GHz～3 GHz 之間，可以探測到混凝土內(nèi)部的裂縫寬度約為0.5 mm 以上，空洞直徑約為10 mm 以上。然而，雷達探測對于混凝土的材料特性有一定的限制，例如對于高含水率的混凝土，探測效果會受到影響。

（3）紅外熱成像。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，紅外熱成像可以快速獲取大面積的混凝土內(nèi)部缺陷信息。紅外熱成像儀的工作波長一般在8μm～14μm 之間，可以探測到混凝土內(nèi)部的裂縫寬度約為0.2 mm 以上，空洞直徑約為5 mm以上。然而，紅外熱成像對于混凝土的材料特性和缺陷類型有一定的限制，例如對于較淺的缺陷或者較小的雜質(zhì)，探測效果可能不夠準確[2]。

3.3 力學性能測試法

（1）抗壓強度測試。該測試方法通過施加垂直于混凝土試件表面的壓力，測量混凝土在受力下的抗壓強度。測試時，通常使用立方體或圓柱體形狀的混凝土試件，試件的尺寸和數(shù)量需符合相關標準。測試過程中，試件被放置在壓力機上，逐漸施加壓力，直到試件發(fā)生破壞。通過測量試件破壞前的最大承載力，可以計算出混凝土的抗壓強度。

（2）抗拉強度測試?；炷猎谑芾ψ饔孟碌目估瓘姸韧ǔ］^低，因此抗拉強度測試對于評估混凝土的耐久性和結構安全性非常重要。測試時，通常使用標準尺寸的混凝土試件，如圓柱體或梁。試件的尺寸和數(shù)量需符合相關標準。測試過程中，試件被放置在拉力機上，逐漸施加拉力，直到試件發(fā)生破壞。通過測量試件破壞前的最大承載力，可以計算出混凝土的抗拉強度。

3.4 剪切強度測試

在進行剪切強度測試時，需要制備一定尺寸的混凝土試件，通常為圓柱形或立方體形狀，將試件放置在剪切試驗機上，施加垂直于試件截面的剪切力，直到試件發(fā)生破壞。通過測量施加剪切力的最大值和試件的尺寸，可以計算出混凝土的剪切強度。剪切強度測試可以用于評估混凝土的抗剪能力，以確定其在受到剪切力作用時的穩(wěn)定性和耐久性。這對于設計和施工混凝土結構非常重要，因為剪切力是混凝土結構中常見的力學作用之一。

3.5 彈性模量測試

彈性模量是指材料在受力后恢復原狀的能力，是衡量材料剛性和變形能力的指標。在進行彈性模量測試時，通常使用壓縮試驗或彎曲試驗。壓縮試驗是將混凝土試件放置在壓力試驗機上，施加垂直于試件軸向的壓力，測量應力和應變的關系，從而計算出彈性模量。彎曲試驗是將混凝土試件放置在彎曲試驗機上，施加彎曲力，測量試件的撓度和應力，從而計算出彈性模量。彈性模量測試可以用于評估混凝土的剛性和變形能力，以確定其在受到外力作用時的變形程度。這對于設計和施工混凝土結構非常重要，因為混凝土結構在受到荷載時需要具備足夠的剛性和變形能力，以保證結構的穩(wěn)定性和安全性。

4 案例分析

某高層住宅樓項目，住宅樓共有30 層，每層樓板面積為1000 平方米，樓板厚度為0.2 米。為了確保樓板的承載能力和安全性，需要對混凝土的強度進行檢測。采用無損檢測方法，通過超聲波測厚儀和超聲波探傷儀對混凝土進行檢測。具體的步驟如下：在混凝土澆筑完成后，從不同位置和不同層次的混凝土中取樣，以代表整個樓層的混凝土質(zhì)量；取樣后的混凝土試件按照標準要求進行養(yǎng)護，以保證試件的強度發(fā)展符合設計要求；根據(jù)標準要求，將取樣的混凝土進行試件制備，通常采用立方體試件或圓柱體試件；試件制備后，按照標準要求進行試件的養(yǎng)護，以保證試件的強度發(fā)展；在試件養(yǎng)護期滿后，使用萬能試驗機對試件進行強度測試，得到混凝土的抗壓強度；將試件強度測試結果與設計要求進行對比和分析，判斷混凝土的質(zhì)量是否符合要求。數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 混凝土強度檢測數(shù)據(jù)表格

由表1 可知，樓層1 和樓層2 的混凝土強度符合設計要求，可以滿足建筑物的結構安全要求；樓層3 的混凝土強度不符合設計要求，需要進行進一步的檢測和處理；樓層4 的混凝土強度符合設計要求，可以滿足建筑物的結構安全要求。利用混凝土檢測技術，能夠迅速識別出混凝土的品質(zhì)缺陷，并采取適當?shù)慕鉀Q方案，從而保障了建筑項目的品質(zhì)與安全。

5 混凝土檢測技術的問題與措施

5.1 技術局限性

（1）檢測精度問題。智能化混凝土檢測技術在檢測混凝土強度、密實度等方面存在一定的精度問題。由于混凝土的性質(zhì)復雜多變，傳感器的靈敏度和數(shù)據(jù)處理算法的準確性可能會影響檢測結果的精度。

（2）檢測范圍問題。智能化混凝土檢測技術在檢測大型建筑物或深埋混凝土結構時存在一定的困難。傳感器的尺寸和檢測深度限制了其在特定場景下的應用范圍。

5.2 解決措施

（1）多種技術相結合。在混凝土檢測中，可以采用多種技術相結合的方式，比如超聲波、電磁波、紅外線等，以提高檢測的準確性和全面性。不同的技術可以相互補充，從而更全面地評估混凝土的質(zhì)量。（2）檢測儀器的改進和升級。隨著科技的進步，混凝土檢測儀器也在不斷改進和升級。新一代的檢測儀器具有更高的靈敏度和精確度，可以更準確地檢測混凝土的強度、密實度、含水量等指標。同時，儀器的操作也更加簡便，使得檢測過程更加高效。（3）數(shù)據(jù)采集與處理的優(yōu)化。在混凝土檢測中，數(shù)據(jù)采集與處理是非常重要的環(huán)節(jié)。通過建立數(shù)據(jù)庫，對檢測數(shù)據(jù)進行分析和比對，可以更好地監(jiān)控混凝土的質(zhì)量。同時，利用數(shù)據(jù)處理技術，可以提取出有用的信息，為工程質(zhì)量的評估和改進提供科學依據(jù)。（4）培訓和提高檢測人員的專業(yè)水平?；炷翙z測需要專業(yè)的技術人員進行操作和解讀結果。因此，培訓和提高檢測人員的專業(yè)水平是解決混凝土檢測問題的關鍵。通過培訓，可以提高檢測人員的技術水平和操作能力，使其能夠熟練操作檢測儀器，并正確解讀檢測結果。

5.3 新型材料的應用

（1）碳纖維傳感器。利用碳纖維的高強度和耐腐蝕性，可以制造出用于混凝土結構監(jiān)測的傳感器。這些傳感器可以實時監(jiān)測混凝土的應力、應變、溫度等參數(shù)，幫助工程師了解混凝土結構的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題。（2）智能混凝土。智能材料的應用可以使混凝土具備自適應和感知能力。例如，可以在混凝土中添加具有光纖傳感器的智能材料，用于監(jiān)測混凝土結構的變形和裂縫情況。這樣的智能混凝土可以提供實時的結構健康狀態(tài)信息，幫助預測結構的壽命和維護需求。（3）納米材料。納米材料的應用可以改善混凝土的性能。例如，可以添加納米粒子來增強混凝土的強度和耐久性。此外，納米材料還可以用于制造具有自潔能力的混凝土，減少維護和清潔的成本。（4）纖維增強材料。在混凝土中添加纖維增強材料，如玻璃纖維、碳纖維等，可以提高混凝土的抗裂性能和抗沖擊能力。這些材料可以有效地防止混凝土的開裂和破壞，延長混凝土結構的使用壽命。隨著技術的不斷進步，相信新型材料將會在混凝土工程領域發(fā)揮更加重要的作用。

6 結論

綜上所述，非破壞性檢測技術如聲波、電磁波和超聲波可以評估混凝土質(zhì)量和結構狀況，保障工程安全和耐久性。破壞性檢測技術如斷面分析法、內(nèi)部缺陷探測法和力學性能測試法可以了解混凝土的強度和性能，為工程設計和施工提供參考。然而，混凝土檢測技術仍存在問題，如檢測精度和范圍的局限性。解決這些問題可采用多種技術相結合的方法，改進和升級檢測儀器，提高檢測設備性能和精度。隨著科技發(fā)展，新型材料的應用將對混凝土檢測技術帶來新挑戰(zhàn)和機遇。未來應積極探索新材料特性和檢測方法，提升混凝土檢測技術水平，為建筑工程提供可靠保障。