中铁上海工程局 上海 200000
摘要：在工程实体检测中，混凝土性能检测是其中至关重要的方法，也是确保构筑物构造的安全性，是加强工程质量监督的有效手段。混凝土成品检测的方法主要有回弹法、超声法、雷达法、红外成像法、冲击回波法、钻芯法、拔出法及超声波CT法等，其中传统的检测法存在精度低、缺陷反应不直观等方面的缺点，还有钻芯法和拔出法属局部破损或半破损检测方法，这些都对混凝土成品整体造成破坏，影响结构物质量，此类检测方法使用要极其慎重，同时此类检测手段还有操作难度大，操作空间方面的要求，极不便利。在新技术大量投入的情况下，无损检测技术应运而生，其原理是通过结构材料内部结构中光，电，热等物理效应在非正常情况下的反映变化情况，实现对结构异常的性质，类别等参数的评定，从而对结构物质量指标进行推算。在现如今工程质量监督工作中，无损检测技术扮演着越来越重要的角色，其也是衡量建筑技术发展水平的重要因素。其中CT扫描法以其检测操作空间小、精度高、操作简单、缺陷反应直观、无损等优点，在工程检测中被大量应用。
关键词：新技术；试验检测；CT扫描法；实例
1、铁路工程试验检测的采用新技术的原因
随着国家高速铁路的不断发展，混凝土在工程中的广泛应用，但在施工过程中由于种种原因，有可能会造成混凝土内部很容易形成各种缺陷，尤其是大体积的混凝土结构（比如桥墩等）更容易出现这样的问题。而这类缺陷对结构的强度、耐久性、防渗性等均会产生不利的影响。因此采取有效的检测方法对这些缺陷进行查明，并及时处理，就显得尤为重要了。
2、CT扫描法的原理及工程实例分析
声波CT是利用声波穿透工程介质，通过声波走时和能量衰减的观测对工程结构物成像。声波在穿透工程介质时，其速度快慢与介质的弹性模量、剪切模量、密度有关。密度大、强度高的介质其模量大，波速高、衰减小，破碎疏松介质的波速低、衰减大：波速可作为混凝土强度和缺陷评价的定量指标。在工程检测中常被用来探查混凝士强度、空洞、不密实区等结构缺陷。声波CT具有分辨率高、可靠性好、图像直观的特点，已被越来越广泛地应用于混凝土结构检测和病害诊断中。
在本论文中主要针对现浇梁0#块混凝土质量检测进行简述。0#块属于大体积的混凝土结构（本处0#块设计方量为566.6m3），因此，对于该结构内部混凝土体积大不能采用单纯的单面反射法（冲击回波法）进行测试，而要采用更为合理的对测法进行检测。其中在目前的工程检测中，对测法中较为典型的方法为CT法，CT法通常分为超声波CT法和冲击弹性波CT法。超声波CT和冲击弹性波CT之间也存在一些差别，首先超声波主要是通过压电晶体在短时间内伸缩产生短的脉冲，因此，超声波的频率较高（一般20KHz-250KHz）、能量相对较小，因此其在混凝土中传播能量衰减非常快，不适合对大体积混凝土结构进行检测，而且易受介质内其他杂散波的影响，给接收波的分辨和处理带来很大麻烦，极易产生较大误差。其次，超声法激振端和接收端换能器-般采用压电晶体，对混凝土表面的平整度要求很高，处理难度大，常常需要使用接触面耦合剂。而冲击弹性波可以完全消除以上缺点。冲击弹性波般由激振锤激发，能量大且集中，普通激振锤产生的弹性波的频率在4kHz左右，能够穿透10m左右的混凝土，测试深度显著提高，由于能量集中再加上检测设备自身先进的接收、采集、滤波、分析手段，测试结果受介质内杂散波的影响很小，保证了检测的精度，大大缩短了检测、数据采集、分析、形成结果的时间。因此，对于大体积混凝土结构的测试，相比超声波而言，用冲击弹性波CT进行测试显得更合适、合理。
本次检测采用较为先进的混凝土无损检测手段一弹性波二维断面计算机层析扫描成像（CT）技术。该方法中的弹性波CT技术的测线源为弹性波（P波），通过对被检对象进行扫描，测试的数据信号经采集、反演、重建得到能真实反映其结构内部情况不失真的弹性波速度分布图像，信号波在混凝土中遇到缺陷时产生绕射，可根据传播时间的变化对缺陷进行识别，以达到检知结构物内部缺陷的目的等。
本方法的原理是依据“走时成像原理”将速度函数信号作为投影数据，在有网格计算的数学模型下，利用同时迭代重建技术等反演算法求解方程求出速度的分布，即实现CT断层扫描成像。若测试区域内有空洞或软弱不密实区等缺陷，则弹性波的传播时间会增长，通过测线的距离反演的速度会降低。不经过缺陷测线的速度几乎不变。测线越多，CT解析精度和分辨率越高，但根据现场实际情况，选择适量测线条数即可。
利用超声波对混凝土成品进行探伤，主要是利用超声波在混凝土内部的反射原理，以反射波作的声速、声时、振幅、频率为判断缺陷状态的基本依据。但是鉴于混凝土的非均质特性，超声波在混凝土中传播时，将受到无数个界面的反射，若用金属超声探伤仪进行混凝土探伤，难以鉴别出其内部缺陷。因此，在混凝土检测中通常以透射波作为判断缺陷状态的基本依据。
所谓透射法就是由一个发射探头发射超声波，以这些超声波穿透混凝土内部结构达接收探头，根据所接收的超声波的物理数据（如声速、声时、振幅、频率等）的变化来判断该部位混凝土的质量。检测时，将每个探头分别置于试件的两个相对面，相邻探头（或测点）之间距离为0.2m-0.3m，测点离底端0.3m，相对面同此布置.正面探头（发射换能器）发射超声波，反面探头（接收换能器）接收超声波。超声波经混凝土中传播后，其接收信号将携带有关混凝土材料性能、内部结构等诸多信息，反映至二维断面计算机层析扫描成像（CT）图（彩色成像）。
目前，混凝土超声探伤主要依据以下四条基本原则判别缺陷。
1、根据超声波在混凝土中遇到缺陷时发生绕射、折射等现象，按声时及声程的变化判别缺陷的存在，计算缺陷的大小：
2、根据超声波在缺陷界面上产生散射，到达接收换能器时能量衰减显著，判断缺陷的存在及大小；
3、根据超声波频率成分在遇到缺陷时衰减的程度不同，接收频率明显降低，或接收波频谱与发射波频谱产生的差异判断内部缺陷；
4、根据超声波在缺陷处产生散射、衍射，使波形转换和叠加，造成接收波的波形畸变判别缺陷的有无。
以上原理既可以单独适用，也可综合运用。
超声波用于混凝土探伤时采用的基本物理量
超声波穿过混凝土后，被接收换能器所接收，该接收信号带有混凝土内部的许多信息。根据上节的原理，在进行混凝土探伤时所用的物理量主要是声速、声时、衰减量、接收波形及其频谱等。
超声波的传播速度与混凝土的密实程度直接相关，对于材料、配合比、龄期及测试.距离一定的混凝土来说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，这个区域的声速明显降低，超声波只能绕过空洞或裂缝传播，因此传播路径增大，测得的声时必然偏长。因此本文应用走时法对混凝土进行层析，利用所测出的声时值，进而求得混凝土内部的声速值，以此重建混凝土内部的层析图像。
在实际检测过程中波速以4.5km/s通过的即为高波速区，反应此处混凝土强度高（大于C55），密实性好，在二维断面计算机层析扫描成像（CT）图上反应为红色区域、波速以4.0km/s-4.5km/s通过的即为中高波速区，反应此处混凝土强度为（C50-C55），密实性较好，在二维断面计算机层析扫描成像（CT）图上反应为黄色区域、波速以3.0km/s-4.0km/s通过的即为中低波速区，反应此处混凝土强度为（C40-C50），密实性较差，在二维断面计算机层析扫描成像（CT）图上反应为蓝色区域、波速以小于3.0km/s通过的即为低波速区，反应此处混凝土强度为小于C40，代表不密实、有质量问题，在二维断面计算机层析扫描成像（CT）图上反应为深蓝色区域。
3结束语
随着未来越来越多的工程建成使用，对于已经完工并且正在使用的工程的保养检测就显得尤为重要，为了确保各项工程的使用安全，新技术将更快捷、更方便、更准确的对工程质量进行检测，消除工程质量隐患、延长工程使用寿命，为人民群众的生命财产保驾护航。
参考文献：
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