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混凝土无损检测技术发展及工程应用探析王银亮

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：王银亮蔡永青

[导读] 摘要：混凝土检测是了解混凝土结构及混凝土质量的关键，混凝土无损检测不对结构安全及外观造成影响，其具有广阔发展前景。

        湖南中大检测技术集团有限公司 410000
        摘要：混凝土检测是了解混凝土结构及混凝土质量的关键，混凝土无损检测不对结构安全及外观造成影响，其具有广阔发展前景。为了保证建筑工程的施工质量，需要对于建筑混凝土进行相应的检测工作。由于混凝土的特殊性质，通常要采用无损检测技术，以此保证建筑工程的质量和评定结果。在此基础下，本文对于无损检测技术在于建筑工程中的应用，并介绍了相关的技术手段，希望给后续研究提供一定的参考。
        1无损检测技术简述
        1.1无损检测的作用
        随着科技的高速发展，建筑工程中出现了越来越多的建筑材料。长期越来，建筑质量都是人们所关心的重点问题。近几年，无损检测技术的快速发展与成熟，使该技术在工程检测中得到了广泛的应用。现代工程在结构检测过程中离不开无损检测技术的应用，同时无损检测技术也是对建筑结构进行的监督，确保建筑结构安全性的一项关键技术。该技术主要应用建筑结构中的材料的电、光、热等效能所发生的异常反应，依据具体变化，对结构出现的异常性质进行评定，并对各种参数的危害程度进行评估，进而完成对建筑质量的指标的合理推算。
        1.2无损检测技术种类
        无损检测技术有以下几种：
        （1）超声波检测
        这一方法采用探头发射弹性波，弹性波在结构或者材料的内部传播后被超声波换能器接收，分析采集到的超声波信号的波形、频率、振幅以及声速等来推断混凝土结构的组成情况、内部结构以及力学特征。这一方法可用于评估混凝土力学强度、弹性模量以及混凝土结构的探伤、测厚等。。
        （3）红外线成像技术
        红外线成像技术能够对于建筑材料内部进行相应的结构判定。该技术通过红外线设点骨头可以通过红外线信号来对于建筑内部混凝土结构进行拍摄，随后根据反馈的信号来将内部结构进行温度场成像，以此来直观的表达出内部混凝土的结构。红外线检测技术因为其直观性通常被用于建筑质量评定，防水检测，以及混凝土破坏程度检测等。另外对于建筑的外部装饰面进行检测时，也会借助该方法进行检测。
        （4）冲击反射检测
        这一方法对混凝土结构的表面施加瞬间冲击而产生应力波，引力波遇到混凝土缺陷、混凝土板底面等波阻抗不同的界面时，部分应力波反射，对反射波进行接收并作快速傅里叶变换得到频谱图，频谱图峰值为应力波在混凝土底面、内部缺陷部位形成，计算频谱频率即可明确混凝土厚度或者缺陷位置。这一方法适合跑道、底板、护坡、路面等只有一个测试面的混凝土检测，通过检测可明确裂缝、疏松、空洞等是否存在，存在内部缺陷时可判断位置。这一方法对混凝土表面的平整度、粗糙度要求不严格，但是检测的分辨力、灵敏度不高，检测速度将对较慢。
        （5）雷达波检测
        雷达监测最早被军方使用，经过后期的发展也被广泛用于民用。雷达波具有强穿透性，原理作用大致与超声波相似。但是雷达由于其最早为军方服务的特定，因此其精密程度要远远大于普通监测方法。雷达监测可以对于建筑内部结构和混凝土粘合层面进行监测，因此适用于各种复杂情况的建筑监测。除去建筑应用之外，还能够被用于地质勘探，混凝土破坏等领域，并且具有高度的准确率。
        （6）超声层析成像
        层析技术不对研究对象的内部结构造成损伤，采用超声波、质子、电子、X射线等从外部采用检测设备获得内部对应投影数据，经数学、物理关系来反应内部物理量分布，生成二维、三维图像从而对对象内部特征进行反应。当层析技术采用超声波作为能量波时，这一技术就是超声层析成像技术，这一技术将待测混土的断面划分为数个矩形单元，经不同方向多次发射超声波射线对每个单元进行扫描，采用超声波走时数据来计算成像，进而对混凝土质量信息以及缺陷进行直观、精确地显示。
        二、无损检测技术及其在混凝土建筑工程中的应用
        混凝土无损检测技术在工程中的应用2.1试验材料普通硅酸盐水泥，强度等级42.5MPa；级配良好的碎石作为粗骨料；级配良好的中砂作为细骨料；FNJ-1型萘系高减水剂；以及矿渣。2.2试验方法采用试验材料配置C40混凝土，水灰比0.41，加入不同掺量配置不同龄期的混凝土，坍落度120-300mm。制作100mm立方体试件，机械搅拌混凝土后振捣成形，标准养护。采用ZBL-U510型非金属超声检测仪检测超声波在混凝土中的声速值，之后进行抗压试验。2.3试压结果2.3.1含砂率对声速的影响超声波的传播速度评估密度抗压，而混凝土密度决定了混凝土的强度，密度越大则强度越高，声波传播速度越快，传播时间减少，反之则相反。因此评估超声波声速即可评估混凝土强度。含砂率过高，则水泥用量相同的前提下造成骨料表面砂浆量降低，降低骨料的胶凝力；含砂率过低则造成砂浆不能完全包裹、填充骨料空隙及表面，降低混凝土和易性。监测发现含砂率从44.0%增加至50%时抗压强度反而降低，为了减少水泥用量，控制成本，含砂率不能过高，控制在44%即可。2.3.2粉煤灰含量对声速的影响于混凝土凝固28d分别对掺量1.0%、1.2%及1.4%的加入15%粉煤灰与为加入粉煤灰的混凝土声速进行测量。检测发现，龄期28d的混凝土中，不同掺量的混凝土加入粉煤灰的声速均大于未加入粉煤灰的混凝土的强度，见表1。

        分析原因在于，粉煤灰的颗粒直径较小，相对分散，可填充水化水泥颗粒的缝隙，降低混凝土的孔隙率，从而提高混凝土强度。且粉煤灰中含有的SiO2、Al2O3与混凝土水化物的Ca（OH）2反应而生成水化硅酸钙、水化硅酸铝，浆体硬化后进一步提高密实度，从而提高混凝土密度，提高超声波传播速率。
        三、结语
        混凝土无损检测有自动化检测的发展趋势，检测速度将不断提高，检测精度也不断提高。当前混凝土无损检测技术发展迅速，但是方法尚不完善，检测可靠性及精度还需要提高。实际检测中，宜使用两种及以上的无损检测技术，也可以联用无损检测与传统检测，二者印证以提高检测可靠性。
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