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浅论无损检测技术在混凝土结构工程中的应用技术

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：郑东海

[导读] 摘要：对混凝土进行非破损检测，即在不影响结构或构件的受力性能或其它使用功能的前提下，直接在结构或构件上通过测定某些适当的物理量，并通过这些物理量与混凝土、钢筋的相关关系，进而推定混凝土的强度、均匀性、连续性、耐久性等系列性能。

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        摘要：对混凝土进行非破损检测，即在不影响结构或构件的受力性能或其它使用功能的前提下，直接在结构或构件上通过测定某些适当的物理量，并通过这些物理量与混凝土、钢筋的相关关系，进而推定混凝土的强度、均匀性、连续性、耐久性等系列性能。无损检测技术是多学科紧密结合的高技术产物，现代材料学和应用物理学的发展为无损检测技术奠定了理论基础。本文探讨了无损检测技术在混凝土结构的应用。
        关键词：无损检测技术；混凝土结构；应用技术
        0 前言
        混凝土无损检测技术是一项重要的技术，能够对混凝土质量进行全面的判断，可以在不破损混凝土的情况下进行检测，大大提高了混凝土的检测水平。虽然混凝土无损检测技术水平逐渐提升，但是仍然存在一定的问题，需要相关工作者对混凝土的无损检测技术进行进一步的研究，不断完善检测方法，增强混凝土检测精度，进而促进混凝土检测水平的提升。
        1 无损检测的特点
        （1）无损检测方法不仅在已有的旧建筑的检测、评价等方面有应用，而且还广泛的应用在新建的建筑物，该方法具有很好的适用性。
        （2）在所要检测的对象表面即可进行实施，很够很好的检测所要检测对象的强度、缺陷等信息。
        （3）应用该方法检测的对象不受本身条件的影响，无损检测都可以进行检测评价。
        （4）该方法对所检测的建筑物的损害最小，不会造成较大的伤害，同时该方法还具有操作简单，灵活方便等特点，反复使用也不影响其使用性的优势。
        2 无损检测技术在混凝土结构的应用
        2.1回弹法
        回弹法是以在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度结果来评定混凝土结构或构件强度的一种方法，它不会对结构或构件的力学性质和承载能力产生不利的影响，在工程上已得到广泛应用。
        回弹法使用的仪器为回弹仪，它是一种直射锤击式仪器，是用一个弹击锤来冲击与混凝土表面接触的弹击杆，然后弹击锤向后弹回，并在回弹仪的刻度标尺上指示出回弹数值。回弹值的大小值取决于与冲击能量相关的回弹能量，而回弹能量则反映了混凝土表层硬度与混凝土抗压强度之间的函数关系，即可以在混凝土的抗压强度与回弹值之间建立起一种函数关系，以回弹值大小来表示混凝土的抗压强度大小。回弹法只能测得混凝土表层的质量状况，内部情况却无法得知，这便限制了回弹法的应用范围，但由于回弹法操作简便，价格低廉，在工程上还是得到了广泛应用。
        2.2超声脉冲法
        混凝土超声脉冲检测是混凝土非破损检测技术中的一个重要方面。超声脉冲法检测内部缺陷分为穿透法和反射法。穿透法是根据超声脉冲穿透混凝土时，在缺陷区的声时、波形、波高、接受信号主频率等参数所发生的变化来判断缺陷的，因此它只能在结构物的两个相对面上进行或在同一面上平测。反射法则根据超声脉冲在缺陷表面产生反射波的现象进行判断。由于它不必像穿透法那样在两个侧面进行，因此对某些只能在一个侧面上检测的结构物具有重大意义。
        2.3拔出法
        拔出法用于检测混凝土的强度，它是将安装在混凝土体内的锚固件拔出，测定其极限抗拔力，然后根据预先建立的混凝土极限拔出力与其抗压强度之间的相对关系来测定混凝土强度的一种半破损（局部破损）检测方法。大量实验表明：极限拔出力与混凝土抗压强度之间确实存在着某种近似线性的对应关系，这就为该方法的应用鉴定了坚实的基础。拔出法可分为预埋拔出法及后装拔出法两种，预埋拔出法是指预先将锚固件埋入混凝土内的拔出法，后装拔出法是指在已硬化的混凝土上钻孔，然后再在其上安装锚固件的拔出法。前者主要适用于成批、连续生产的混凝土结构构件的强度检测，后者可用于新、旧混凝土各种构件的强度检测。拔出法一般不宜直接用于遭受冻害、火灾、化学腐蚀等损伤混凝土的检测。

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        2.4雷达法
        钢筋混凝土雷达多采用1GHz及以上的电磁波，可探测结构及构件混凝土中钢筋的位置、保护层的厚度以及酥松层、孔洞、裂缝等缺陷。它首先向混凝土发射电磁波，当遇到电磁性质不同的缺陷或钢筋时，将产生反射电磁波，接收此反射电磁波可得到波形图，据此波形图可判断得知混凝土内部缺陷的状况及钢筋的位置等。雷达法主要是根据混凝土内部介质之间电磁性质的差异来工作的，差异越大，反射波信号就越强。雷达法检测混凝土其探测深度较浅，探地雷达使用较低频率电磁波，探测深度可稍大些。另外，该法受钢筋低阻屏蔽作用影响较大，且仪器本身价格昂贵，故实际工程上应用的并不多。
        2.5冲击回波技术
        冲击回波的原理是采用钢珠对混凝土表面进行冲击，使得混凝土内部产生应力波，该波在混凝土中传递遇到缺陷而产生反射波，仪器接收回波后可将信号波转换为频谱图，根据频谱图中的峰值大小和出现的时间，对其缺陷深度和位置进行分析。冲击回波法仅需对构件的任意一侧面进行测试，并且在测试过程中有可根据回波参数及混凝土强度推定混凝土厚度或进行反推。美国采用冲击回波技术根据混凝土强度等推算混凝土厚度的应用较多，而我国则采用冲击回波技术根据混凝土构件厚度推算混凝土强度的应用较多。采用冲击回波技术测试混凝土强度仅需1~2 分钟，测试结果相对准确。
        2.6红外成像法
        混凝土红外线无损检测是通过测量混凝土的热量及热流来判断其质量的一种方法。当混凝土内部存在某种缺陷时，将改变混凝土的热传导，使其表面的温度场产生分布异常，用红外成像仪测出表示这种异常的热像图，由热像图中异常的特征则可判断出混凝土缺陷的类型及位置特征等。这种方法属非接触无损检测方法，可对检测物进行上下、左右的连续扫测，且白天、黑夜均可进行，是一种检测精度较高、使用较方便的无损检测方法，并且具有快速、直观、适合大面积扫测的特点，可用于检测混凝土遭受火灾或冻害等损伤的程度以及建筑物墙体的渗漏、剥离等。
        2.7钻芯法
        钻芯法是利用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，在结构混凝土上钻取芯样以检测混凝土强度和缺陷的一种检测方法。它可用于检测混凝土的强度，结构混凝土火灾、受冻损伤的深度，混凝土接缝及分层处的质量状况，混凝土裂缝的深度、孔洞、离析等缺陷。该方法直观、可靠、准确，是其他无损检测方法不可取代的一种有效方法。钻芯法检测混凝土费用较高，费时较长，且对混凝土造成局部损伤，因而大量的钻芯取样往往受到限制，可利用其他无损检测方法如超声法与钻芯法结合使用，以减少钻芯数量，另一方面钻芯法的检测结果又可验证其他无损检测方法如超声法等的检测结果，以提高其检测的可靠性。
        2.8磁粉检测技术
        磁粉检测是在检测时对被测物件施加磁粉，当工件或材料被磁化后，倘若检测过程中工件表面存在冷隔或裂纹等缺陷，便会在此处形成“漏磁场”，漏磁场会将磁粉聚集、吸引，从而对缺陷进行显示。该检测技术对于近表面或是表面微小缺陷的检测效果较好，其优点是设备简单、检测速度较快、灵敏度高、操作方便、缺陷显示更为迅速、直观，能够对缺陷的位置、长度、形状等进行确定，但缺点是不能进行深度确定。一般的该检测技术有两种检测方法，一种是湿粉连续法，一是干粉连续法。湿粉连续法适用于检测近表面缺陷，如锻件或钢制品中的夹杂非金属等；干粉连续法适用于检测焊接件或是大型铸件的近表面缺陷。
        3 总结
        无损检测技术的重要性随着公众对建筑物安全的关注程度的提高而逐渐上升，而随着科学技术的发展，无损检测技术涌现了一系列新的检测方法和手段，包括微波吸收、雷达扫描、红外吸谱、脉冲回波等新技术。目前无损检测技术发展的总体方向正向无损评价方向发展。因此，无损检测技术拥有非常大的发展空间和发展前景。
        参考文献：
        [1]陈世杰.混凝土结构的无损检测技术[J].居舍，2018（04）：33.
        [2]师小妹.无损检测技术在混凝土结构工程中的应用[J].工程建设标准化，2016（06）：74-76.
        [3]吴东平.无损检测技术在混凝土结构中的应用[J].山西建筑，2012，38（06）：22-23.