做工程的大(dà)家說起混凝土來那是再熟悉不過了(le),混凝土與工程建設(shè)可以說是最好的“伴侶”。基於(yú)他們的關係故加強對混凝土質量檢測與控製具(jù)有(yǒu)重大意義。混凝土是現代(dài)土木工程中重要的結構材料,具有用量大、耐久性好等(děng)特點,其施工質量對混凝土結構工程乃至建築(zhù)工程(chéng)的安全有著直接的影響。
自20世紀30年代以來,混凝土無損檢測技術得到了迅猛的發展(zhǎn)。目前混凝土無損檢測已有20多種可行的方法,且已逐(zhú)步形成完整的技術體係。混凝土內部缺陷的非破損檢測方(fāng)法主要有超聲法(fǎ)、衝擊回波法、雷達法、紅外成像法等。
1、超聲法
對結構內部缺陷的無(wú)破損探測(cè),目前使(shǐ)用較多的(de)是超聲法。超聲法是(shì)指采用帶波形(xíng)顯示功能的超聲波檢測(cè)儀,測量(liàng)超聲波在混凝(níng)土中的傳播速度、信號波幅、頻率等聲學參數,然後根據這些參數與混凝土內部結構的相(xiàng)關關係來測定混凝土中缺陷情況的方法。
超聲法目前主要用於檢測混凝土裂縫深度、不密(mì)實區和空洞、混凝土結(jié)合麵質量、表麵損傷層、灌注樁混凝(níng)土缺陷及(jí)鋼(gāng)管混凝土缺陷等。
2、衝擊回波法
衝擊回波法是20世紀(jì)80年(nián)代中(zhōng)期發展(zhǎn)起來的一種聲波檢測技(jì)術,是基於彈性波和物體內部結構相互(hù)作用產生共振,由共振(zhèn)頻率來計算混凝土結(jié)構厚度(dù)、缺陷位置和表麵開口裂紋深度的檢測方法。
衝擊(jī)回波法可用於探測各(gè)類土建混凝土結(jié)構的內(nèi)部缺陷及厚度測量,尤其適合(hé)於單麵結構。它在國外已大量應用於工程實測,如探測混凝土結構(gòu)疏鬆區,路麵、地(dì)板的剝離(lí)層,預應力張(zhāng)拉管道中灌漿的空洞區,裂縫深度,甚至用於探測耐火磚砌體及混(hún)凝土中鋼(gāng)筋鏽蝕產生的膨(péng)脹等(děng)。
衝擊回波法(fǎ)檢測(cè)原(yuán)理示意
國內(nèi)1989年南京水利科學研究院成功研製出IES-A型衝擊反射測試係統,並先後通過電力工業部、水利部及交通部鑒(jiàn)定並逐步實現商品化。當今,國內(nèi)衝擊回(huí)波測試儀的研(yán)製技術得到了較大的發展(zhǎn),與國際同類先進產品的差距也在不斷縮小(xiǎo)。
3、雷(léi)達法(fǎ)
地質雷達技術是一種高精(jīng)度、連續無損、經濟快速、圖像(xiàng)直觀的檢測方法。其以微波為傳遞信息的媒介(jiè),根據微波的(de)傳播特性來對材(cái)料(liào)、結構和產品的性質、缺陷進行非破損檢測。
目前(qián),地質雷達已廣泛(fàn)應(yīng)用於市政管線檢測,水平及垂直(zhí)結構(牆、隧(suì)道(dào)、地質)的完整檢測性,鋼筋、水管位置與(yǔ)走向檢(jiǎn)測,孔洞、裂縫(féng)等缺陷檢(jiǎn)測,結構中掩埋的金屬或非金屬物的探(tàn)測(cè),公路路麵瀝青厚度檢測,隧道襯砌厚度檢測等。
探地雷達檢(jiǎn)測係(xì)統結構示意
目前民用勘察及(jí)檢測市場上主流儀(yí)器(qì)一般包(bāo)括美國地球物理探測設備公司(GSSI)的(de)SIR係列、加拿大探頭及軟件公司(SSI)的Pulse EKKO係列、瑞典地質公司(SGAB)的RAMAC係列、意大利(lì)RIS係列、中國電波傳播研究所(suǒ)LTD係列等(děng)。
4、紅外成像法
紅外成像技術是運用紅外熱像儀(yí)探測物體(tǐ)各部分輻射的紅外線能量,獲得根據物體表麵溫度場的分布狀況所形成的熱像圖,這種熱像(xiàng)圖可直觀地顯示出材料、結構物及其結合上是(shì)否存在(zài)缺陷。
該方法已成為無損檢測技術的重要分支(zhī),其具有的對不同溫度場、廣視域的快速掃測和遙感檢測的功能,是對已(yǐ)有無損檢測技術的(de)極大補充。但同時也存在著缺陷定(dìng)量化解釋(shì),自動化(huà)視覺檢測等亟待解決的(de)問題(tí)。
紅外(wài)成像檢測係統結(jié)構示(shì)意
目前該技術已(yǐ)廣泛應(yīng)用於金屬、合金、塑料、陶瓷以(yǐ)及其他(tā)複合(hé)材料的無損檢測中,但在土木工程質量和功能的檢測評估上,尚處於起步階(jiē)段,諸如(rú)建築物牆體(tǐ)剝離層檢測、飾麵磚粘貼質量大麵積安(ān)全掃測、玻(bō)璃幕牆(qiáng)保溫隔熱性檢測(cè)、牆麵屋(wū)麵滲漏檢查、結構混凝土火災受損檢測等。
目前常用的紅外熱成像係統大都是通用設備,並非專為土木工程質量檢測而設計(jì)。檢測時,由於建(jiàn)材溫差較小,故通常要求儀器具有較高的溫度分辨率。
混凝土建(jiàn)築物的紅外熱成(chéng)像檢測
5、射線成像法
射線成像(xiàng)法是根據X射線穿過混凝土中鋼筋或空洞後的強度與穿過混凝土的強度不同,於是可以依據底片上的黑度差來判斷混凝土的質量(liàng)。
射線成像法無損檢測技術發展於近十幾年,它具有直觀可靠(kào)等優點,同時也存在著(zhe)輻射能量限(xiàn)製及成本較(jiào)高等(děng)亟待解決的問題。
X射線檢測混凝土空洞示例
目前該(gāi)技術已經在金屬類材料的無損(sǔn)檢測中廣泛應用,在混凝土結構檢測領域尚處於探索(suǒ)階段,主要應用(yòng)於預應(yīng)力索灌漿質量檢測,如下圖所示。國內常(cháng)用儀器設備有丹東華(huá)日理(lǐ)學電氣股份有限公司XXG係列等。
灌漿空洞檢(jiǎn)測方法
混凝土無損檢測技術的應用(yòng)現狀及存在問(wèn)題
近年來在工程應用中,混凝土(tǔ)無損檢測(cè)技術主要應用於混凝土力學性能測試和缺陷檢測中,其都(dōu)與(yǔ)結構安全直(zhí)接相關。其應用目(mù)的包括:
評定結構混凝土質量,包括質量事故處理等;
用於施工過程的(de)質量控製(zhì);
對(duì)已有混(hún)凝(níng)土建(構)築物的承載力和耐久性進行評定等。
同時(shí),混凝土無損檢測技術也存在以下問題(tí):
1、規範、規程的局限性。例如常規強(qiáng)度檢測方法對普通混凝土適用,有現成的檢驗參數換算(suàn)對照表;而對高強混凝土(tǔ)、多組(zǔ)分混凝土等的檢(jiǎn)測則不適(shì)用。
2、隨著現代土木工程新材料、新結構體係的出現,無損檢測技術勢必麵臨許多新的挑戰;應用於結(jié)構構(gòu)件的各種型鋼的存在,也必然使檢測參數發(fā)生(shēng)改(gǎi)變。
3、規(guī)範、規程的缺失限製了很多檢測技術的應用。除了回彈法、超聲法等方法,其他很多檢測方法如單麵超(chāo)聲成像檢測法,還沒(méi)有相應的檢測規範。
4、射線法直觀可靠,但受輻射能量限製,對大型構件無(wú)法檢測,成本較(jiào)高。
混凝土無(wú)損檢測技術展望
混凝土(tǔ)無損檢測技術是一門跨學科綜合性應用技(jì)術,隻有從理論創新、工程應(yīng)用、人才培養、設備研製(zhì)和生(shēng)產等(děng)方麵入手,才能確保混凝土無(wú)損檢測的持續發(fā)展。
1、混凝土的無(wú)損檢測具有檢測麵積大、數據多等(děng)特點,一般的逐(zhú)點檢測(cè)難(nán)於滿足工程要求(qiú),應積極拓展更快(kuài)速、更可靠的新型(xíng)檢測技術。
2、現場檢測過程中宜采用綜合法,達到多角度綜合評(píng)定(dìng)混凝土質量的(de)目的。同時宜在混凝土耐久性預測、已建混凝土結構(gòu)損傷程度檢測等(děng)新的檢測內容上進行大力開(kāi)拓和實踐,以對(duì)混凝土質量進(jìn)行更全麵的評價。
3、隨著信息技術、電子技術的發展,互聯網與新型檢測儀器和檢測技術的結合將更加緊密。傳感器(qì)技術、雲計算和大數據的出現催生了諸如“綠(lǜ)色無損檢測”、“雲檢測”等新概念,傳統的無損檢測方(fāng)式和管理體係需要與時俱進,數字化、圖(tú)像化、實時化已成為混凝土結構工程質量檢測發展的必然趨勢。