冯杰
【摘 要】针对检测混凝土自身缺陷的重要性,全面评述了对混凝土结构无损检测的国内外研究现状,介绍了目前已有的混凝土强度和混凝土结构缺陷的无损检测方法,工程实际中可结合技术要求及环境条件适当选取. 【期刊名称】《山西建筑》 【年(卷),期】2010(036)002 【总页数】2页(P101-102) 【关键词】混凝土;缺陷;无损检测 【作 者】冯杰
【作者单位】咸阳市建设工程质量安全监督站,陕西咸阳,712000 【正文语种】中 文 【中图分类】TU375
混凝土是当今世界上用途最广、用量最大的建筑材料。由于具有经济适用、易于成型等优点,混凝土结构被广泛应用于水利、交通、工业民用建筑等大型国民经济基础性设施和国防工程中,成为一种不可替代的建筑材料。
随着混凝土结构的广泛使用,其质量检测和性能评估是目前土木工程界迫切需要解决的问题。由于混凝土无损检测技术能反映结构物中混凝土的强度、均匀性、连续性等各项质量指标,对保证新建工程质量以及对已建工程的安全性评价等方面具有
无可替代的重要作用,因而越来越受到人们的重视。
早在20世纪30年代初,人们就已开始探索和研究混凝土无损检测方法,并取得了迅速的发展。1930年首先出现了表面压痕法。1935年格里姆(G Grimet)、艾德(J.M.Ide)把共振法用于测量混凝土的弹性模量。1948年施米特(E.Schmid)成功研制回弹仪。1949年加拿大的莱斯利(Leslie)和奇斯曼(C.Heesman)、英国的琼斯(R.Jones)等运用超声脉冲进行混凝土检测获得成功。接着,琼斯又使用放射性同位素进行混凝土密实度和强度检测,这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。随后,前苏联、罗马尼亚、日本等国家也相继开展了这方面的研究并取得许多成果。60年代,罗马尼亚的弗格瓦洛(I.Facaoaru)提出用声速—回弹法综合估算混凝土强度的方法,为混凝土无损检测技术开辟了多因素综合分析的新途径。60年代声发射技术被引入混凝土检测体系,吕施(H.Rusch)、格林(A.T.Green)等人先后研究了混凝土的声发射特性,为声发射技术在混凝土结构中的应用打下了基础。80年代中期,美国的 Mary Sansalonet和Nicholas J.Carino实现了在水泥混凝土等集结型非金属、复合材料中采用机械波反射法进行无损检测的目标。我国的无损检测及其标准虽起步较晚,但也正在努力向国际标准(ISO)和工业先进国(如DIN,JIS等)标准靠近。我国在这一领域的研究工作始于20世纪50年代中期,开始引进瑞士、英国、波兰等国的回弹仪和超声仪,并结合工程应用开展了许多研究工作。60年代初即开始批量生产回弹仪,并研制成功了多种型号的超声检测仪;在检测方法方面也取得了许多进展。70年代以后,我国曾多次组织力量合作攻关,着手制订了一系列技术规程,并引进了许多新的检测技术,大大推进了结构混凝土无损检测技术的研究和应用。随着电子技术的发展,仪器的研制工作也取得了新的成就,并逐步形成了自己的生产体系。90年代以来,无损检测技术继续向更深的层次发展,许多新技术得到应用,检测人员队伍不断壮大,素质迅速提高。 1 混凝土强度的无损检测方法
表1给出了常见的混凝土强度无损检测方法。
表1 混凝土强度无损检测方法分类方法名称 测试量 换算原理钻芯法 芯样的抗压强度拔出法 拔出力压痕法 压力积压痕直径或深度射击法 探针射入深度局部区域的抗压、抗拔或抗冲切强度换算成混凝土标准强度的换算值嵌注试件法 嵌注试件的抗压强度回弹法 回弹值超声脉冲法 声时、波高、波形、频谱、反射回波信号超声回弹综合法 回弹值和声速根据混凝土应力应变性质与强度的关系,声速、回弹衰减等物理量换算成混凝土标准强度换算值声速衰减综合法 声速和衰减系数(脉冲回波法)振动参数根据振动参数与强度的关系推算混凝土标准强度落球法射线法 射线的吸收和散射强度 根据吸收和散射强度与混凝土密实度推算混凝土强度成熟度法 温度时间积分 根据度、时、积与强度关系推算混凝土标准强度 下面简单介绍一下各种混凝土强度无损检测方法的发展状况：
1)回弹法和超声法在我国已普遍用于工程检测,并已制定了相应的技术规程。2)成熟度法已有相应的研究报道,它主要以温度时间积作为确定强度的依据。3)超声波检测混凝土强度的基本依据是超声波传播速度与混凝土弹性性质的密切关系。超声法检测混凝土受到诸多因素的影响,如试件横向尺寸、温度、湿度、骨料品种及含量、钢筋等因素,测量精度难以保证。4)超声回弹综合法是通过一定的数学模型建立混凝土强度与声速、回弹值之间的关系曲线,综合了超声法和回弹法的优点,相互补充,使得测强精度有了一定程度的提高。5)射线法主要根据Y射线在混凝土中的穿透衰减或散射强度推算混凝土的密实度,并据此推定混凝土的强度。这种方法由于涉及射线防护等问题,我国应用较少。
表2 结构完整性无损检测方法分类方法名称 测试量 换算原理声发射法 声发射信号、时间记数、幅值分布能谱等声发射源定位,声发射的凯塞效应脉冲回波法 应力波的时域、频域图 从时域、频域的综合分析确定应力波的反射位置射线法 穿透缺陷区域后射线强度的变化 不同介质对射线吸收的差异雷达法 雷达的反射波 不同反
射物雷达波发射强度的差异红外线频谱法 热发射 缺陷区域热发射强度的变化 2 混凝土结构内部缺陷的检测方法 结构完整性无损检测方法分类见表2。
下面简单介绍一下各种结构完整性无损检测方法的发展状况：1)超声波缺陷检测方法。超声脉冲波检测结构混凝土缺陷是利用脉冲波在技术条件相同(指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间(或速度)、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。超声法已被广泛的应用于混凝土裂缝深度、内部缺陷、两层混凝土粘结质量、钻孔桩基检测等领域。同超声法测强一样,超声法检测缺陷也受到许多因素的影响,主要有传感器耦合状态、混凝土含水量、钢筋等。2)探地雷达简称GPR。探地雷达是一种对地下的或物体内不可见的目标或界面进行定位的电磁技术。高频电磁波以宽频带脉冲形式,通过发射天线被定向送入地下,经过存在电性差异的地下地层或目标体反射后返回地面,由接收天线接收。电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电磁特性和几何形态而变化,所以对接收信号进行分析处理,可判断地下的结构或埋藏物等。3)红外成像检测技术。红外成像检测技术是运用红外热像仪探测物体各部分辐射红外线能量,根据物体表面的温度场分布状况所形成的热像图,直观显示材料、结构物及其结构上存在的不连续缺陷的检测技术。红外成像检测技术已广泛用于电力设备、高压电网安全运转的检查、石化管道泄漏、冶炼温度和炉衬损伤、航空胶结材料质量的检查、大地气象检测预报、山体滑坡的监测预报、医疗诊断等。红外检测技术用于房屋质量功能检查,在我国尚处于起步阶段。已有研究表明,红外检测可以应用于房屋外墙饰面粘结质量检测、火灾后混凝土质量评估等领域。该方法具有快速、大面积扫测、直观的优点。4)冲击回波检测方法。冲击反射法(Impact-Echo)是在结构表面施以微小冲击,产生应力,当应力波在结构中传播遇到缺陷与底面时,将产生来回反射并引起结构表面微小的位移响应,接收并进行频谱分
析可获得频谱图。根据频谱图的分析来判断缺陷的位置及深度等信息。目前已经被应用于混凝土结构物厚度、结构物内部缺陷等方面的检测。 3 结语
混凝土无损检测技术是土木工程与材料领域的热点课题。本文对混凝土结构无损检测的国内外研究现状进行了全面的评述,介绍了目前已有的混凝土强度和混凝土结构缺陷的无损检测方法。
【相关文献】
[1] 陈维江,付国群.先进无损检测设备及其在水利水电工程中的应用[J].水利电力技术,2004,8(35)：86-89.
[2] 吴新漩.混凝土无损检测技术手册[M].北京：人民交通出版社,2003：2-20.
[3] 沈建中,李宗津,张之勇.土木工程中的无损检测技术及其应用[J].无损检测,2000(11)：497-501. [4] 童寿兴,王 征,商涛平.混凝土强度超声波平测法检测技术[J].无损检测,2004,26(1)：24-27. [5] 张玉海.探地雷达的工作原理和检测应用[J].混凝土,2003(1)：31-32,183-185.
[6] 杜红秀,张 雄,乔俊莲.红外热像用于水泥砂浆火灾损伤的检测与评定[J].同济大学学报,1999(4)：499-502.
[7] 顾轶东,林维正.冲击回波法在混凝土无损检测中的应用[J].无损检测,2004(9)：468-470.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容