淺談無損檢測技術在道路工程中的應用

衣矗

【摘 要】隨著計算機技術、自動化控制技術、高精度測微技術的進步，試驗檢測技術在最近的20 年里有了突破性的進展。本文綜合介紹了國內(nèi)外在路面使用性能無損檢測上的最新技術及相關的研究領域。在此基礎上，分析了我國在新型檢測設備的應用探討了未來的發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】道路工程； 無損檢測； 檢測原理； 檢測技術

【中圖分類號】U416.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0262-01

交通作為經(jīng)濟命脈的大動脈，其發(fā)展狀況直接影響國民經(jīng)濟的發(fā)展速度，在交通運輸體系中，公路有事基礎中的基礎。道路工程的建設和管理質(zhì)量，一直是困擾科研技術人員的一個重要問題，圍繞這一問題，科研技術人員結(jié)合現(xiàn)代無損檢測技術的發(fā)展，探索用不同方法檢測路基和路面的各項指標，取得了一定的成果。我國從20 世紀80年代后期開始，通過設備與技術引進和自主開發(fā)，在路面檢測方面也有了巨大的發(fā)展。本文在國內(nèi)外考察與研究的基礎上，總結(jié)了路面主要無損檢測技術和相關研究的最新進展，分析了在我國的應用與研究情況及發(fā)展趨勢。

一、發(fā)展無損檢測技術的意義

眾所周知，在道路施工中，為了保證工程質(zhì)量，從夯實地基、碾壓每層路基，到灌注水泥混凝土層路面或瀝青路面，每道工序都需要檢測，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)規(guī)程隨機選點，鉆孔取樣、進行室內(nèi)分析處理，從中獲取厚度、深度、壓實度和強度等工程參數(shù)。然而，這種常規(guī)方法存在一定的局限性首先被測點是隨機選擇的，因而檢測結(jié)果往往缺乏代表性。同時，由于檢測點的密度稀，有些局部壓實度達不到標準、厚度偏小、水泥混凝土或瀝青內(nèi)部存在的缺陷等不良區(qū)段極易漏檢，給后續(xù)工程工作留下隱患。另外，在道路投人使用后的日常監(jiān)察管理中，通常對路表面出現(xiàn)的破損、凹陷、裂縫、平整等問題可以及時發(fā)現(xiàn)，但對道路內(nèi)部存在的隱性災害如路面下的空洞、積水、脫空、基礎疏松等卻沒有有效的檢測手段，難以做到防患于未然，隨著冬冰夏融，熱脹冷縮以及日積月累的沖壓，往往容易導致重大交通事故的發(fā)生，使人民生命財產(chǎn)造成巨大的損失。因此，如果能夠研究開發(fā)出無損、快速、直觀、能顯示道路內(nèi)部狀態(tài)的檢測設備和技術手段，必將使道路建設質(zhì)量和養(yǎng)護管理水平進人一個新的水平，這一點得到了國內(nèi)外公路建設中正反兩方面的經(jīng)驗證明。開展路面無損檢測與評價技術研究，將在控制道路施工質(zhì)量、深人認識路面長期使用性能、改善路面設計、優(yōu)化道路改造方案及提高路網(wǎng)養(yǎng)護水平等方面具有重要意義。

二、路面無損檢測技術

2.1 頻譜分析技術

頻譜分析檢測技術是分析在不同介質(zhì)中傳播表面波的頻率特性。通過在路面結(jié)構表面施加瞬時的垂直沖擊，就可以產(chǎn)生一組以振源為中心的具有各種頻率成分，并沿地表一定深度向四周傳播的瑞雷波面，可以通過不同的力錘重量或不同的錘頭獲得不同種頻率成分的瑞雷波面信號，并且在不同位置設置傳感器，可以檢測到波傳播的頻率，然后可以借助于頻域的互譜分析和相干分析技術，達到測試不同深度分層介質(zhì)力學參數(shù)的目的。

它與傳統(tǒng)方法相比，具有速度快、檢測頻率高的特點。可以用于檢測路面各分層介質(zhì)的厚度均勻性以及層間的接觸情況。

2.2 圖像技術

圖像技術包括紅外成像技術和激光全息圖像技術。紅外線成像技術是依賴于不同材料介質(zhì)的不同導熱性能原理，在熱源作用下，通過物體表面形成的溫度分布反映出物體表層及表層以下材料和結(jié)構的熱傳導性差異。由熱敏元件記錄出路面的等溫線，從而可以通過熱圖辯認出物體內(nèi)部的結(jié)構或缺陷。激光全息技術是通過分析全息攝影得到的全息圖，再由全息圖上側(cè)取數(shù)據(jù)求出相關力學量的方法。

2.3超聲波無損檢測技術

原理：超聲波是一種頻率高于人耳能聽到的頻率的聲波，它在傳輸過程中服從于波的傳輸規(guī)律。超聲波路面檢測技術主要是通過發(fā)射超聲波到材料介質(zhì)，接收反射波的相關參數(shù)，進而判斷結(jié)構內(nèi)部破損情況的一種新型無損檢測方法。在介質(zhì)中不同位置設置傳感器，測量超聲波在一定距離內(nèi)傳播的時間，利用速度、時間與位移的關系計算波速，利用速度與介質(zhì)相關參數(shù)的關系可以測定材料的有關參數(shù)如彈性模量、抗壓強度、抗折強度等，還可用來檢測材料或結(jié)構內(nèi)部的缺陷。

適用范圍：我國早在70年代開始應用超聲波檢測技術測量巖石的抗壓強度和判斷巖石的性質(zhì)。由于它具有激發(fā)容易、檢測簡單、操作方便、價格便宜等優(yōu)點，在路面檢測中的前景非常廣闊。現(xiàn)已成功地應用于檢測路基路面材料的密實度與彈性模量、檢測混凝土的抗壓強度、抗折強度、檢測路基路面的厚度與孔隙，以及路基快速測VVI等。

2.4 激光技術

激光檢測路面技術是綜合運用光的衍射、光電反射、光時差三大原理來進行測試的。其中衍射原理是利用激光遇狹縫發(fā)生衍射的原理，調(diào)整狹縫的寬窄，得到屏幕上不同狹縫寬度下的明暗相干條紋，建立二者的相互關系。由相干條紋的情況來判斷狹縫寬度的變化，光電反射原理利用激光光強愈強則光電流愈強的原理，通過光電轉(zhuǎn)化器將光能轉(zhuǎn)化為電能，當激光光強發(fā)生變化時，光電流也隨之發(fā)生變化，事先標定建立光電流與位移關系，可根據(jù)光電流的變化反算彎沉位移的變化量。光時差原理是利用激光傳播速度快的原理記錄激光通過很短距離的時差。

道路無損檢測技術的總體趨勢是： 由人工檢測向自動化檢測技術發(fā)展，由破損類檢測向無損檢測技術發(fā)展，由低速度、低精度向高速度、高精度發(fā)展。可以認為，道路無損檢測技術及路面使用性能評價在中國的發(fā)展方向為：（1） 測試設備的需求量越來越大，用戶越來越多，并逐步實現(xiàn)國內(nèi)組裝及國產(chǎn)化；（2） 圍繞測試技術所展開的研究逐步深化，并通過相關軟件的市場化來推廣；（3） 集成多種設備檢測結(jié)果的路面使用性能評價與病害原因分析、養(yǎng)護與改建措施的專家系統(tǒng)的應用，或直接集成到路面管理系統(tǒng)中。

參考文獻：

[1]李會寧.路面無損檢測技術應用與發(fā)展探討[J].山西建筑，2010，（19）

[2]李永利，董偉.路面無損檢測技術探析[J].交通標準化，2011，（08）.