無損檢測在土木工程中的應用

姚亦航

摘 要：本文介紹了無損檢測的基本內涵，并列舉了常見的幾種無損檢測的基本方法，包括回彈法、超聲波檢測法、聲發射法、聲振檢測法和紅外線成像檢測法，對于研究土木工程中的無損檢測有一定的參考價值。

關鍵詞：無損檢測；土木工程；應用研究

對于土木工程來說，為了確定材料的性能參數和使用狀態，經常需要進行相關的檢測，因為隨著使用時間的推進，材料的力學性能會發生變化，并且安全系數逐漸降低，因此進行相應的檢測是十分重要和必要的。但是很多檢測都具有一定的破壞性和干擾性，對結構和建筑產生不利的影響，也會大大影響今后的使用，無損檢測由于其極低的影響較為土木工程領域青睞，無損檢測主要依靠的是物理學原理，由于原理的不同，目前正在應用的無損檢測方法有很多，本文針對這些檢測方法的原理和檢測特點、適用條件及使用的優缺點進行分析，根據目前的發展趨勢，對各種方法的應用前景進行預測，以期對同行業的相關檢測提供一定的參考和借鑒。

1 引言

隨著國民經濟的不斷發展、科學技術的持續推進并在土木工程領域的應用，建筑結構越來越復雜也越來越具有挑戰性。其安全性就變得非常重要，一方面可以保障人民的生命財產安全，還能夠延長建筑的使用壽命，相應可持續發展的號召，環保節約。因此相應的監督管理部門需要定期組織或委派相關機構進行建筑性能和參數的鑒定，及時排除不安全的因素，并預估建筑的剩余使用壽命，對于現場檢測來說，任何具有破壞性質的檢測都是不允許的，這也是現場檢測和實驗室檢測的最大區別。因為對于即將驗收的和正在使用的建筑來說，外界的破壞應該是嚴格禁止的。因此無損檢測也成為現場檢測的主要方法，許多的科研和專業技術工作者也都在致力于無損檢測的研究。由于無損檢測的方法較多，缺少系統的總結和理論上的分析，本文針對這一空缺進行相關的補充，以期促進無損檢測在土木工程領域的應用和發展。

2 無損檢測

無損檢測顧名思義就是在沒有破壞和損傷的情況下對關注的對象進行檢測，檢測對象主要是建筑結構或者結構構件，包括其力學性能、耐久性和相關的生命參數，根據檢測出來的數據，結合相應的分析方法，對建筑結構的生命狀況和質量狀態給出合理的評價。無損檢測的方法非常多，從物理學、到化學和計算機學等，其發展也是經歷了很長的時間，大致可以分為以下三個階段：從最開始關注材料的承載力狀態發展起來的無損檢測；再到對材料和產品參數進行測定的無損檢測；最后就是對檢測對象全生命周期的生命狀態評價。

但是無損檢測必須具備很高的可信性，因此在正式推廣前，還需要對無損檢測方法的正確性進行評價，也就是建立無損檢測結果和破壞檢測之間的對比，隨后來驗證無損檢測給出的評價結果的正確性，這個是必須進行的程序，如果不進行這樣的對比就無法確定該檢測方法是否科學，對其給出的評價結果也就不具備任何的意義，自然也無法在評估中予以采用。因為即使是做過這樣的對比校正，也不能保證無損檢測結果的可靠性和精度，但是這一個方法可以通過采用多種無損檢測的方法來彌補，換言之就是對于同一個檢測對象采用多種可靠的無損檢測方法，提煉出他們的共性結論，并且根據各自的檢測特點分析差異產生的原因，保證相互之間的包容性和可檢驗性。因此提高無損檢測方法的可靠性與精度一共有兩種方法，一種方法是與破壞性檢測進行對比，在實驗中修正方法的可信性，另外一種是綜合采用多種檢測方法并給出綜合的評價結論。并且我國也制定了相應的規范和標準，這樣在檢測的時候就能有據可循。

3 常用的無損檢測技術

3.1回彈法

回彈法主要是通過測定結構表面的硬度，并根據材料的硬度和強度之間的關系推測其抗壓強度，該方法最開始起源于瑞士，并且經過英國科學家Kolek的試驗論證。目前借用壓痕與強度關系的擬合曲線，并且我國目前已經形成了成熟的技術規范，該技術規范一方面進行了比較全面的理論技術研究，另外一方面在試驗中對缺少的數據也進行了補充。該種方法的檢測設備不復雜，測試的原理比較容易理解，技術人員也會比較快地掌握測試的方法，因此從整個測試周期來看，所耗費的人力物力都是較少的，主要應用在混凝土的強度測試中。

3.2超聲波檢測法

由于波在介質中可以傳播，借助波的該特點的廣泛性可以進行相應的檢測，超聲波檢測方法起源于上個世紀，并且在中期已經開始了超聲波檢測的應用，我國也是從該時期開始在土木工程領域引進了超聲波檢測。根據超聲波傳播會隨著介質對其進行耗散而逐漸減弱的特點，并且減弱是有一定規律的，與介質組成結構有很大的關系，這個指的是能量的耗散。同時速度也可以作為檢測評價的一個指標，其和強度、密度等物理參數都有很大的關系。但是超聲波的使用也是有著它的局限性的，因此有必要針對超聲波傳播過程與信息獲取搜集的過程進行一定的優化和研究。目前超聲波在我國土木工程領域的應用也已經逐漸趨于成熟，并且有相應的規定作為保障。

3.3聲發射法

建筑結構在自身的缺陷處受到外界的擾動時就會產生應力集中的現象，聲發射法就是根據該特點而衍生而來的檢測方法。因為在缺陷處往往會產生一定的塑性變形，伴隨的是變形能的產生，再根據聲波的傳播特點進行一個結構受力薄弱處的一個初步預判，對其產生的部位、缺陷的大小和形成的時間也都能給出比較詳細的分析結果。該檢測方法也是在上個世紀50年代發展起來的。該檢測方法目前已經隨著科技的發展得到了補充和完善、數字化和多通道等技術也已經進行了應用。但是對于混合建筑材料來說，其應用還存在一定的困難，因為他們的很多物理性能和聲波傳播機制還不得而知，需要進行進一步地研究。

3.4聲振檢測法

聲振檢測法主要是利用聲音激起檢測對象的振動，并根據振動和力學性能的對應關系對結構進行評價。在實際應用中根據激勵方法的不同可以分為聲波反射法和沖擊回波法。聲波反射法也有很多的分類，但是最常見的是單點激振單點測量的方法，該方法的適用范圍較窄，并且處理數據的難度大。沖擊回波法較應用較多，不僅能夠探測缺陷的產生位置還能測量其他如保護層厚度等結構參數。

3.5紅外線成像檢測法

紅外線成像檢測法起源于上世紀60年代美國對紅外線成像技術的應用，并且隨著科研人員在土木工程領域的引進進而在該領域推廣起來。由于結構的位置能夠輻射出不同的紅外線，根據紅外線分布的不同，技術人員就能夠得到一系列有用的信息。該方法可以獲得較為直觀的材料狀態，并且測量的范圍也較廣，自動化程度較高。

4結語

綜上所述，土木工程中可以應用的無損檢測方法諸多，并且各自都有一定的適用條件和限制條件，一定要根據物理環境的不同，場地條件的限制和材料的性能綜合地進行選擇。對于檢測結果，要全方面的進行分析，抓住主要研究的問題，對于次要的問題可以進行一定地忽略，但是檢測結果并不能完全評價建筑結構的生命狀態，可以將其作為評價指標的一部分，最終的評定結果還要結合其他的合理依據。

土木工程領域和建筑行業的發展對材料的使用、施工的工藝和工法提出了更高的要求，無損檢測也必須進行創新和完善，可以從以下幾個方面著手：一定要和當前的發展形式相互適應，不能因循守舊；要積極響應可持續發展，盡可能地做到節約資源、保護環境；檢測儀器的精度要適當地提高，并且保證檢測結果可靠度；對于檢測數據能夠科學的自動處理，給出需要的檢測結果。

參考文獻

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