混凝土結構缺陷無損檢測技術探析

楊茂生

摘 要：混凝土結構缺陷對建筑整體質量影響巨大，結構缺陷檢測技術在混凝土結構建筑質量評定中發揮著重要的作用。本文對超聲紅外熱成像檢測技術、反射波法檢測技術、聲波透射法檢測技術以及彈性模量檢測法等幾種常見的混凝土結構缺陷無損檢測技術進行探討，旨在對無損檢測技術在混凝土結構缺陷檢測中的應用提供一些參考。

關鍵詞：混凝土結構;結構缺陷;無損檢測

混凝土結構是建筑中的一種主要結構形式，在我國建筑結構中被廣泛采用。混凝土結構受原材料、配合比、施工工藝等諸多因素影響，容易造成表面及內部的缺陷，采用必要的檢測技術進行混凝土結構缺陷檢測是確保建筑結構穩定性的重要措施。本文現就幾種常見的混凝土結構無損檢測技術進行探討。

1 超聲紅外熱成像檢測技術

世界上第一套用于無損檢測的紅外熱成像儀器是由瑞典在1964年研制。存在缺陷的混凝土結構，由于混凝土內部存在裂縫、空洞，其震動阻尼比沒有缺陷的混凝土要高，超聲紅外熱成像檢測技術就是利用混凝土的這一特點，從外部將超聲波輸入到被檢測結構中，對可能存在裂縫位置的混凝土進行選擇性加熱，聲波在混凝土內部傳播過程中會在結構內逐漸削弱，由振動能量不可逆轉地轉變為熱能，而缺陷位置由于振動阻尼較大，內摩擦熱效應和熱彈效應更加明顯，通過熱成像儀可以準確直觀地發現缺陷位置。紅外熱成像檢測設備主要設備包括三個部分，即超聲發生裝置、信號處理采集裝置和紅外熱成像儀。超聲紅外熱像技術在混凝土缺陷檢測方面的應用包括：（1）利用缺陷與完好混凝土熱容與導熱性能的差異，對混凝土裂縫、疏松、空洞等缺陷進行檢測。（2）滲漏處混凝土含水量較高，利用水對混凝土熱容和導熱性能的影響，對隱蔽的滲漏點進行探查。（3）利用過火后混凝土的熱學參數的變化來檢測混凝土的過火溫度。（4）利用空氣導熱系數較混凝土低，檢測混凝土梁黏鋼、黏碳纖維布或建筑外墻飾面層的粘貼質量。（5）通過檢測熱量泄出點評價建筑節能性能。

超聲紅外熱像技術作為一種新型的無損檢測技術，與傳統的缺陷檢測技術相比具有如下幾個優點：（1）聲波在介質中可以隨意傳播，因此在現場檢測時無須考慮檢測對象的幾何形狀以及內部材料的均勻性;（2）在混凝土介質內聲波傳播速度快能量損失小，幾乎可以在瞬間達到結構內部的任何位置，所以可以應用于大體積混凝土結構的檢測;（3）通過紅外熱成像儀可以直觀地反映出構件內部缺陷情況。

2 反射波法檢測技術

針對埋置地下的樁基礎等容易出現橫向裂縫的構件，預判可能出現裂縫或存在接頭質量問題時。進行大體量的開挖來暴露出樁體進行檢測顯然是不切合實際的，針對此類問題，反射波檢測技術便可以很好地解決地下樁體橫向質量缺陷的問題。

采用反射波技術進行樁身質量檢測時，在樁頂施加激振信號生成應力波，應力波順樁身由上向下傳遞，在傳遞過程中，如果樁身內部、接頭混凝土存在質量缺陷，如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等將產生反射波，通過接受反射波判斷反射波的延時、幅值和波形特征便可以對樁混凝土質量進行判定。在使用反射波法進行檢測時把樁視為連續彈性的一維均質桿件，不考慮樁周土對沿樁身傳播應力波的影響且在受力變形時截面保持平面，沿平面有均布的軸向應力。因此，一般要求受檢樁的長細比、瞬時激勵脈沖有效高頻分量的波長與樁的橫向尺寸之比均宜大于5.0。

3 聲波透射法檢測技術

樁基缺陷檢測除反射波法外，聲波檢測法也是應用廣泛的一種方法。聲波透射法在樁的聲測管中向混凝土發射聲波，引起樁的混凝土介質的振動，聲波經過混凝土介質的傳播，接收變化的聲波，分析波的各項參數。與反射波法相比，兩者的主要區別有以下幾點：（1）波長和邊界條件。低應變反射波法試驗中，以米作為應力波的波長量級，應力波沿樁縱軸線傳播，樁徑為垂直于波向的橫向尺寸，縱向尺寸樁長較長，樁可視為桿件;（2）聲波頻率。低應變反射波法脈沖主頻在幾百Hz，而聲波透射法的聲波脈沖主頻高達3050Hz;（3）測距。低應變反射波法若以樁底反射信號和樁長反算波速，則測距為2 倍樁長。聲波透射法測距比樁徑略小，明顯小于樁長，聲波在其傳播過程中有“頻漂”現象，即隨著傳播距離的增加，主頻降低，傳播速度減慢，測試波速減小，因此測距的差異也加大了低應變反射波法波速與聲波透射法波速的差異。

4 彈性模量檢測法

通過超聲波平測法檢測出普通混凝土的波速值，根據波速與彈性模量的換算關系計算得到檢測對象的彈性模量，分析對不同位置混凝土彈性模量的變化來判斷混凝土內部情況，就是彈性模量檢測法。

波速，繪制相應的齡期-波速曲線作為參考，實際檢測時采集待檢測混凝土波速而后將所采集數據放置于標準試塊的齡期- 波速曲線內。如果檢測數據可以較好地擬合在標準試塊曲線上，表明檢測區域混凝土質量較好;如果對應波速明顯小于相同齡期標準試塊，說明構件內部存在缺陷。

5 結束語

對于既有結構混凝土缺陷的無損檢測技術，經過數十年的發展已經逐漸成熟，在實際項目操作時還需要根據被檢測結構自身特性選擇項適應的檢測方法，綜合考慮檢測方法的檢測精度、效率與操作的簡易性，以求達到事半功倍的效果。

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