無損檢測技術在建筑工程質量檢測中的應用分析

鄭振榮 施承志

(1. 泉州市八發建筑材料有限公司,福建 泉州 362343;2. 福建華峰集團有限公司,福建 泉州 362799)

1 概述

在建筑工程中,常采用各種檢測手段把控工程質量,無損檢測技術就是一種非常可靠且廣泛應用的檢測方式。無損檢測技術是一種通過非破壞性的方法來獲取材料、結構或設備內部信息的技術［1］,它可以在不破壞被測對象的情況下,檢測、監測和評估其內外部的質量完整性。在建筑工程領域中,無損檢測技術被廣泛應用于質量控制和安全評估,這對建筑工程領域的檢測發展具有重要意義［2］。傳統的破壞性檢測需要破壞部分建筑結構并從中取樣檢測,費時費力,而無損檢測技術通過非破壞性的方式可以快速、高效地獲取被測對象的內部信息,進而減少了對建筑資產的損壞,降低了修復的成本,減少了大量的人力和時間成本。無損檢測技術能夠實時監測建筑結構在使用過程中的變化和損傷,以及潛在的質量問題和安全隱患［3-4］,可以將檢測數據以圖像、圖表等形式進行可視化展示,使得分析和評估更加直觀清晰［5］。通過及時維修和加固,可以確保建筑結構的安全性和穩定性,并延長其使用壽命。此外,無損檢測結合傳感器技術,可以實現對結構參數的綜合分析,為工程師提供科學依據和指導工作。

本文闡述無損檢測技術在泉州市建筑工程質量檢測中的應用實例,總結出無損檢測技術的優勢和限制,并對應用的關鍵因數進行了研究,為其他地區建筑工程中使用無損檢測技術把控工程質量提供一定的理論依據。

2 無損檢測技術在泉州市建筑工程質量檢測中的應用

2.1 超聲波檢測技術的應用

超聲波檢測技術是通過超聲波在材料內部的傳播和反射特性,對建筑結構中的缺陷、裂縫和變形進行檢測和評估。泉州市大部分建筑工程項目均使了用超聲波無損檢測技術檢測工程質量,主要有混凝土結構裂縫檢測、鋼結構缺陷檢測、混凝土結構表觀缺陷(如空洞等)檢測和樁基檢測中的聲測法、低應變法及高應變法檢測樁身完整性等(圖1～圖4)。超聲波檢測技術在泉州地區的混凝土結構檢測中得以廣泛應用,是因為通過分析超聲波的傳播時間和幅度變化,可以對混凝土結構中的裂縫、空洞、氣孔、蜂窩等缺陷進行定量化評估,也可以由此判斷混凝土構件的密實度,進而推斷出混凝土本身的質量。此外,超聲波不僅可以穿透混凝土表面,準確地定位和檢測鋼筋的位置、直徑和長度,還可以通過分析超聲波的反射特征檢測鋼筋的腐蝕、斷裂和變形等情況。超聲波檢測技術可以實時監測建筑結構的變形、振動和損傷情況,及時發現隱患并采取相應措施。這種技術可以應用于橋梁、樓房、隧道等各種建筑結構的健康狀況監測［6］。超聲波檢測還可以用于評估建筑材料之間的黏結性能,如混凝土與金屬、混凝土與混凝土之間的黏結強度,這主要是因為通過分析超聲波在不同材料界面的反射和衰減情況,可以判斷黏結性能的好壞和存在的問題［7］。

圖1 裂縫檢測現場

圖2 裂縫檢測現場

圖3 低應變檢測現場

圖4 樁基聲測試驗現場

超聲波檢測技術在建筑工程質量檢測中的應用具有快速、準確、非破壞等優勢。它不僅可以降低對建筑結構的安全性和穩定性的破壞,還能快速、準確地為工程師制定維修和加固方案提供檢測數據。然而,超聲波檢測技術的應用仍受到建筑所使用的材料的特性和結構復雜性的影響。這是因為使用超聲波檢測混凝土結構強度時,鋼筋混凝土中混凝土成型時的水灰比、粗細集料的大小、混凝土齡期、收縮變化等相關因素均會影響檢測的結果。此外,混凝土構件本身非均質材料,對超聲波的能量有吸收效應,材料的不均勻特性對檢測結果也存在一定的影響。因此,在使用無損檢測儀時,需要培訓出更多專業的技術人員進行操作,確保檢測結構的準確性和可靠性。

2.2 熱像儀技術的應用

隨著工程技術發展,建筑工程中越來越多問題需要通過非破損的方式檢測出來并加以解決,熱像儀無損檢測技術是一種非常實用的檢測手段。熱像儀可以通過探測和測量物體表面的紅外輻射,并將其轉化為熱圖像,這可以為我們提供有關建筑結構熱分布和溫度異常的信息。所以,通過熱像儀技術,可以及時、快速檢測建筑結構中的熱橋(熱傳導較快的區域)和漏熱點,這可能導致能量浪費、溫度不均勻及潛在損害的問題,并采取相應的維修和加固措施。熱像儀可以用來評估建筑結構的絕熱隔熱性能,檢測墻體、屋頂和窗戶等部位的隔熱效果,通過比較不同區域的熱分布情況和溫度差異,評估絕熱材料的效果和可能存在的隱患［8-10］。熱像儀還可以用于檢測建筑結構中的漏水問題,如漏水管道、滲漏墻面等,通過觀察熱圖像中的溫度異常,可以快速識別并定位漏水點,有助于及時修復,以防止進一步損害。此外,熱像儀還可以用于監測建筑設備的運行狀態,如電氣線路、空調系統等,通過檢測設備表面的熱量分布,可以發現異常的熱點或過載情況,提前做出維護和保養的決策,消除潛在故障,降低安全隱患。

熱像儀技術具有高效、快速、非接觸式等優勢,在建筑工程質量檢測中發揮重要作用。它可以提供直觀的熱圖像,幫助工程師和維護人員及早發現并解決潛在問題,提高建筑的能效性能和安全性。然而,熱像儀技術應用受操作水平影響很大,需要專業人員進行專業操作和經驗解讀。同時,建筑材料本身的特性和環境條件也會對檢測結果產生一定的影響,這主要是因為被測物體的表面性能很大程度取決于材料本身的熱性能,并且環境的影響是多樣的,會受霧天、雨天的限制,同時太陽輻射和環境輻射在紅外熱像儀成像方面也構成較大的影響。

2.3 電磁感應法/X射線檢測技術的應用

電磁感應法無損檢測技術在建筑工程質量檢測中廣泛應用,如現場檢測鋼筋混凝土中鋼筋保護層厚度,也用于測量鋼筋混凝土中鋼筋直徑,還可以用于測量混凝土樓板的板厚(圖5～圖6)。鋼筋保護層探測儀通過具有發射、接收功能的探頭發射電磁信號,保護層內鋼筋產生二次感應磁場,被探頭接收,經儀器處理后,得到鋼筋保護層厚度或鋼筋直徑的測量值。樓板測厚儀是通過發射探頭發射出穩定的交變電磁場,根據電磁理論,電磁場的強度隨著距離變長而衰減,由接收探頭接收電磁場,并將電磁場的強度值通過無線發送給主機,主機根據接收到的信號強度值實時計算樓板的厚度。電磁感應法的廣泛應用極大提高了建筑工程質量檢測的效率。

圖5 鋼筋保護層厚度檢測及鋼筋直徑檢測

圖6 混凝土樓板厚度檢測

X射線檢測技術也是泉州地區建筑工程中常用的無損檢測方式,它可以對墻體透射成像,檢測到墻體內部隱蔽的管道破損或滲漏位置,發現墻體中可能存在的漏水點或滲透問題。在建筑工程質量檢測中,X射線檢測技術常用于檢測建筑結構中的裂縫、空洞和孔隙,評估材料的密實度和均勻性,評估隱蔽結構的完整性。X射線檢測也常用于地下管道的布局和損傷情況探測,對潛在的風險進行評估。

X射線檢測技術在建筑工程質量檢測中具有快速、準確、全面等優勢,它可以提供直觀的圖像和數據,幫助工程師和檢測人員發現和解決隱藏的缺陷和問題,提高建筑結構的質量和安全性。然而,X射線檢測技術需要專業的檢測設備和經驗豐富的操作人員,同時還需要注意輻射防護和環境保護等方面的安全措施。目前,在建筑鋼結構檢測中常用的便捷式X射線探傷儀國內外均有生產,且設計理念堅固、可靠、耐用,控制器高度集成,內部結構制造堅固。這類儀器攜帶方便,也經常在橋梁、化工、壓力容器等領域廣泛應用。同時,對于各類電線電纜、插頭、導線等應用在工程中的材料,也可以用X射線探傷儀檢測,通過圖像可以協助查看產品內部結構是否存在物理缺陷,還可以借此觀測焊接點位、焊接狀態等。

3 無損檢測技術的優勢與局限性

無損檢測技術對建筑工程質量提升發揮重要作用。除了上述檢測方法外,其他廣泛應用的無損檢測主要有：①回彈法檢測混凝土構件抗壓強度、回彈法檢測普通黏土磚抗壓強度;②貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度;③雷達波法檢測鋼筋數量和間距;④采用全站儀或經緯儀檢測建筑物的垂直度、采用水準儀檢測建筑物的沉降情況;⑤磁阻法檢測鋼結構防火涂層厚度等。無損檢測技術之所以應用廣泛,是因為通過非破壞性的方法進行檢測,不會對被測物體造成損傷,保持其完整性。無損檢測技術可以快速獲取數據和結果,節省時間和勞力,提高檢測效率。無損檢測技術可以檢測材料或結構內部的隱蔽問題,提供更全面的信息,幫助發現潛在缺陷和質量問題。部分無損檢測技術可以定量分析數據,提供具體的數值和參數,增強檢測結果的可靠性和科學性。無損檢測技術還可以避免人員接觸危險環境和有害物質,增加工作的安全性［11］。

然而,無損檢測技術通常需要專門的設備工具進行操作,對設備的可靠性和準確性要求較高。不同的無損檢測技術需要經過專業的培訓和掌握相應的操作技術,以獲得準確、可靠的檢測結果。部分無損檢測技術對環境條件有一定要求,如光線、溫度、濕度等,都可能會干擾檢測的準確性。不同的無損檢測技術適用于不同的材料和結構類型,對于特殊材料或結構,可能需要采用多種技術組合才能全面評估。同時,無損檢測結果的判斷受操作人員自身經驗和主觀意識的影響,可能存在一定的主觀性和誤差。特別是隨著建筑工程量不斷增大,所需的專業檢測技術人員多,人員培訓的及時性及有效性是否能跟得上檢測技術的發展,儀器設備的更新換代速度是否及時,也影響了工程檢測質量。

無損檢測技術在建筑工程質量檢測中具有許多優勢,但也需要注意其限制和局限性,因此,在實際應用中需要充分考慮技術的可行性和適用性。

4 提高無損檢測技術應用成效的建議

4.1 建立并執行良好的工程質量管理體系

提高無損檢測技術的應用成效關鍵因素之一是建立并執行良好的工程質量管理體系。建立明確的質量標準和要求,包括設計規范、施工規范和材料標準等,這將為無損檢測提供一個參考框架,在檢測過程中能夠明確判斷和評估質量狀況,建立合理的工程計劃和進度安排,確保施工過程的有序進行,并為無損檢測提供充足的時間窗口,這樣可以有效避免因施工時間緊張導致的質量問題和檢測遺漏;建立健全的施工過程管理體系,包括人員管理、材料管理、施工記錄等,可以保障施工過程的質量和規范,減少施工缺陷和后期質量問題;培養和選拔具有專業知識和經驗的施工人員和無損檢測人員,確保其熟悉技術操作和數據分析,提高檢測結果的準確性和可靠性;建立完善的數據管理和記錄系統,對無損檢測的數據和結果進行及時歸檔和整理,為后續分析和決策提供有效依據。

良好的工程質量管理體系是應用無損檢測技術取得成功的重要保障。它能夠提高工程質量、降低風險,并為無損檢測提供可信的參考依據和操作環境。

4.2 高水平設備和專業技術人員的配備

高水平設備和專業技術人員是應用無損檢測技術取得成功的重要因素。只有具備高水平的設備,并有經過專業培訓的人員,才能保證無損檢測的準確性、可靠性,并提供有價值的檢測結果。

不斷引進更新的先進設備可以提升無損檢測的能力和效果,并且確保設備的可靠性和準確性。同時,擁有經過培訓和專業知識的無損檢測人員也至關重要,他們需要熟悉設備操作和使用方法,了解不同的檢測技術和應用領域,具備正確解讀和分析檢測結果的能力;要求檢測人員積極參加培訓,學習最新的技術發展和應用,以及實踐經驗的積累,提高人員的專業能力,為更好地開展無損檢測工作提供支持;建立質量控制和質量保證機制,確保設備維護管理得當、操作規范,保證準確性和一致性。

4.3 選擇合適的檢測方法和工具

選擇合適的無損檢測方法和工具也是應用無損檢測技術取得成功的重要因素。通過綜合考慮物體性質、檢測目的、經濟性和規范要求等因素,選擇合適的方法和工具,可以最大程度地發揮無損檢測技術的優勢,并獲得準確、可靠的檢測結果。

不同的材料和結構可能需要采用不同的檢測方法,了解被檢測物體的特性可以更好地選擇合適的檢測方法和工具。應明確檢測的目的和要求,根據具體需求選擇相應的檢測方法和工具;評估不同無損檢測方法和工具的可行性和經濟性,應綜合考慮技術的適用性和經濟性,以確保選擇的方法和工具能夠滿足項目的需求,并具備良好的性價比;參考相關規范和標準,了解各種無損檢測方法和工具的應用范圍和要求,確保所選擇的方法和工具符合國家或行業標準,并能夠得到廣泛認同,減少錯誤和風險,提高檢測的準確性和可靠性。

5 結束語

無損檢測技術在建筑工程質量檢測中的應用具有廣泛的優勢和重要性,特別是超聲波檢測混凝土結構和鋼結構的缺陷、熱成像儀法檢測建筑外墻隔熱性能、電磁感應法檢測鋼筋保護層厚度和鋼筋直徑及樓板厚度、X射線檢測管道損傷和缺陷等。無損檢測技術在建筑工程質量檢測中的應用,不僅能夠提供準確全面的信息,發現潛在質量問題,還能夠加強工程質量控制、延長結構壽命、優化設計方案,并節約維護成本,但也受人員儀器設備水平、技術人員操作水平及檢測環境的限制。在建筑工程質量無損檢測中,應建立良好的工程質量檢測管理體系,選擇良好的試驗方法和檢測設備,并經專業的技術人員檢測,可以提高無損檢測結果的準確性、可靠性,為建筑行業的健康發展和社會的安全提供保障。