無損檢測技術(shù)在道路橋梁試驗(yàn)檢測中的應(yīng)用分析

遲嘉陵

（煙臺港通工程檢測有限公司，山東煙臺 264000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對交通運(yùn)輸行業(yè)的要求也越來越高，這也推動了道路橋梁工程的發(fā)展。在道路橋梁工程建設(shè)中，采用無損檢測技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。在道路橋梁工程建設(shè)過程中，應(yīng)該合理應(yīng)用無損檢測技術(shù)，以保證道路橋梁工程的質(zhì)量。本文主要分析無損檢測技術(shù)在道路橋梁試驗(yàn)檢測中的應(yīng)用，以提高我國道路橋梁工程質(zhì)量。

1 無損檢測技術(shù)介紹

無損檢測技術(shù)是一種科學(xué)、準(zhǔn)確、有效的檢測手段，主要是通過在道路橋梁的內(nèi)部或表面添加一些特殊材料，然后使用一定的技術(shù)手段來測試這些材料的性能和質(zhì)量。在進(jìn)行無損檢測時(shí)，應(yīng)該盡量避免對道路橋梁內(nèi)部或表面造成損傷，否則會影響檢測結(jié)果。目前，我國對無損檢測技術(shù)的應(yīng)用非常重視，并已經(jīng)取得一定成果。

例如，利用超聲波和紅外線成像技術(shù)來進(jìn)行無損檢測，可以得到道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體情況。另外，在使用無損檢測技術(shù)進(jìn)行道路橋梁試驗(yàn)檢測時(shí)，可以將其分為2個(gè)部分：一是道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)；二是道路橋梁表面結(jié)構(gòu)。通過這些技術(shù)手段可以進(jìn)一步確定道路橋梁的質(zhì)量是否達(dá)到要求[1]。

無損檢測技術(shù)在道路橋梁試驗(yàn)檢測中的應(yīng)用非常廣泛，主要是因?yàn)闊o損檢測技術(shù)具有較強(qiáng)的針對性和實(shí)用性。無損檢測技術(shù)可以通過對道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試來保證其穩(wěn)定性和安全性，因此無損檢測技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。

1.1 超聲波技術(shù)

當(dāng)超聲波在道路橋梁中傳播時(shí)，會產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象，因此可以利用超聲波技術(shù)對道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行測試，從而了解道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體情況。

此外，超聲波技術(shù)還可以對道路橋梁表面進(jìn)行檢測，利用超聲波技術(shù)進(jìn)行道路橋梁試驗(yàn)檢測時(shí)，可以得到道路橋梁表面的一些信息，從而了解道路橋梁表面的實(shí)際情況。因此，這種方法具有一定的實(shí)用性和合理性。目前，我國對超聲波技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究和開發(fā)，使這種技術(shù)更加成熟和完善，通過對超聲波技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，可以解決很多傳統(tǒng)方法無法解決的問題[2]。

1.2 紅外線成像技術(shù)

紅外線成像技術(shù)也是一種比較新穎的檢測方法，該方法不僅能夠?qū)窐蛄旱漠惓顟B(tài)進(jìn)行定位，而且能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)的形貌信息轉(zhuǎn)化為圖像，提供給檢測機(jī)構(gòu)。它的檢測方式主要采用了現(xiàn)代電子信息技術(shù)與紫外輻射技術(shù)相結(jié)合的方式，在用紫外光照射公路橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，計(jì)算機(jī)也會將對應(yīng)的光線信息反映出來，并將此信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，形成公路橋梁結(jié)構(gòu)圖，通過圖像可以直觀地觀察到公路橋梁結(jié)構(gòu)的損傷狀況。該檢測方式的優(yōu)點(diǎn)在于不需要直接接觸到建筑，通過遠(yuǎn)程遙感探測可以達(dá)到全面探測的效果，對于某些難以開展的檢測項(xiàng)目來說，實(shí)用性很強(qiáng)。

1.3 光纖傳感技術(shù)

光纖傳感技術(shù)是一種基于傳感網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)測量技術(shù)，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的長期監(jiān)測，因此在道路橋梁試驗(yàn)檢測中得到廣泛應(yīng)用。

在光纖傳感技術(shù)中，其傳感網(wǎng)絡(luò)可以分為2個(gè)部分：一是傳感元件；二是測試元件。在使用光纖傳感器進(jìn)行道路橋梁試驗(yàn)檢測時(shí)，主要采用光時(shí)域反射儀（OTDR）、瑞利散射等技術(shù)手段來進(jìn)行檢測，在使用這些技術(shù)時(shí)，需要在道路橋梁中使用一定數(shù)量的光纖傳感器。

在道路橋梁試驗(yàn)檢測過程中，應(yīng)對道路橋梁表面的結(jié)構(gòu)和形狀進(jìn)行檢查，還應(yīng)對道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，以判斷其是否存在裂縫、開裂等問題。

在使用光纖傳感器進(jìn)行檢測時(shí)，還應(yīng)對光纖傳感器的信號傳輸方式進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理[3]。

2 無損檢測技術(shù)的發(fā)展歷程

隨著社會的進(jìn)步，我國無損檢測行業(yè)進(jìn)入一個(gè)飛速發(fā)展的階段。自20世紀(jì)80年代起，我國研究人員經(jīng)過一系列的技術(shù)合作和技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)了多種無損檢測方法，如超聲檢測技術(shù)、電化學(xué)檢測法、超聲回彈法等，這極大地促進(jìn)無損檢測技術(shù)的工程應(yīng)用。目前，國內(nèi)大多數(shù)二級及以上的檢驗(yàn)試驗(yàn)室都已經(jīng)具備了開展無損檢測業(yè)務(wù)所必需的條件，已經(jīng)研發(fā)出很多具有較高精度和較高靈敏度的無損檢測設(shè)備，且無損檢測技術(shù)已日趨成熟，在道路工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

我國無損檢測行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，在技術(shù)上和管理上都有很大進(jìn)步，相關(guān)部門也加大了對無損檢測行業(yè)的支持力度，以保證無損檢測技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。此外，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國也加強(qiáng)了對無損檢測技術(shù)的研究，并積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)我國道路橋梁工程的建設(shè)和發(fā)展。

3 無損檢測技術(shù)在試驗(yàn)檢測中的應(yīng)用

在使用無損檢測技術(shù)對道路橋梁進(jìn)行檢測時(shí)，通常會采用3種方法：

一是通過對道路橋梁施工材料的檢測，以確定其是否符合要求；

二是通過對道路橋梁結(jié)構(gòu)的檢測，以確定道路橋梁結(jié)構(gòu)是否存在質(zhì)量問題；

三是通過對道路橋梁施工過程進(jìn)行檢測，以確定施工質(zhì)量是否符合要求。

在對道路橋梁施工材料進(jìn)行檢測時(shí)，通常會采用多種方法，如：目測法、儀器測試法、鉆芯法等。在使用儀器測試法時(shí)，通常會采用雷達(dá)測試法、聲波測試法、電磁法等。另外，在道路橋梁工程施工過程中，還需要使用無損檢測技術(shù)對施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，以避免工程建設(shè)出現(xiàn)問題。

3.1 雷達(dá)測試法

雷達(dá)測試法主要是利用電磁波對道路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，它是利用電磁波對道路橋梁結(jié)構(gòu)中的鋼筋、混凝土、結(jié)構(gòu)鋼筋等材料進(jìn)行檢測。通過對雷達(dá)測試法的應(yīng)用，可以有效識別出道路橋梁中存在的缺陷，如裂縫、空洞等，這些缺陷會影響道路橋梁工程的正常使用。使用雷達(dá)測試法進(jìn)行檢測時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)[4]：

第一，在檢測過程中，需要先將被檢測道路橋梁結(jié)構(gòu)表面的污垢清除干凈，再利用電磁波的傳播速度和介質(zhì)介電常數(shù)的不同來確定出道路橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量的缺陷位置，然后再進(jìn)行相應(yīng)的處理工作，以保證道路橋梁檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

第二，在對道路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測時(shí)，首先需要將雷達(dá)設(shè)備放置在被檢測道路橋梁結(jié)構(gòu)的上方，然后再利用雷達(dá)對道路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，以保證雷達(dá)設(shè)備的正常使用，從而保證雷達(dá)測試法的準(zhǔn)確性。

第三，在使用雷達(dá)檢測道路橋梁質(zhì)量時(shí)，需要使用具有較強(qiáng)穿透性的雷達(dá)設(shè)備，先確定缺陷位置及深度，然后再對其進(jìn)行定位，以保證道路橋梁檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

同時(shí)，在使用雷達(dá)對道路橋梁質(zhì)量進(jìn)行檢測時(shí)，還需要先對道路橋梁結(jié)構(gòu)表面的污垢進(jìn)行清理，以保證雷達(dá)設(shè)備的正常使用，然后再將被檢測道路橋梁結(jié)構(gòu)放置在雷達(dá)設(shè)備上進(jìn)行檢測。

第四，在使用雷達(dá)檢測道路橋梁施工材料時(shí)，需要先了解其類型及性質(zhì)，然后根據(jù)道路橋梁施工材料的性質(zhì)來選擇合適的雷達(dá)設(shè)備。同時(shí)，在使用雷達(dá)進(jìn)行檢測時(shí)，還需要對被檢測材料的厚度及介電常數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測量，以保證使用雷達(dá)進(jìn)行檢測時(shí)能夠獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)[5]。

3.2 聲波測試法

聲波測試法是一種應(yīng)用較廣泛的無損檢測技術(shù)，其檢測原理主要是利用聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播速度與介質(zhì)的密度、彈性模量以及介質(zhì)中的缺陷有關(guān)，且具有一定的方向性。

當(dāng)聲波遇到障礙物時(shí)，障礙物會發(fā)生振動，聲波便會被障礙物阻擋。而當(dāng)聲波遇到有缺陷的物體時(shí)，則會在物體表面發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生聲波幅值。若聲波波幅與無缺陷物體的波幅存在差異，就可以判斷該物體有無缺陷。聲波測試法在對道路橋梁進(jìn)行檢測時(shí)，主要是通過聲波反射原理來實(shí)現(xiàn)對道路橋梁中是否存在缺陷的判斷。

聲波測試法在道路橋梁無損檢測過程中主要有3種檢測方式：

一是使用儀器進(jìn)行直接檢測；

二是通過使用超聲波檢測儀對道路橋梁的某些部位進(jìn)行掃描檢測；

三是在道路橋梁施工現(xiàn)場中利用超聲波檢測儀對道路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接檢測。

3.3 電磁法

電磁法是利用電磁感應(yīng)的原理，對道路橋梁施工過程中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行檢測，例如：鋼筋銹蝕、混凝土強(qiáng)度不足等問題。這種方法適用于具有一定規(guī)律和特征的混凝土，但是無法檢測出混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在的一些質(zhì)量問題。具體的檢測過程中，需要使用儀器對道路橋梁表面和內(nèi)部的混凝土進(jìn)行檢測，以確定混凝土是否出現(xiàn)開裂、蜂窩、空洞等質(zhì)量問題。

例如，在對橋梁表面進(jìn)行檢測時(shí)，可以使用電磁法，將鋼筋植入混凝土中，然后再使用電磁法對橋梁表面和內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)中存在的質(zhì)量問題進(jìn)行檢測。這種方法能夠檢測出混凝土內(nèi)部的鋼筋，從而確定鋼筋是否存在銹蝕、混凝土強(qiáng)度不足等質(zhì)量問題。除此之外，還需要對道路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損檢測，以避免出現(xiàn)各種安全問題。

3.4 鉆芯法測試路面壓實(shí)度

采用鉆芯法測試路面壓實(shí)程度，以100mm為基準(zhǔn)，根據(jù)規(guī)范規(guī)定的測試頻率進(jìn)行采樣，同時(shí)打上記號，并與設(shè)計(jì)構(gòu)造類型相結(jié)合進(jìn)行分層。

通常在第一次鉆取芯樣的過程中，如果還存在多層瀝青，則需要利用切割機(jī)沿著芯樣每一層的結(jié)合表面，將其切割成層，然后進(jìn)行分層測量。傳統(tǒng)的瀝青路面可以在當(dāng)天采樣，而對于SMA和改性瀝青，則需要在第三天采樣。

試樣密度測定時(shí)，先除去鉆孔試樣表面的灰塵，待干燥至一定重量后，采用表干法測定各層的毛體密度。當(dāng)試樣的吸水率大于2%時(shí)，用蠟封方法測定其毛體密度；當(dāng)吸水率小于0.5%時(shí)，這種壓實(shí)度比較高的瀝青混合料可以用水稱重法測試相對密度。按規(guī)程規(guī)定的檢驗(yàn)方法及頻次進(jìn)行現(xiàn)場抽檢，然后對各個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行壓實(shí)度的測定，并進(jìn)行壓實(shí)度的評定。

3.5 結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷及裂縫檢測

路基結(jié)構(gòu)的內(nèi)在病害通常是由于施工過程中的不當(dāng)維護(hù)和復(fù)雜的施工環(huán)境所致，此外，路面在非均勻溫度荷載、車輛荷載作用下，還會出現(xiàn)開裂，嚴(yán)重影響了路基的強(qiáng)度。因此，路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部病害及開裂問題是路基檢測的重點(diǎn)。由于病害及裂紋的產(chǎn)生、發(fā)展受多種因素的影響，必須充分考慮各種檢測方法的特性，才能對其進(jìn)行有效檢測。根據(jù)現(xiàn)有的檢測成果，公路路基病害多以孔洞、斷裂等形式存在，且多在路面上產(chǎn)生貫通性裂隙，因此，利用地質(zhì)雷達(dá)對其進(jìn)行檢測是十分必要的。

3.6 橋梁動載測試

與靜載試驗(yàn)相比，動載測試要求橋梁結(jié)構(gòu)在車輛作用下經(jīng)受沖擊和振動荷載，且其動態(tài)響應(yīng)比靜態(tài)影響大，是一種重要的非破壞性測試手段。相關(guān)人員借由動載荷試驗(yàn)，來確定在車輛動態(tài)作用下橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與結(jié)構(gòu)的應(yīng)變狀況。

在橋梁動載測試中，通常采用的儀器包括振動拾振器、信號放大器、動電阻-應(yīng)變計(jì)、射線示波器、筆記錄儀、磁帶記錄器、數(shù)字信號處理器等。

此外，針對中、小跨徑橋梁，可以利用磁電測試技術(shù)對橋梁工程進(jìn)行自振性能測試；針對大跨度的橋梁，可以利用壓電檢測技術(shù)對其進(jìn)行超低頻振動狀態(tài)的檢測，從而判定其是否存在病害，是否存在質(zhì)量隱患。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，我國道路橋梁工程建設(shè)取得很大成就，在道路橋梁工程建設(shè)過程中，無損檢測技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。無損檢測技術(shù)在道路橋梁試驗(yàn)檢測中應(yīng)用時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，在使用無損檢測技術(shù)時(shí)，還需要對道路橋梁進(jìn)行定期維護(hù)，避免道路橋梁出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。未來，應(yīng)不斷完善無損檢測技術(shù)，使其能夠更好地應(yīng)用于道路橋梁試驗(yàn)檢測中，以保證道路橋梁質(zhì)量達(dá)到要求。無損檢測技術(shù)在道路橋梁試驗(yàn)檢測中的應(yīng)用，不僅能夠提高道路橋梁的質(zhì)量，還能為人們提供更加安全、舒適的出行環(huán)境，促進(jìn)我國交通事業(yè)的發(fā)展。