建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中的混凝土檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用分析

相榮亮，李鵬

（1.山東海逸恒安工程咨詢(xún)管理有限公司，濟(jì)南 250000 2.山東萬(wàn)斯達(dá)集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250000）

1 前言

在施工過(guò)程中，混凝土作為一種建設(shè)材料被廣泛使用，它的品質(zhì)對(duì)于建筑的穩(wěn)定性與持久力有著決定性的作用。所以，對(duì)于建筑項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，對(duì)混凝土的品質(zhì)進(jìn)行檢查是非常關(guān)鍵的，主要的混凝土品質(zhì)審查涵蓋了對(duì)其硬度、緊湊程度、防水性、持久力等特征的評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)對(duì)混凝土品質(zhì)的評(píng)估，能夠立即識(shí)別出混凝土中的質(zhì)量缺陷，并采用適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)修復(fù)或調(diào)整，這樣就能保證建筑項(xiàng)目的品質(zhì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 混凝土質(zhì)量非破壞性檢測(cè)技術(shù)

2.1 聲波檢測(cè)技術(shù)

在聲波檢測(cè)技術(shù)中，常用的方法是通過(guò)敲擊混凝土表面或使用振動(dòng)器產(chǎn)生聲波信號(hào)。這些聲波信號(hào)會(huì)在混凝土中傳播，并在遇到不同材料或結(jié)構(gòu)的邊界時(shí)發(fā)生反射或折射。接收器會(huì)接收到這些反射或折射的聲波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行分析和評(píng)估。通過(guò)分析聲波信號(hào)的傳播速度、幅度和頻率等參數(shù)，可以確定混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)度。如果聲波信號(hào)的傳播速度較快，幅度較大且頻率較高，說(shuō)明混凝土質(zhì)量較好[1]；相反，如果聲波信號(hào)的傳播速度較慢，幅度較小且頻率較低，可能表明混凝土存在裂縫、空洞或其他缺陷。聲波檢測(cè)技術(shù)具有非破壞性、快速、準(zhǔn)確和可靠的優(yōu)點(diǎn)，它可以在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行檢測(cè)，并且可以在施工過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土的質(zhì)量。因此，聲波檢測(cè)技術(shù)在工程建設(shè)和維護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。

2.2 電磁波檢測(cè)技術(shù)

電磁波檢測(cè)技術(shù)主要分為兩種方法：電磁波傳播速度法和電磁波衰減法。電磁波傳播速度法是通過(guò)測(cè)量電磁波在混凝土中的傳播速度來(lái)評(píng)估混凝土的質(zhì)量。混凝土的質(zhì)量越好，電磁波在其中的傳播速度越快。通過(guò)測(cè)量電磁波的傳播時(shí)間和傳播距離，可以計(jì)算出電磁波的傳播速度，從而評(píng)估混凝土的質(zhì)量。電磁波衰減法是通過(guò)測(cè)量電磁波在混凝土中的衰減情況來(lái)評(píng)估混凝土的質(zhì)量。混凝土的質(zhì)量越好，電磁波在其中的衰減越小。通過(guò)測(cè)量電磁波的強(qiáng)度和傳播距離，可以計(jì)算出電磁波的衰減情況，從而評(píng)估混凝土的質(zhì)量。

2.3 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)是一種常用的混凝土質(zhì)量非破壞性檢測(cè)技術(shù)。這個(gè)方法是把超聲波輸送到混凝土里，然后根據(jù)超聲波在各種物體之間的傳遞速率的變化，來(lái)評(píng)估混凝土的品質(zhì)及其存在的問(wèn)題。超聲波檢測(cè)技術(shù)的原理是利用超聲波在不同材料中傳播速度的差異。當(dāng)超聲波傳入混凝土中時(shí)，會(huì)遇到不同材料的界面或缺陷，從而發(fā)生反射、折射、散射等現(xiàn)象。通過(guò)分析超聲波的傳播時(shí)間、幅度和頻譜等參數(shù)，可以判斷混凝土中的缺陷類(lèi)型、位置和大小。超聲波檢測(cè)技術(shù)可以用于檢測(cè)混凝土中的裂縫、空洞、松散區(qū)域、蜂窩狀缺陷等。它具有非破壞性、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可以在施工過(guò)程中及時(shí)檢測(cè)混凝土的質(zhì)量，避免潛在的安全隱患。在實(shí)際應(yīng)用中，超聲波檢測(cè)技術(shù)通常使用超聲波探頭將超聲波傳入混凝土中，然后接收反射回來(lái)的信號(hào)，對(duì)其獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀，能夠發(fā)現(xiàn)混凝土中存在的問(wèn)題。同時(shí)，還可以利用超聲波的傳播速度來(lái)計(jì)算混凝土的彈性模量和抗壓強(qiáng)度等物理性質(zhì)。

3 混凝土質(zhì)量破壞性檢測(cè)技術(shù)

3.1 斷面分析法

斷面分析法主要包括以下幾個(gè)步驟：對(duì)混凝土進(jìn)行取樣，通常是通過(guò)鉆孔或者切割混凝土構(gòu)件來(lái)獲取樣品；將取得的混凝土樣品進(jìn)行切割，得到所需的斷面；對(duì)斷面進(jìn)行觀(guān)察和分析，可以通過(guò)肉眼觀(guān)察斷面的顏色、紋理、孔隙分布等特征來(lái)初步判斷混凝土的質(zhì)量。同時(shí)，還可以使用顯微鏡等工具對(duì)斷面進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)致觀(guān)察，以獲取更多的信息；根據(jù)觀(guān)察和分析的結(jié)果，對(duì)混凝土的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。依據(jù)斷面的屬性，我們能夠確定混凝土是否存在裂痕、空洞、骨料分布不均等情況，進(jìn)一步評(píng)估混凝土的建筑質(zhì)量和持久性。

3.2 內(nèi)部缺陷探測(cè)法

（1）X 射線(xiàn)檢測(cè)。根據(jù)研究，X 射線(xiàn)在混凝土中的穿透能力與其密度和厚度有關(guān)。一般情況下，X 射線(xiàn)可以穿透混凝土的厚度約為100 mm，但對(duì)于高密度混凝土，穿透能力會(huì)降低。X 射線(xiàn)檢測(cè)可以檢測(cè)到混凝土內(nèi)部的裂縫寬度約為0.1 mm 以上，空洞直徑約為5 mm 以上，雜質(zhì)的最小檢測(cè)尺寸約為1 mm。

（2）雷達(dá)探測(cè)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，雷達(dá)探測(cè)可以快速獲取大面積的混凝土內(nèi)部缺陷信息。雷達(dá)波束的頻率一般在1GHz～3 GHz 之間，可以探測(cè)到混凝土內(nèi)部的裂縫寬度約為0.5 mm 以上，空洞直徑約為10 mm 以上。然而，雷達(dá)探測(cè)對(duì)于混凝土的材料特性有一定的限制，例如對(duì)于高含水率的混凝土，探測(cè)效果會(huì)受到影響。

（3）紅外熱成像。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，紅外熱成像可以快速獲取大面積的混凝土內(nèi)部缺陷信息。紅外熱成像儀的工作波長(zhǎng)一般在8μm～14μm 之間，可以探測(cè)到混凝土內(nèi)部的裂縫寬度約為0.2 mm 以上，空洞直徑約為5 mm以上。然而，紅外熱成像對(duì)于混凝土的材料特性和缺陷類(lèi)型有一定的限制，例如對(duì)于較淺的缺陷或者較小的雜質(zhì)，探測(cè)效果可能不夠準(zhǔn)確[2]。

3.3 力學(xué)性能測(cè)試法

（1）抗壓強(qiáng)度測(cè)試。該測(cè)試方法通過(guò)施加垂直于混凝土試件表面的壓力，測(cè)量混凝土在受力下的抗壓強(qiáng)度。測(cè)試時(shí)，通常使用立方體或圓柱體形狀的混凝土試件，試件的尺寸和數(shù)量需符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試過(guò)程中，試件被放置在壓力機(jī)上，逐漸施加壓力，直到試件發(fā)生破壞。通過(guò)測(cè)量試件破壞前的最大承載力，可以計(jì)算出混凝土的抗壓強(qiáng)度。

（2）抗拉強(qiáng)度測(cè)試。混凝土在受拉力作用下的抗拉強(qiáng)度通常較低，因此抗拉強(qiáng)度測(cè)試對(duì)于評(píng)估混凝土的耐久性和結(jié)構(gòu)安全性非常重要。測(cè)試時(shí)，通常使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的混凝土試件，如圓柱體或梁。試件的尺寸和數(shù)量需符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試過(guò)程中，試件被放置在拉力機(jī)上，逐漸施加拉力，直到試件發(fā)生破壞。通過(guò)測(cè)量試件破壞前的最大承載力，可以計(jì)算出混凝土的抗拉強(qiáng)度。

3.4 剪切強(qiáng)度測(cè)試

在進(jìn)行剪切強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，需要制備一定尺寸的混凝土試件，通常為圓柱形或立方體形狀，將試件放置在剪切試驗(yàn)機(jī)上，施加垂直于試件截面的剪切力，直到試件發(fā)生破壞。通過(guò)測(cè)量施加剪切力的最大值和試件的尺寸，可以計(jì)算出混凝土的剪切強(qiáng)度。剪切強(qiáng)度測(cè)試可以用于評(píng)估混凝土的抗剪能力，以確定其在受到剪切力作用時(shí)的穩(wěn)定性和耐久性。這對(duì)于設(shè)計(jì)和施工混凝土結(jié)構(gòu)非常重要，因?yàn)榧羟辛κ腔炷两Y(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的力學(xué)作用之一。

3.5 彈性模量測(cè)試

彈性模量是指材料在受力后恢復(fù)原狀的能力，是衡量材料剛性和變形能力的指標(biāo)。在進(jìn)行彈性模量測(cè)試時(shí)，通常使用壓縮試驗(yàn)或彎曲試驗(yàn)。壓縮試驗(yàn)是將混凝土試件放置在壓力試驗(yàn)機(jī)上，施加垂直于試件軸向的壓力，測(cè)量應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系，從而計(jì)算出彈性模量。彎曲試驗(yàn)是將混凝土試件放置在彎曲試驗(yàn)機(jī)上，施加彎曲力，測(cè)量試件的撓度和應(yīng)力，從而計(jì)算出彈性模量。彈性模量測(cè)試可以用于評(píng)估混凝土的剛性和變形能力，以確定其在受到外力作用時(shí)的變形程度。這對(duì)于設(shè)計(jì)和施工混凝土結(jié)構(gòu)非常重要，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)在受到荷載時(shí)需要具備足夠的剛性和變形能力，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

4 案例分析

某高層住宅樓項(xiàng)目，住宅樓共有30 層，每層樓板面積為1000 平方米，樓板厚度為0.2 米。為了確保樓板的承載能力和安全性，需要對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。采用無(wú)損檢測(cè)方法，通過(guò)超聲波測(cè)厚儀和超聲波探傷儀對(duì)混凝土進(jìn)行檢測(cè)。具體的步驟如下：在混凝土澆筑完成后，從不同位置和不同層次的混凝土中取樣，以代表整個(gè)樓層的混凝土質(zhì)量；取樣后的混凝土試件按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保證試件的強(qiáng)度發(fā)展符合設(shè)計(jì)要求；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，將取樣的混凝土進(jìn)行試件制備，通常采用立方體試件或圓柱體試件；試件制備后，按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行試件的養(yǎng)護(hù)，以保證試件的強(qiáng)度發(fā)展；在試件養(yǎng)護(hù)期滿(mǎn)后，使用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，得到混凝土的抗壓強(qiáng)度；將試件強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比和分析，判斷混凝土的質(zhì)量是否符合要求。數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)表格

由表1 可知，樓層1 和樓層2 的混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，可以滿(mǎn)足建筑物的結(jié)構(gòu)安全要求；樓層3 的混凝土強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)和處理；樓層4 的混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，可以滿(mǎn)足建筑物的結(jié)構(gòu)安全要求。利用混凝土檢測(cè)技術(shù)，能夠迅速識(shí)別出混凝土的品質(zhì)缺陷，并采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，從而保障了建筑項(xiàng)目的品質(zhì)與安全。

5 混凝土檢測(cè)技術(shù)的問(wèn)題與措施

5.1 技術(shù)局限性

（1）檢測(cè)精度問(wèn)題。智能化混凝土檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)混凝土強(qiáng)度、密實(shí)度等方面存在一定的精度問(wèn)題。由于混凝土的性質(zhì)復(fù)雜多變，傳感器的靈敏度和數(shù)據(jù)處理算法的準(zhǔn)確性可能會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的精度。

（2）檢測(cè)范圍問(wèn)題。智能化混凝土檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)大型建筑物或深埋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)存在一定的困難。傳感器的尺寸和檢測(cè)深度限制了其在特定場(chǎng)景下的應(yīng)用范圍。

5.2 解決措施

（1）多種技術(shù)相結(jié)合。在混凝土檢測(cè)中，可以采用多種技術(shù)相結(jié)合的方式，比如超聲波、電磁波、紅外線(xiàn)等，以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和全面性。不同的技術(shù)可以相互補(bǔ)充，從而更全面地評(píng)估混凝土的質(zhì)量。（2）檢測(cè)儀器的改進(jìn)和升級(jí)。隨著科技的進(jìn)步，混凝土檢測(cè)儀器也在不斷改進(jìn)和升級(jí)。新一代的檢測(cè)儀器具有更高的靈敏度和精確度，可以更準(zhǔn)確地檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)度、含水量等指標(biāo)。同時(shí)，儀器的操作也更加簡(jiǎn)便，使得檢測(cè)過(guò)程更加高效。（3）數(shù)據(jù)采集與處理的優(yōu)化。在混凝土檢測(cè)中，數(shù)據(jù)采集與處理是非常重要的環(huán)節(jié)。通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比對(duì)，可以更好地監(jiān)控混凝土的質(zhì)量。同時(shí)，利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以提取出有用的信息，為工程質(zhì)量的評(píng)估和改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。（4）培訓(xùn)和提高檢測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)水平。混凝土檢測(cè)需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和解讀結(jié)果。因此，培訓(xùn)和提高檢測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)水平是解決混凝土檢測(cè)問(wèn)題的關(guān)鍵。通過(guò)培訓(xùn)，可以提高檢測(cè)人員的技術(shù)水平和操作能力，使其能夠熟練操作檢測(cè)儀器，并正確解讀檢測(cè)結(jié)果。

5.3 新型材料的應(yīng)用

（1）碳纖維傳感器。利用碳纖維的高強(qiáng)度和耐腐蝕性，可以制造出用于混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的傳感器。這些傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等參數(shù)，幫助工程師了解混凝土結(jié)構(gòu)的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。（2）智能混凝土。智能材料的應(yīng)用可以使混凝土具備自適應(yīng)和感知能力。例如，可以在混凝土中添加具有光纖傳感器的智能材料，用于監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的變形和裂縫情況。這樣的智能混凝土可以提供實(shí)時(shí)的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)信息，幫助預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的壽命和維護(hù)需求。（3）納米材料。納米材料的應(yīng)用可以改善混凝土的性能。例如，可以添加納米粒子來(lái)增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和耐久性。此外，納米材料還可以用于制造具有自潔能力的混凝土，減少維護(hù)和清潔的成本。（4）纖維增強(qiáng)材料。在混凝土中添加纖維增強(qiáng)材料，如玻璃纖維、碳纖維等，可以提高混凝土的抗裂性能和抗沖擊能力。這些材料可以有效地防止混凝土的開(kāi)裂和破壞，延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信新型材料將會(huì)在混凝土工程領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

6 結(jié)論

綜上所述，非破壞性檢測(cè)技術(shù)如聲波、電磁波和超聲波可以評(píng)估混凝土質(zhì)量和結(jié)構(gòu)狀況，保障工程安全和耐久性。破壞性檢測(cè)技術(shù)如斷面分析法、內(nèi)部缺陷探測(cè)法和力學(xué)性能測(cè)試法可以了解混凝土的強(qiáng)度和性能，為工程設(shè)計(jì)和施工提供參考。然而，混凝土檢測(cè)技術(shù)仍存在問(wèn)題，如檢測(cè)精度和范圍的局限性。解決這些問(wèn)題可采用多種技術(shù)相結(jié)合的方法，改進(jìn)和升級(jí)檢測(cè)儀器，提高檢測(cè)設(shè)備性能和精度。隨著科技發(fā)展，新型材料的應(yīng)用將對(duì)混凝土檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)新挑戰(zhàn)和機(jī)遇。未來(lái)應(yīng)積極探索新材料特性和檢測(cè)方法，提升混凝土檢測(cè)技術(shù)水平，為建筑工程提供可靠保障。