在建筑施工中常用的無損檢測方法都有哪些呢？
更新時(shí)間：2021-04-10 17:51
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對己建成的混凝高層建筑、高架道路、水壩的安全評估，解決傳統(tǒng)查找混凝土結(jié)構(gòu)隱患的方法效率低、成本高且不安全問題實(shí)現(xiàn)快速、安全、大范圍的檢測混凝土裂縫空洞和高層建筑外墻是否剝離，是國內(nèi)外土木工程界解決的重大課題，有巨大的社會(huì)需要和經(jīng)濟(jì)效益。
但是由于檢測環(huán)境太復(fù)雜，現(xiàn)代建筑物的主要材料鋼筋混凝土是各向異性的復(fù)合材料，它不僅有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且其性質(zhì)的分散性也較大。
無損檢測是在不損壞被檢測件的結(jié)構(gòu)和適用性能的情況下，利用聲、光、電、磁和射線等方法，來揭示其內(nèi)部或表面存在的缺陷，以提高被檢測件的內(nèi)在質(zhì)量和使用時(shí)的可靠性，無損檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于材料和產(chǎn)品的靜態(tài)動(dòng)態(tài)檢測和質(zhì)量管理方面。
結(jié)構(gòu)無損檢測與鑒定的對象為已建工程結(jié)構(gòu)，根據(jù)已建結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，可分為新建結(jié)構(gòu)和服役結(jié)構(gòu)。
對于新建結(jié)構(gòu)，無損檢測和鑒定的目的包括驗(yàn)證工程質(zhì)量，處理工程質(zhì)量事故，評估新結(jié)構(gòu)、新材料很新工藝的應(yīng)用等。
對于服役結(jié)構(gòu)，通常用結(jié)構(gòu)可靠性鑒定涵蓋無損檢測與鑒定的內(nèi)容，其目的主要是評估已建結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，為結(jié)構(gòu)的維修改造和加固處理提供依據(jù)。
不論是新建結(jié)構(gòu)還是服役結(jié)構(gòu)通過試驗(yàn)檢測的方法來獲取表征結(jié)構(gòu)性能的相關(guān)參數(shù)時(shí)，都不應(yīng)該對結(jié)構(gòu)造成損傷，影響結(jié)構(gòu)的使用和安全。這就是結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)不斷發(fā)展的背景。
對于工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損檢測和可靠性鑒定，要通過各種手段得到結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)，捕捉反映結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)的特征信息，對結(jié)構(gòu)作用和結(jié)構(gòu)抗力的關(guān)系進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給出綜合判斷。結(jié)構(gòu)無損檢測與鑒定涉及結(jié)構(gòu)理論、概率統(tǒng)計(jì)、測試技術(shù)、工程材料、力學(xué)分析等基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。特別是近年來，測試方法以及相應(yīng)的儀器儀表不斷更新，使這一領(lǐng)域的技術(shù)不斷發(fā)展。
無損檢測技術(shù)有著常規(guī)檢查方法所不具有的優(yōu)勢和特點(diǎn)：
首先，對被檢測材料沒有損害，只是通過物理手段得到其內(nèi)部信息；
其次檢查的隨機(jī)性使得檢查存在客觀真實(shí)性，具有代表性。
另外，檢測出來的數(shù)據(jù)可以得到很好的存儲(chǔ)，并通過科學(xué)的合理的計(jì)算方法轉(zhuǎn)換成工程質(zhì)量現(xiàn)狀，使得出的檢測結(jié)論更具有權(quán)威性、真實(shí)性、可靠性。在很大程度上彌補(bǔ)了以往的宏觀檢測和判定結(jié)果的不準(zhǔn)確性，使得監(jiān)督工作更容易、更準(zhǔn)確。
1 無損檢測方法
在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
混凝土結(jié)構(gòu)是常見的工程結(jié)構(gòu)，它是由混凝土和鋼筋組成?；炷翉?qiáng)度的檢測是混凝土結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的一個(gè)重要內(nèi)容。根據(jù)混凝土的物理和力學(xué)性能，如混凝土的表面硬度、密實(shí)度等，不同的混凝土強(qiáng)度無損檢測技術(shù)廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)踐。
01 回彈法無損檢測
回彈法的原理是根據(jù)混凝土表面的硬度與抗壓強(qiáng)度之間有一定的關(guān)系,利用混凝土表面硬度來推定混凝土的強(qiáng)度。所用的儀器是回彈儀。在建筑結(jié)構(gòu)檢測中常采用的為中型回彈儀?；貜梼x最大的優(yōu)點(diǎn)就是簡單、方便、快速。在國內(nèi)外實(shí)際工程中已使用50余年。
近年來，新型回彈儀將微電腦芯片安裝在回彈儀上，稱為數(shù)顯回彈儀，加快了回彈儀的數(shù)據(jù)處理過程，使用更加方便?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23--2001)有相應(yīng)的規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守。
每根構(gòu)件測區(qū)數(shù)量應(yīng)按規(guī)范規(guī)定布置，測區(qū)布置應(yīng)均勻，混凝土表面應(yīng)平整，干燥，表面浮灰應(yīng)去掉。測試時(shí)應(yīng)避開鋼筋位置，否則測試數(shù)據(jù)會(huì)偏大，如測試大梁，因梁較高，下部粗石料相對集中，上部相對較少，故宜在梁中部位置測試。
按批評定時(shí)，應(yīng)確保該批混凝土是同批混凝土或齡期相差不大，施工工藝相同，成型工藝相同，養(yǎng)護(hù)條件相近。如測試結(jié)果同批評定相差過大，則應(yīng)分析原因，進(jìn)行補(bǔ)測或分批評定。如混凝土齡期較長，超過規(guī)范允許齡期，應(yīng)取芯樣進(jìn)行修正。
02 超聲脈沖法無損檢測
聲波是一種機(jī)械波，起源于物體的振動(dòng)。將脈沖信息轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，即超聲波。超聲波穿過混凝土構(gòu)件，接收探頭再將超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在一個(gè)工程大量采用同一種混凝土?xí)r，還可以用超聲脈沖法檢測混凝土的強(qiáng)度。
就聲脈沖在混凝土中傳播速度的本質(zhì)而言,則是混凝土應(yīng)力應(yīng)變質(zhì)的反映。雖然在應(yīng)變性質(zhì)與強(qiáng)度關(guān)系的理論推導(dǎo)中可以推論，混凝土強(qiáng)度與聲速之間應(yīng)有一定的關(guān)，但由于實(shí)際材料的種種復(fù)雜的影響因素，這種關(guān)系并不是完全穩(wěn)定的。
所以還需事先建立聲速與混凝土抗壓強(qiáng)度之間關(guān)系的曲線，來實(shí)現(xiàn)超聲脈沖法檢測混凝土的強(qiáng)度。在已知混凝土的超聲波聲速的條件下，利用超聲檢測儀測量聲時(shí)，還可以得到混凝土構(gòu)件的厚度。
03 超聲回彈綜合法無損檢測
超聲回彈綜合法是指采用超聲檢測儀和回彈儀，在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)混凝土的同一測區(qū)分別測量超聲聲時(shí)和回彈值，再利用已建立的測強(qiáng)公式，推算該測區(qū)混凝土強(qiáng)度的方法。
與單一的回彈法或超聲法相比，超聲回彈綜合法可以減少混凝土齡期和含水率的影響，對較高強(qiáng)度的混凝土不敏感，較全面的反映了混凝土的實(shí)際質(zhì)量，綜上優(yōu)點(diǎn)，使其測量范圍加大，測試精度也有明顯的提高。
04 鉆芯法無損檢測
鉆芯法就是利用鉆芯機(jī)及配套機(jī)具，在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件上鉆取芯樣，通過芯樣抗壓強(qiáng)度直接推定結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度的方法。鉆芯法無須混凝土立方體試塊或測強(qiáng)曲線，具有直觀、準(zhǔn)確，代表性強(qiáng)，可同時(shí)檢測混凝土內(nèi)部缺陷等優(yōu)點(diǎn)，在工程檢測中得到廣泛應(yīng)用。
鉆芯法除檢測混凝土的強(qiáng)度外，還可以通過芯樣檢測混凝土結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的裂縫深度、受火或受凍混凝土的損傷深度等內(nèi)部缺陷。
05 拔出法無損檢測
拔出法是將安裝在混凝土中的錨固件拔出，測出最大拔出力，根據(jù)預(yù)先建立的拔出力與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系推進(jìn)混凝土強(qiáng)度的方法。這是一種局部微破損檢測方法。
拔出法分為兩類，一類是預(yù)埋拔出法，即在混凝土構(gòu)件或構(gòu)件的施工過程中預(yù)先安裝錨固件，待混凝土硬化再將錨件拔出，檢驗(yàn)新澆混凝土的強(qiáng)度。另一類是后裝拔出法，在已硬化的混凝土構(gòu)件表面鉆孔，安裝一特制的膨脹螺栓，然后將膨脹螺栓拔出，測定混凝土的強(qiáng)度。實(shí)際工程中，后裝拔出法應(yīng)用較多。
06 檢測混凝土強(qiáng)度的各種方法比較
在實(shí)際工程中，現(xiàn)場檢測混凝土強(qiáng)度常用方法是回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、鉆芯法和拔出法。出這些方法外，還有貫入阻力法、表面拉剝法、脈沖回波法等，這些方法都各自有其各自的特色。每一種無損檢測方法都有優(yōu)點(diǎn)，但適用范圍也都受到不同程度的限制。
2 無損檢測方法
在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用
當(dāng)前建筑鋼結(jié)構(gòu)工程無損檢測的對象是鋼結(jié)構(gòu)材料本身以及焊縫，主要問題就是缺陷，分為表面和內(nèi)部缺陷兩種。
常見的表面缺陷有：燒穿、表面有氣孔、焊縫不完全、咬邊等等；
而內(nèi)部缺陷有：裂紋、未熔合、未焊透、雜質(zhì)嵌入等等，針對這兩種類型的缺陷，常用的無損檢測技術(shù)主要有如下幾種。
01 射線探傷檢測技術(shù)
射線探傷檢測技術(shù)是射線在通過被檢測物體時(shí)的強(qiáng)度衰減，來檢測出結(jié)構(gòu)的缺陷。常用的射線是x射線和γ射線。該方法的具體點(diǎn)來講就是射線在穿過被檢物體后，受到不同程度的衰減，被投射到x或γ射線的膠片上，通過顯影技術(shù)，得到物體厚度的變化和內(nèi)部缺陷情況的圖像，然后就可以根據(jù)圖像上的缺陷尺寸大小、形狀以及數(shù)量，對結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。
射線探傷檢測技術(shù)隨著電子成像技術(shù)的發(fā)展，在鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測中的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯。通過成像技術(shù)，能夠直截了當(dāng)?shù)姆从吵鲣摻Y(jié)構(gòu)材料、焊縫缺陷的物理性質(zhì)，形狀、大小、數(shù)量，還可以直接獲得永久性記錄，供日后檢查。但是該方法的最大缺點(diǎn)就是危害人體健康，射線具有放射性，設(shè)備投入較大，攜帶不方便。
02 超聲無損探測技術(shù)
超聲無損探測技術(shù)是利用超聲波在鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷中的傳播受到不同程度的影響而使得聲時(shí)、振幅、波形等參數(shù)改變，來檢測材料和焊縫缺陷的性質(zhì)，超聲檢測的常用頻率是0.5-5MHz，常用的超聲檢測是A型脈沖反射法。
超聲檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對平面型缺陷的檢測敏感，能夠非常迅速的檢測出未焊透、未熔合等缺陷。檢測速度快，超聲檢測儀器方便攜帶、價(jià)格優(yōu)勢使得成本低廉。該檢測對材料焊縫表面的粗糙程度有一定的要求，且只適合厚度在8mm以上的板材、管材對接焊縫，缺陷的表達(dá)沒有射線探傷直觀，同時(shí)受到檢測人員的操作水平和熟練程度影響，對焊縫根部的缺陷檢測比較困難，主要受表面焊縫的形狀影響。
03 磁粉探傷檢測技術(shù)
磁粉探傷檢測技術(shù)是根據(jù)被檢鐵磁性材料在磁化后內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)材料中有缺陷或者材質(zhì)、形狀造成非連續(xù)性時(shí)，磁力線會(huì)發(fā)生變化，而透出材料本身的范圍，形成漏磁場，此時(shí)磁粉受到磁力線的作用在材料表面或近表面進(jìn)行重新堆積，可以宏觀現(xiàn)實(shí)出缺陷的情況。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測速度迅速、稍微有點(diǎn)缺陷或者裂縫就能檢測出來，靈敏度高，檢測的投資成本較低。該技術(shù)只能對表面或者近表面缺陷進(jìn)行檢測，要求被檢測材料為鐵磁性，對一些材料的內(nèi)部或者較深的缺陷無法檢測出來。只適合8mm以下的板材和管材對接焊縫的外觀檢測。另外，對某些要求嚴(yán)格的鋼結(jié)構(gòu)材料還需要進(jìn)行檢測后消磁。
04 滲透探傷檢測技術(shù)
滲透探傷檢測技術(shù)是在一些零部件表面進(jìn)行涂抹含有熒光材料或者染色材料的滲透液體，待一段時(shí)間就能滲透到表面具有開口的缺陷中，一直滲滿整個(gè)缺陷。待去除材料表面的滲透液后，再利用涂抹的顯像劑的吸引作用，將缺陷內(nèi)的滲透液反吸回顯像劑中。通過光源的照射，可以是紫外線也可用白光，顯示出缺陷的形狀和大小尺寸。
該滲透探傷檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是檢測設(shè)備簡單、方便攜帶，在沒有電源的情況下就可以進(jìn)行探傷檢測，適合于各種金屬和非金屬材料，材料作用范圍比較廣泛，對缺陷的顯示比較直觀。但是，對于比較微小的缺陷，滲透液難以滲入和吸出，缺陷的深度就難以檢測出來，所以只適合表面缺陷的檢測以及近表面的缺陷檢測。檢測后的清潔工作也是必須進(jìn)行的，然而有相當(dāng)?shù)牟糠值臋z測人員忽略此操作步驟。
3 無損檢測方法
在砌體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
砌體結(jié)構(gòu)是我國工業(yè)與民用建筑中普遍常用的結(jié)構(gòu)形式之一，具有造價(jià)低、建筑性能良好、施工簡便等優(yōu)點(diǎn)。但氣體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較低，對基礎(chǔ)不均勻沉降以及溫度應(yīng)力非常敏感，結(jié)構(gòu)性能受施工質(zhì)量的影響較大，結(jié)構(gòu)的耐久性和抗震性能不如混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。新建砌體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和已建砌體結(jié)構(gòu)的可靠性鑒定是工程結(jié)構(gòu)檢測鑒定的主要任務(wù)之一。
砌體的現(xiàn)場非破損檢測或微破損檢測方法很多，有直接對砌體施加荷載的原位壓力方法試驗(yàn)，有檢測塊體與砂漿之間的抗剪性能的剪切試驗(yàn)，還有對砂漿進(jìn)行檢測試驗(yàn)的各種方法。
通常，可用回彈法檢測塊體的強(qiáng)度，現(xiàn)場檢檢測得到砂漿強(qiáng)度后即可推定砌體抗壓強(qiáng)度。但這種檢測方法不能反映組砌方式、灰縫飽滿度等因素對砌體抗壓強(qiáng)度的影響，因此，現(xiàn)場直接檢測砌體強(qiáng)度的微破損檢測方法仍大量應(yīng)用于砌體工程。
01 原位軸壓法
在墻體的原位軸壓法檢測中，直接對局部墻體施加軸向壓力荷載，并使這部分局部墻體的手里達(dá)到極限狀態(tài)，通過實(shí)測的破壞荷載和變形，得到墻體的抗壓強(qiáng)度。
采用原位軸壓法對于墻體進(jìn)行檢測時(shí)，為避免對墻體造成太大的損傷，在同一墻體上，測點(diǎn)不宜多于1個(gè)，測試的部位對于墻體受力性能應(yīng)具有代表性。可選相鄰墻體的測點(diǎn)為同一測區(qū)測點(diǎn)，也可以在同一樓層選擇同一測區(qū)測點(diǎn)。測點(diǎn)數(shù)不宜太多。
02 扁頂法
扁頂法可用來推定普通磚砌體的受壓工作應(yīng)力、彈性模量和抗壓強(qiáng)度。通過測量開槽前后的位移變化，并用扁頂壓力恢復(fù)因開槽而卸載的應(yīng)變，根據(jù)扁頂壓力推定砌體的工作應(yīng)力。推定砌體的工作應(yīng)力，可以只開鑿一條水平槽。在完成工作應(yīng)力測試后，再開鑿第二條水平槽，并在第二條水平槽內(nèi)安裝第二個(gè)扁頂。
03 原位單剪法
對砌體的承載能力進(jìn)行現(xiàn)場檢測時(shí)，出抗壓試驗(yàn)外，另一類試驗(yàn)就是砌體的原位抗剪試驗(yàn)，原位單剪法就是其中一種。砌體的原位單剪法的試驗(yàn)裝置一般取窗洞口或其他洞口下墻體為試驗(yàn)對象，第三皮磚下的水平灰縫為剪切破壞面。
試驗(yàn)前，先清理出安裝鋼筋混凝土傳力方和加載裝置的空間；在剪切破壞面的端部加工切口，保證水平灰縫剪切破壞時(shí)，該水平灰縫以上的墻體能夠在水平方向上發(fā)生位移；現(xiàn)澆鋼筋混凝土傳力方到達(dá)足夠強(qiáng)度后，安裝千斤頂和測試儀表進(jìn)行加載試驗(yàn)，當(dāng)出現(xiàn)水平灰縫剪切破壞時(shí)，記錄破壞荷載，并將剪切破壞后的墻體翻轉(zhuǎn)，記錄破壞特征以及水平灰縫飽滿度等與砌體質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)。
原位單剪法所得到試驗(yàn)結(jié)構(gòu)為砌體沿通縫抗剪強(qiáng)度。將同一測區(qū)個(gè)測點(diǎn)所得到結(jié)果取平均值，得到砌體沿通縫抗剪強(qiáng)度平均值。
04 原位單磚雙剪法
原位單剪法造成較大區(qū)域的墻體破損。對于已建造的并投入使用的房屋建筑，原位單剪法試驗(yàn)往往難以實(shí)施。原位單磚雙剪法造成的墻體破損較小。
05 推出法
推出法是將240mm厚的磚墻中的丁磚推出，通過鑒定單塊丁磚推出力與砂漿飽滿度來推斷砌體砂漿的抗壓強(qiáng)度。一般取單片墻為一個(gè)測區(qū)，每個(gè)測區(qū)的測點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)。
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