中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
做工程的大家說起混凝土來那是再熟悉不過了，混凝土與工程建設(shè)可以說是最好的“伴侶”。基于他們的關(guān)系故加強(qiáng)對(duì)混凝土質(zhì)量檢測(cè)與控制具有重大意義。混凝土是現(xiàn)代土木工程中重要的結(jié)構(gòu)材料，具有用量大、耐久性好等特點(diǎn)，其施工質(zhì)量對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)工程乃至建筑工程的安全有著直接的影響。
自20世紀(jì)30年代以來，混凝土無損檢測(cè)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。目前混凝土無損檢測(cè)已有20多種可行的方法，且已逐步形成完整的技術(shù)體系?；炷羶?nèi)部缺陷的非破損檢測(cè)方法主要有超聲法、沖擊回波法、雷達(dá)法、紅外成像法等。
1、超聲法
對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的無破損探測(cè)，目前使用較多的是超聲法。超聲法是指采用帶波形顯示功能的超聲波檢測(cè)儀，測(cè)量超聲波在混凝土中的傳播速度、信號(hào)波幅、頻率等聲學(xué)參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)與混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相關(guān)關(guān)系來測(cè)定混凝土中缺陷情況的方法。
超聲法目前主要用于檢測(cè)混凝土裂縫深度、不密實(shí)區(qū)和空洞、混凝土結(jié)合面質(zhì)量、表面損傷層、灌注樁混凝土缺陷及鋼管混凝土缺陷等。
2、沖擊回波法
沖擊回波法是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的一種聲波檢測(cè)技術(shù)，是基于彈性波和物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生共振，由共振頻率來計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)厚度、缺陷位置和表面開口裂紋深度的檢測(cè)方法。
沖擊回波法可用于探測(cè)各類土建混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷及厚度測(cè)量，尤其適合于單面結(jié)構(gòu)。它在國外已大量應(yīng)用于工程實(shí)測(cè)，如探測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)疏松區(qū)，路面、地板的剝離層，預(yù)應(yīng)力張拉管道中灌漿的空洞區(qū)，裂縫深度，甚至用于探測(cè)耐火磚砌體及混凝土中鋼筋銹蝕產(chǎn)生的膨脹等。
沖擊回波法檢測(cè)原理示意
國內(nèi)1989年南京水利科學(xué)研究院成功研制出IES-A型沖擊反射測(cè)試系統(tǒng)，并先后通過電力工業(yè)部、水利部及交通部鑒定并逐步實(shí)現(xiàn)商品化。當(dāng)今，國內(nèi)沖擊回波測(cè)試儀的研制技術(shù)得到了較大的發(fā)展，與國際同類先進(jìn)產(chǎn)品的差距也在不斷縮小。
3、雷達(dá)法
地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是一種高精度、連續(xù)無損、經(jīng)濟(jì)快速、圖像直觀的檢測(cè)方法。其以微波為傳遞信息的媒介，根據(jù)微波的傳播特性來對(duì)材料、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的性質(zhì)、缺陷進(jìn)行非破損檢測(cè)。
目前，地質(zhì)雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于市政管線檢測(cè)，水平及垂直結(jié)構(gòu)（墻、隧道、地質(zhì)）的完整檢測(cè)性，鋼筋、水管位置與走向檢測(cè)，孔洞、裂縫等缺陷檢測(cè)，結(jié)構(gòu)中掩埋的金屬或非金屬物的探測(cè)，公路路面瀝青厚度檢測(cè)，隧道襯砌厚度檢測(cè)等。
探地雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意
目前民用勘察及檢測(cè)市場(chǎng)上主流儀器一般包括美國地球物理探測(cè)設(shè)備公司（GSSI）的SIR系列、加拿大探頭及軟件公司（SSI）的Pulse EKKO系列、瑞典地質(zhì)公司（SGAB）的RAMAC系列、意大利RIS系列、中國電波傳播研究所LTD系列等。
4、紅外成像法
紅外成像技術(shù)是運(yùn)用紅外熱像儀探測(cè)物體各部分輻射的紅外線能量，獲得根據(jù)物體表面溫度場(chǎng)的分布狀況所形成的熱像圖，這種熱像圖可直觀地顯示出材料、結(jié)構(gòu)物及其結(jié)合上是否存在缺陷。
該方法已成為無損檢測(cè)技術(shù)的重要分支，其具有的對(duì)不同溫度場(chǎng)、廣視域的快速掃測(cè)和遙感檢測(cè)的功能，是對(duì)已有無損檢測(cè)技術(shù)的極大補(bǔ)充。但同時(shí)也存在著缺陷定量化解釋，自動(dòng)化視覺檢測(cè)等亟待解決的問題。
紅外成像檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意
目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金屬、合金、塑料、陶瓷以及其他復(fù)合材料的無損檢測(cè)中，但在土木工程質(zhì)量和功能的檢測(cè)評(píng)估上，尚處于起步階段，諸如建筑物墻體剝離層檢測(cè)、飾面磚粘貼質(zhì)量大面積安全掃測(cè)、玻璃幕墻保溫隔熱性檢測(cè)、墻面屋面滲漏檢查、結(jié)構(gòu)混凝土火災(zāi)受損檢測(cè)等。
目前常用的紅外熱成像系統(tǒng)大都是通用設(shè)備，并非專為土木工程質(zhì)量檢測(cè)而設(shè)計(jì)。檢測(cè)時(shí)，由于建材溫差較小，故通常要求儀器具有較高的溫度分辨率。
混凝土建筑物的紅外熱成像檢測(cè)
5、射線成像法
射線成像法是根據(jù)X射線穿過混凝土中鋼筋或空洞后的強(qiáng)度與穿過混凝土的強(qiáng)度不同，于是可以依據(jù)底片上的黑度差來判斷混凝土的質(zhì)量。
射線成像法無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展于近十幾年，它具有直觀可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著輻射能量限制及成本較高等亟待解決的問題。
X射線檢測(cè)混凝土空洞示例
目前該技術(shù)已經(jīng)在金屬類材料的無損檢測(cè)中廣泛應(yīng)用，在混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)領(lǐng)域尚處于探索階段，主要應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力索灌漿質(zhì)量檢測(cè)，如下圖所示。國內(nèi)常用儀器設(shè)備有丹東華日理學(xué)電氣股份有限公司XXG系列等。
灌漿空洞檢測(cè)方法
混凝土無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題
近年來在工程應(yīng)用中，混凝土無損檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于混凝土力學(xué)性能測(cè)試和缺陷檢測(cè)中，其都與結(jié)構(gòu)安全直接相關(guān)。其應(yīng)用目的包括：
評(píng)定結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量，包括質(zhì)量事故處理等；
用于施工過程的質(zhì)量控制；
對(duì)已有混凝土建(構(gòu))筑物的承載力和耐久性進(jìn)行評(píng)定等。
同時(shí)，混凝土無損檢測(cè)技術(shù)也存在以下問題：
1、規(guī)范、規(guī)程的局限性。例如常規(guī)強(qiáng)度檢測(cè)方法對(duì)普通混凝土適用，有現(xiàn)成的檢驗(yàn)參數(shù)換算對(duì)照表；而對(duì)高強(qiáng)混凝土、多組分混凝土等的檢測(cè)則不適用。
2、隨著現(xiàn)代土木工程新材料、新結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)，無損檢測(cè)技術(shù)勢(shì)必面臨許多新的挑戰(zhàn)；應(yīng)用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各種型鋼的存在，也必然使檢測(cè)參數(shù)發(fā)生改變。
3、規(guī)范、規(guī)程的缺失限制了很多檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。除了回彈法、超聲法等方法，其他很多檢測(cè)方法如單面超聲成像檢測(cè)法，還沒有相應(yīng)的檢測(cè)規(guī)范。
4、射線法直觀可靠，但受輻射能量限制，對(duì)大型構(gòu)件無法檢測(cè)，成本較高。
混凝土無損檢測(cè)技術(shù)展望
混凝土無損檢測(cè)技術(shù)是一門跨學(xué)科綜合性應(yīng)用技術(shù)，只有從理論創(chuàng)新、工程應(yīng)用、人才培養(yǎng)、設(shè)備研制和生產(chǎn)等方面入手，才能確保混凝土無損檢測(cè)的持續(xù)發(fā)展。
1、混凝土的無損檢測(cè)具有檢測(cè)面積大、數(shù)據(jù)多等特點(diǎn)，一般的逐點(diǎn)檢測(cè)難于滿足工程要求，應(yīng)積極拓展更快速、更可靠的新型檢測(cè)技術(shù)。
2、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中宜采用綜合法，達(dá)到多角度綜合評(píng)定混凝土質(zhì)量的目的。同時(shí)宜在混凝土耐久性預(yù)測(cè)、已建混凝土結(jié)構(gòu)損傷程度檢測(cè)等新的檢測(cè)內(nèi)容上進(jìn)行大力開拓和實(shí)踐，以對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行更全面的評(píng)價(jià)。
3、隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)與新型檢測(cè)儀器和檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合將更加緊密。傳感器技術(shù)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)催生了諸如“綠色無損檢測(cè)”、“云檢測(cè)”等新概念，傳統(tǒng)的無損檢測(cè)方式和管理體系需要與時(shí)俱進(jìn)，數(shù)字化、圖像化、實(shí)時(shí)化已成為混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢測(cè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
