试论混凝土结构检测中无损检测技术的应用

试论混凝土结构检测中无损检测技术的应用

摘要:在不破坏结构构件的前提下，直接从结构物上测试，推定混凝土强度或缺陷以及钢筋位置的方法称之为无损检测技术，可对混凝土结构进行重复测试。本文简要介绍了无损检测技术在混凝土结构强度和缺陷检测中的应用，并指出混凝土结构强度的无损检测方法有回弹法、超声法、“超声波—回弹”综合法;混凝土结构缺陷的无损检测技术主要有超声法，并作了具体分析，以促进无损检测技术的发展。

关键词: 混凝土；无损检测；方法

以混凝土为主制作的结构称为混凝土结构，包括素混凝土、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。随着混凝土结构应用范围的不断扩大，混凝土结构承受的荷载不断增加，加之施工管理的不完善及自然灾害的侵袭，容易造成混凝土结构病害。因此需要一种评定混凝土病害及其使用性能的方法，为混凝土结构养护维修提供依据。混凝土无损检测技术是指在不破坏混凝土构件、不影响结构构件受力性能或者使用性能的前提下，直接在结构构件上通过测定某些物理量，推定混凝土深度、均匀性、连续性、耐久性等一系列性能的检测方法。

一、混凝土结构无损检测技术的特点

1、不损坏构件或构筑物。

2、直接在构件或构筑物上进行检测，可以现场直接测试评定工程质量。

3、可以在同一构件上按不同龄期、温度变化、冻融、腐蚀、固化、硬化等进行测试。

4、不仅能检测小构件，还能简便快速地对大体积混凝土结构做质量检测。

二、混凝土结构无损检测技术的内容

1、检测混凝土结构强度。

2、检测混凝土缺陷，如裂缝、空洞、不密实区。

3、检测钻孔桩水下混凝土灌注质量，如夹层、断桩、颈缩、低强区。

4、检测混凝土结构锈蚀钢筋的位置、保护层厚度。

三、混凝土结构强度的无损检测方法

1、回弹法。混凝土的表面硬度与结构强度存在一定的比例关系。回弹法利用回弹仪检测混凝土强度，在一定弹力的作用下，将钢锤的冲击力传递到混凝土

表面，钢锤的一部分初始动能被混凝土吸收，另一部分使重锤回弹到一定的高度，利用混凝土强度与回弹高度存在的关系可以推算混凝土结构强度。通常，高标号混凝土回弹值大，而低标号混凝土回弹值小。

目前，常用的回弹仪有大型、中型及小型三种类型。大型(M型)回弹仪，冲击能量为30 N•m，主要用于大型、重型构筑物，道路和飞机跑道等混凝土结构强度的测定;中型(N型)回弹仪，冲击能量为2．25 N•m，适用于厚度为10 cm～80 cm的普通混凝土构件强度的测定;小型(L型)回弹仪，冲击能量为0．75 N•m，适用于轻质混凝土、标号较低的混凝土和薄壁混凝土构件强度的测定。

目前，回弹法已广泛地应用于工业与民用建筑、桥梁工程及一般构筑物混凝土强度的评定。在评定混凝土强度时，若采用地区测强曲线，其相对标准差er≤17．0%;在采用专用测强曲线时，其相对标准差er≤14．0%。回弹法测定强度受如下几个因素的影响:混凝土的配合比，混凝土的养护条件，混凝土的表面状态(平滑度、成型面、碳化和湿度)。

2、超声法。超声脉冲检测法的基本原理是通过超声波(纵波)在混凝土中传播的不同参数反映混凝土的质量，即利用超声波在混凝土中传播的声时、振幅、波形这三个声学参数，综合判断混凝土结构的强度等情况。

超声脉冲检测装置主要由超声检测仪、超声换能器、探头升降装置、记录显示装置或数据采集与处理系统等基本部件组成。将超声脉冲发射换能器和超声脉冲接收换能器置于被测构件上，或将探头置于灌注桩预埋的声测管中。发射换能器能将脉冲信号发生器发出的周期性电脉冲转换成超声脉冲，超声脉冲在穿透待测的混凝土结构之后被接收换能器接收，转换成电信号。测量系统测出超声脉冲穿过混凝土经历的时间、接收脉冲主频率、接收波幅值、频谱及接收波波形等参数，最终由数据处理系统对各种参数进行分析和判断，给出混凝土强度等级的评价指标。

超声法检测混凝土强度，具有精度高、可靠性好等特点。

3、“超声波—回弹”综合法。回弹法和超声法检测的基本依据都是材料的本构关系与强度之间存在着关系，但超声法和回弹法都有着自身的局限。超声法能反映材料的弹性性质及材料内部构造的信息，却很难反映材料的塑性性质;回弹法能在一定程度上反映材料的塑性性质，却很难反映材料内部构造的信息;“超声波—回弹”综合法，既能反映混凝土结构的弹性与塑性，还能反映混凝土表层状态及内部的构造，能够综合地反映混凝土结构的强度。

“超声波—回弹”综合法具有诸多优点，设备易于携带，操作简单，能减少甚至抵消回弹法或超声法测强的影响因素，因此在我国“超声波—回弹”综合法被广泛应用于建筑结构和构筑物混凝土强度的推定，以及评定混凝土结构匀质性，并作为处理混凝土质量问题的一个主要依据，测定精度比单一法高。在推定混凝土强度的精度时，若采用地区测强曲线，相对标准差er≤±12．0%。

四、混凝土缺陷的无损检测方法

1在混凝土结构施工及使用的过程中，往往因如下一些原因形成缺陷:

1.1、在混凝土施工过程中，由于振捣不足、钢筋布置过密、模板漏浆等原因，造成混凝土结构内部形成空洞、不密实区和蜂窝。

1.2、材料质量不好，结构表面产生裂缝。

1.3、由于施工质量欠佳，如混凝土搅拌时间过长、模板移动或鼓出、支架下沉、脱模过早、不均匀下沉、大体积混凝土中因水化热造成混凝土不均匀收缩、混凝土的水灰比大、干缩收缩等原因，使混凝土产生各种裂缝。

1.4、混凝土设计抗压强度不足或外力超过设计要求时，引起混凝土裂缝。

1.5、外界条件变化，如混凝土表面温度、火灾、冻害、钢筋生锈、化学作用、基础不均匀下沉、承受的荷载超过设计荷载。

检测混凝土结构内部缺陷最有效的方法是超声法检测。超声法检测混凝土缺陷是指利用超声的声时、波幅、频率以及波形等参数综合对混凝土结构内部空洞和不密实区的位置及范围、裂缝深度、表面损伤层厚度、不同时间浇筑的混凝土结合面的质量和混凝土均质性的检测。浅裂缝检测用于混凝土结构开裂深度不大于500 mm的裂缝检测。深裂缝检测用于大体积混凝土结构中预计深度在500 mm以上的裂缝检测。

2、超声波检测混凝土结构缺陷的基本依据有:

2.1、根据低频超声在混凝土中遇到缺陷时的绕射现象，按声时及声程变化判断和计算缺陷的位置大小。

2.2、根据声时大小和波幅的衰减程度综合判断缺陷的存在及大小。

2.3、根据超声波在缺陷处波形转换和叠加，造成接收波形畸变的现象判别缺陷。

五、结语

随着我国基础建设事业的迅速发展，混凝土结构无损检测技术的作用日益明显，从而也促进了该项技术的迅猛发展。混凝土结构无损检测技术已跨入了一个崭新的发展阶段。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。