PS1000新型混凝土透视仪在南水北调工程中的应用

2015-03-23赵小明

海河水利 2015年4期

赵小明

（南水北调中线干线工程建设管理局河北直管建管部，河北石家庄 054000）

随着工程质量检测手段不断丰富和发展，以往使用的局部破损检测方法已经逐渐被较为先进和实用的无损检测方法所替代。PS1000 新型混凝土透视仪是一款用于检测混凝土内部具有电性差异的埋置物或缺陷分布情况的便携式仪器，在钻孔定位、取芯和切割前探测混凝土内部埋置物的位置和结构以及对混凝土浇筑密实度进行检测等方面取得了很好的应用效果。在南水北调建设过程中使用瑞士PS1000 新型混凝土透视仪对混凝土建筑物进行普测，并据此推定少筋、断筋、保护层超标以及振捣不密实区域，为工程建设质量监督和质量保证提供了科学依据。

1 基本原理

PS1000 新型混凝土透视仪本质上是一种工程雷达，它是利用宽频带高频电磁波信号探测介质内部结构的无损探测仪器。它通过天线对隐蔽目标体进行全断面扫描的方式获得断面的扫描图像。其具体工作原理是：当雷达系统利用天线向介质发射宽频带高频电磁波，电磁波信号在介质内部传播遇到介电常数差异较大的介质界面时就会反射、透射和折射。两种介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反射回的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，由主机精确记录下反射回的电磁波的运动特征，再通过信号技术处理，形成全断面的扫描图像，工程技术人员通过对雷达图像的判读，判断出目标物的实际结构情况。混凝土结构相对来说致密、成分简单，雷达向混凝土中发射电磁波，由于混凝土、钢筋、空洞的介电常数不同，电磁波在不同的介质界面发生反射，并由混凝土表面的天线接收，根据发射波与反射波返回的时间差与电磁波在混凝土中的传播速度来确定反射界面距表面的距离，从而检测出混凝土内部的钢筋、分层等的位置以及空洞、疏松、裂缝等缺陷的位置、深度和范围。

2 技术特点和应用范围

2.1 技术特点

PS1000 新型混凝土透视仪采用一体式紧凑结构设计，抛弃之前所有钢筋扫描仪显示与感应器通过连接线连接带来缠绕等各种不方便的烦恼。此外，它还具有如下技术特点。

（1）一机多能，可探测距混凝土表面30 cm以内的各类型金属、非金属埋置物以及孔洞、裂缝等，并可探测多层重叠埋置物。

（2）三类扫描模式，即快速扫描（单方向）、快速扫描并记录（单方向、单次扫描存储长度为10 m）以及两种尺寸的三维图像扫描（双方向）。

（3）彩屏直观读取混凝土内埋置物分布情况并可同时显示平面图和剖面图。

（4）图像扫描采用三维视图形式，直观易判，无需特殊读图分析经验。

2.2 应用范围

结构检测方面，可以探测钢筋混凝土结构和内部埋置物体。

（1）快速定位深度不超过30 cm 的各类金属埋置物，并可直接在工作面上标记出来，如钢筋、预应力钢绞线、铜管、铝管、钢筋网、钢板、压型钢板、电缆等；同时，快速定位各类非金属埋置物，如木材、空孔、塑料管道（水管）等。

（2）安全钻孔，规避钻孔时的危险（没有预见到或者无法用其他手段探测到的隐蔽物体）。

（3）防止破坏混凝土内部的重要物体，如钢筋、管道、电线等；高效评估和检查钢筋、钢筋网等。

（4）确定原先未知的钢筋，用于后安装钢筋的连接；在结构改造中，将原有的钢筋加长。

（5）检测物体内部的空心楼板、空腔等。

3 工程应用

为加强南水北调工程建设质量管理，建设主管部门使用瑞士PS1000新型混凝土透视仪对混凝土建筑物进行大范围普查检测，并推定各个标段建筑物的钢筋布置和混凝土施工的质量，以期发现和改正施工中造成的质量缺陷，保证南水北调工程的施工质量。

3.1 钢筋保护层厚度及间距检测

在南水北调中线工程南阳段某建筑物进行检测，获取图像如图1所示。从图1可以看出，本区域内被检测部位的钢筋保护层厚度为80 mm、钢筋间距为15 mm（实际检测中，以某一个构件为单位进行钢筋数目统计计算），钢筋布置较均匀。

图1 典型二维快速存储扫描图像

3.2 混凝土振捣密实程度检测

在南水北调中线工程方城段某建筑物进行检测，获取图像如图2-3 所示。图2-3 均为三维扫描图像，图2 中被检测部位的钢筋保护层厚度为80 mm，混凝土内部振捣较密实；图3中被检测部位的钢筋保护层厚度为90 mm，混凝土内部含有气泡，推测为振捣不密实所造成。

图2 典型二维快速存储扫描图像（混凝土内未见异常）

基于南水北调工程施工与管理相关规范，根据检测结果对比设计钢筋间距和混凝土保护层厚度，并判定测试建筑物的钢筋间距、保护层厚度以及混凝土浇筑的施工质量是否合格。

在检测过程中，PS1000新型混凝土透视仪所得到的检测结果与钻芯取样、局部破坏检查的结果进行了对比，结果完全一致。

4 结语

运用PS1000新型混凝土透视仪可以检测钢筋混凝土质量缺陷，包括混凝土结构空洞、疏松、裂缝等的位置、深度、范围和钢筋布置的间距、位置。这只是运用了PS1000新型混凝土透视仪的一些最基本的功能，如前所述，其应用范围远不止这些。PS1000 新型混凝土透视仪将以其快速、无损、准确、直观的特点在工程建设领域得到更广泛的应用。