探讨高速公路用水泥混凝土构件的无损检测现状和展望

2015-04-16徐有文南平高速建设有限公司福建南平353000

建材与装饰 2015年6期

徐有文（南平高速建设有限公司　福建南平　353000）

徐有文
（南平高速建设有限公司福建南平353000）

公路建设是我国交通体系的承载[1～2]，对社会经济发展起到关键作用，随着运输业的不断发展，对公路建设质量的要求也越来越高，若公路出现质量问题，人民的安危和国家的经济都会受到损害，所以公路无损检测尤为重要，本文通过对无损检测法的介绍，分析了无损检测的现状和对今后检测技术的展望。

高速公路；无损检测；现状

公路建设是经济发展中至关重要的一环，怎样快速检测出公路水泥混凝土构件中存在的问题一直是科研人员研究的重点，该检测能在不损坏公路的基础上对水泥混凝土构件的质量和性能进行快速检测，在公路建设中被广泛运用，对我国的公路建设的完善起到了重要作用。

1　无损检测的原理

无损检测是在不损坏构件的受力和受用性能的基础上，通过检测构件的参数对构件的内部情况进行综合的评价，包括构件的耐久性、受力性等。从而对公路的适用性、安全性和可靠性作出整体分析。它包含了材料学、物理学、现代检测技术和计算机技术等各门复杂的科学知识，相较于以往的检测方法，它不会损坏构件的受力性和使用功能，便捷度高，能提供精确的检测数据，对构件内部和外部的质量问题进行全面探测，有效的对成品建筑进行检测和鉴定，常见的无损检测有如下几种：图像、频谱、超声波等。

2　水泥混凝土构件的无损检测方法

2.1混凝土含水量的检查

检测混凝土质量主要指标是强度和耐久性，通过检测新浇混凝土的含水量能进行有效判断，采用高速中子r射线60Co将置于配送管中的同为素雷达进行连续质量监控式的湿度鉴别[3～4]，这种检测方式的误差几乎为0且稳定性强。

对水泥混凝土构件的强度检测可以利用回弹仪测得水泥的反弹硬度，第一次检测时可以把样品作出圆柱体，根据表面硬度则可推求混凝土的抗压强度，计算出反弹硬度的基准值，做好记录作为以后对公路检测的依据。

2.2检测水泥混凝土构件施工后的品质

这项检查通常运用电磁感应法和电磁波雷达法，电磁感应法的探测深度为100mm，通常钢筋检测仪所显示的钢筋骨架的深度比实际要浅，在绑扎钢筋时候需要进行调整，保证水泥使用的稳定性。

电磁波雷达通过测定到大盖板的反面和中面带钢筋的边沿，对目标盖板不足的部分不适用，同时，不能光靠标准图像波形作为判断标准，否则容易对双层配筋下层钢筋的位置产生误判。

2.3水泥浆的管理

在预应力混凝土构件中，为了避免出现水泥浆填充不当的问题，加入树脂利用树脂硬化和水泥附着为一体，在水泥加入后，要严格控制好温度，防止因温度过高导致树脂过早硬化，出现“热硬化型树脂”情况。在这个过程中对树脂的硬化状态进行检测显得尤为重要，可利用树脂硬化前和硬化后绝缘性能的差异作为检测指标，采用绝缘抗阻测定法，同时在加工时，尽量采用耐高温的“湿气硬化型树脂”。

3　无损检测方法的实际运用

3.1放射线透照法的使用

放射线透照法又名胶片法或照相法，是水泥混凝土构件中常见的检测方法，适合用于任何材料，将缺陷水泥通过直观图像反映出来，对构件尺寸的定量也比较精确，也有利于长期保存。但该方法对构件气孔、夹渣的检出率较高，若构件出现未熔合类裂纹，则容易出现漏检情况，对厚度较大的工件也不适用，从经济角度上考虑，该方法的成本高，耗时长，会对使用者产生辐射，使用之前必须做好特殊防护。

3.2超声波检测

利用超声波在介质传播时会产生衰减，遇到界面会产生发射这一原理来对构件的缺陷进行检测。该方法有如下几个特点：①超声波指向性准确，频率越高指向越精准；②传播能力强，对各种材料具有较强的穿透力；④超声波拥有阻抗、衰减、散射等特性，为全面的检测提供了丰富的信息，是超声波被广泛运用的条件。

超声波不仅可以检测构件内部的裂纹也可以检测焊缝内表面的裂纹，对压力容器锻件和高压螺栓的裂纹也有良好的检测效果。该方法使用成本低，仪器轻便小巧适合随身携带，对人体没有伤害，但该方法只适用于检测几何形状比较简单的工件，对缺陷的定量特征体现不明显。

3.3电磁波雷达的检测

电磁波在直线中可以以一定的直线传播，在不同的介质中发射性质不同，适用于路面加强的施工，如在高架路或桥面挖削时要避免内腔破损，要先在空地放置电磁波雷达进行探测，大约每隔1m配置一处，能清楚的探测到下部空缺，同时也能准确判断前面部分和主路面的铺路情况。电磁波雷达在使用时要有如下几个特征：①电磁波经过水泥构件内部会衰减，随频率的变化而变化，要根据探测对象的深度调整好探测频率。②注意电磁波在水泥构件中的传播速度，通常水泥构件的含水量越大电导率也大，为了保证检测深度的精确性，可利用钻孔调查法及时对电导率进行校正。若钢筋混凝土制板底面有缺陷，则会造成电磁波无法穿透出现随机反射。

3.4红外线方法的使用

水泥构件有缺陷的部位相较于其他部位来说含有空气，所以热传导率相较于其他地方要低，会产生温差。通过红外线对物体表面的温度进行检测变很容易发现水泥构件的缺陷部位，在使用时有如下特征：①当阳光谱线在短波长的范围内，红外线受二氧化碳的影响最大，若在中波长的范围内，受水蒸气分子影响最大，在室外检测时候，选取长波段的效果最好，因为该波段收到水蒸气和二氧化碳的影响最小。②构件缺陷处的温度会随着环境和气象条件的变化而变化，表面温度的稳定性没有健全部位好，会产生昼夜温差，对红外线的检测造成一定影响。④若在检测时候收到脏东西或其他异物时，会对热传导检测有一定干扰，出现类似斑马纹之类的形状，所以在检测温度出现异常时，要排除是否有脏东西的干扰。

3.5冲击弹性波的检测

将由敲击产生的弹性波传入水泥构件内部，根据反射波或透过波的振幅或频率判断水泥混凝土构件是否存在缺陷。常用于检测桩基，使用时有如下几个特点：①不能直接反映有关桩基支持力的信息。②对微小的裂纹容易漏检，只能发现明显的缺陷信息和水泥混凝土的密实度情况。④桩基的钢筋长度=t/2*v，t是冲击弹性波的传播时间，v是振动波在被检测桩基的传播速度，传播的速度随桩基品质的不同而发生变化，根据地基的强度差还伴随反射回波的产生。

根据敲击法，若混凝土背面出现空洞时，在界面的发射率几乎为100%，相较于没有空洞的部位的反射能量增加，由此有可以判断空洞的具体位置。采用敲击法要注意如下问题：①需要配合使用传感器和锤子找出最佳震动变化，适用的构件厚度范围在0.1～1.0m。②锤子自身的共振次数对冲击波的震动频率有很大影响，所在在检测时不要忽略了对锤子的选择，否则对水泥构件的厚度就有误判的可能性。

4　无损检测技术的应用情况

4.1路面破损的检测

该检测主要运用于公路养护和路面情况的调查上，传统的检测是利用照相和摄像技术对路面的破损情况进行适时获取，通过图像处理对破损情况进行定量分析，但这种方法耗时长且效率低，如今已经很少被使用。如今采用遥感技术在公路沿线进行拍摄，利用计算机对采集到的数据进行分析，节省了人工劳动力，同时也提高了劳动效率。

4.2路面抗压力的检测

路面的承载力有两个检测指标公路路面的弯沉和弯沉盆，国际常见的弯沉检测设备是落锤式弯沉仪，其原理是利用液压系统的提升并释放载荷块对路面加以冲击性荷载，落锤的重量荷锤头起落的高度决定了冲击荷载的大小，通过传感器对荷载时承及弯沉盆的动态。该方法在我国处于初级的应用阶段，有些常用材料和软件离国际水平还是有一段距离。

5　对无损检测技术的展望

运输行业的蓬勃发展，令公路的使用时间越来越长，会加快路面的恶化情况，由于路面的前期恶化尚不明显，当受到的损害经过时间的积累暴露出来后，已经到了恶化的后期，采用无损检测技术可以发现路面的早期恶化问题，并适时的对路面进行追踪检测并加以分析，方便科研人员更好的了解公路恶化的规律，为公路的养护提供依据。在公路改建中，利用无损检测技术可以准确的计算出路面的剩余强度，为制定合理的施工方案提供依据，降低工程造价的成本，保证公路施工安全的同时也提高了经济效益。