土木工程中的无损检测技术及其应用分析

李明明

摘要：伴随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，人们越来越倾向于追求良好的居住环境。为了满足现阶段人们对居住环境的需求，房屋的建设越来越复杂和多样，这就需要用一种能够在不破坏建筑结构的情况下对建筑进行无损害的检测手段，这种无损检测手段可以对土木工程的工程质量进行評估。随着土木工程对无损害检测手段需求越来越多，无损检测技术应运而生，近年来被广泛应用到土木工程领域当中。本文通过对无损检测技术在土木工程当中的应用进行分析，探讨了无损检测技术在土木工程当中应用的趋势。

关键词：土木工程；无损检测技术；应用

1 引言

建筑质量对人们生命财产安全与国民经济建设和发展具有重要作用。在对建筑物提出所有要求当中，安全始终是放在首位的。近几年，建筑倒塌事件时有发生，无损检测是尽早发现建筑缺陷，并防止事故发生的有效手段。此外，对既有建筑进行保养与维修是很困难的，需要耗费大量的人力物力。采用无损检测，能使建筑保养与维修不再盲目，节省开支。在土木工程中，采用无损检测，能为新建或既有建筑的状态评估提供依据，并估计材料与结构的基本性质和使用性能，同时对所有类型的损伤及缺陷实施测量与定位，也可用于确定结构中特殊元件所处位置，起到防止在大洞施工中出现意外的作用。因此，无损检测可以以较低的成本发挥监督作用、诊断作用与测量作用。

2 无损检测技术

在以往的土木工程检测中通常采用破坏性方法，主要是在工程上随机选取用于钻孔取样的一个位置分析研究，使得到的有关参数更加具体。尽管在实际应用中采用该方法具有较明显的作用，但也在一定程度上受到某些因素的限制，一是取点方式具有随机性易将对部分区域造成遗漏，不具有明显的代表性，使检测的全面性难以得到保证；二是钻孔取样一定会损伤工程，理性不足。因此，无损检测技术基于对土木工程结构及性能不产生损害时，对一些参数进行检测时，根据具体检测结果，客观评估结构特征及其性能。该技术作为全新工程应用技术，充分结合了不同学科形成的优势，充分利用声、电、光等特性，深入检测土木工程结构以获得更加具体的信息，对结构存在损伤及隐患情况进行判断，为其运行的正常稳定提供保证，也能对工程使用寿命进行比较准确地估算。

3 土木工程中无损检测技术的应用

3.1 电磁感应法

电磁感应法无损检测技术主要是应用于土木工程当中对楼板厚度的测量当中，电磁感应法无损检测技术是由两个探头来实现检测的，二者分别位于被检测楼板厚度方向的两侧，一个探头发射电磁信号然后由另一个探头接收信号源，信号的处理装置会根据接收到的电磁波信号运动特性进行分析，自动计算两探头之间的距离，即楼板的厚度，并可以将测量的结果进行传输和储存。

3.2 超声波技术的应用

土木工程建筑在运营的过程中，经常会有载荷较大的车辆经过，需要承受较大的压力，并且由于表面的不平整度，承受的压力常为交变的压力，因而在长期的承受载荷过程中，经常会出现断裂损伤及疲劳载荷下的破坏。疲劳破坏是长时间下，土木工程建筑的突然破坏，因而必须对工程进行实时的检测，避免疲劳损伤进一步破坏，形成巨大的经济损失。超声波无损探伤方法，主要是利用超声波发生器或者物体撞击桥梁或者路面，此处产生的低频应力波将会随时间传播，传播到断裂面会一些连接处时，会被发射会检查的设备，通过对反射回的声波和发出的声波的对比，最终分析出断裂面的具体形貌。通过专业的设备进行分析和比较，可以得出损伤具体存在的位置。超声波的无损探伤方式，在一定程度上具有较好的准确性，然而在精度上依然存在一定的问题，并且将超声波利用进行无损探伤只能够检测出损伤存在的大致位置，不能够检测出损伤的具体形式，因而需要进行方式的改进。

3.3 负荷响应技术

即对物体受到载荷作用后的响应进行检测。检测时，载荷不可过大，否则将使待测物体破坏。该技术最常见的例子是振动分析。对建筑物而言，其本征振动频率主要由所用材料、结构形式及刚度三个因素决定。当受到风力和其它形式的扰动力持续作用时，建筑将发生振动。扰动力一般是没有规则的，是广谱的，几乎能激发出每一种本征振动。对建筑振动进行测量，然后通过对测量值的分析，即可确定本征振动。在此基础上，对振动频率实测值和设计值进行对比，能推断出目标建筑是否有宏观缺陷存在。以上基于本征振动频率监测的无损检测方法属于综合技术。而以下叙述的采用激光干涉方法对本征振动进行遥测的技术则属于常用技术范畴。考虑到建筑的体积往往较大，且结构体系复杂，所以本征振动频率通常较低，只有几赫兹，并且频谱也很复杂。这就会带来两个后果：①测量会受到环境振动影响；②频率提取与比较将变得十分困难。对此，在频率分析中必须借助计算机及数字信号处理手段，此外，对频率进行计算时多采用有限元，这也需要借助计算机才能完成。振动分析不仅简单可行，而且十分高效，是建筑完整性监测及判断的重要方法。值得一提的是，计算机作为众多技术的基础，它的快速发展将带动振动分析不断进步，使其具有越来越丰富的功能。

3.4 光纤传感检测技术

该技术基本原理主要是对存在敏感性的一些物理量进行充分利用，对土木工程采用将外界物理量向光信号进行转换的方式实现无损检测。在我国该技术发展三十余年来，广泛应用于众多领域，特别是在土木工程检测中，可检测工程钢索索力、混凝土应变特性及内部应力等。相对于常用的传感器，该传感器的类型较多，在实际应用中操作便捷，传输结果几乎不受任何因素影响，对高压、腐蚀等比较特殊的恶劣环境具有更好的适应性，实用性也较强。而且，与常规传感器相比，由于光纤应变传感器价格较高，在一定程度上影响了光纤传感检测技术应用于土木工程检测方面的较为广泛。

3.5 图像检测技术

在实际应用中该技术主要有两种类型，一是红外成像技术，采用红外热像仪测量产生于物体不同部位的红外线辐射，根据测量结果中的温度分布情况对红外热像图进行构建，进而实现有效检测结构内部及材料中存在的不足之处。主要基本原理是材料的导热性能各不差异，对工程结构内部温度及热传导分布等情况采用高精度热敏感传感器进行检测，结合检测结果构建红外热像图，使结构内部具体情况得到准确展现，比较图像中的有关数据，检测人员可准确判断工程的具体情况；另一种类型是激光全息技术，相应图像采用全息摄影获取，再深入分析图像中的有关数据，对力学参数进行计算，据此对工程实际状态进行科学判断。图像检测技术不只是检测精度较高，还可全面进行检测，结果具有较强的直观性，在土木工程无损检测中的应用比较广泛。

4 结束语

无损检测技术应用于土木工程当中，对土木工程的质量把控和事故的预防提供了重要的数据支持，为了更好的为土木工程领域以及其他工程领域提供更优质的无损检测技术服务，这就需要开发更多更先进的检查技术，只有这样才能够保障土木工程的质量安全。

参考文献

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（作者单位：武汉中和工程技术有限公司）