混凝土无损检测技术研究

陈建亮 魏玉升

摘 要：近年来，随着经济的飞速发展，建筑工程也被大量兴建， 结构型式也越来越复杂， 对工程质量要求也越来越高， 但在混凝土结构中常因设计、施工管理或环境等因素， 产生这样那样的混凝土缺陷，这些缺陷的存在对结构的完整性、力学性能和耐久性能都会产生不同程度的影响， 因此采用有效的非破损检测方法，在不破坏结构物的基础上检测出混凝土表面缺陷及内部缺陷是非常必要的。

关键词：混凝土；无损检测；缺陷

1 混凝土无损检测简介

混凝土无损检测是指在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下，利用声、光、热、电、磁、和射线等方法，测定与混凝土力学性能有关的物理量，在混凝土结构的原位上对混凝土的强度以及缺陷等进行直接的定量和定性的检测。无损检测具有三层意义，分别为无损评价、无损检查、无损检测。混凝土无损检测方法与常规的标准试块破坏试验方法相比，通常具有不影响原结构性能；通常可以实现非接触检测；可以获得常规检测能得到的某些结果，但精确度欠高：可重复检测等特点。

混凝土结构材料性能的离散性、实际建筑物结构的复杂性及施工工艺的差异性等原因，混凝土在工程实际中仍普遍存在裂缝、表层缺损、内在缺陷等这样那样的缺陷。工程中混凝土主要的缺陷有裂缝、表层缺损、规格不对、内部缺陷等。要合理进行相关缺陷检测工作。

2 常用的混凝土无损检测方法

2.1 超声波检测法

超声检测法就是通过超声波在混凝土传播的性质，分析超声波在遇到缺陷后与没遇到缺陷時的情况非破坏性地利探测材料或构件内部或表面的缺陷（ 如裂纹、气泡、夹渣等） 的大小、形状和分布状况及测定材料性质。在无损检测中，超声波检测是目前应用最广，使用最方便的。这主要是因为超声波具有以下几个特性：

（1）束射特性，超声波波长较短，指向较好，可以使超声能量可以向一个特定方向集中，而不会轻易发散，这样有利于缺陷的定位。

（2）反射特性。超声波在弹性介质中传播时，遇到异质界面时会产生反射、透射或折射，这些现象主要由入射角度和不同介质的声学特性决定，利用这一性质，可以确定构件中损伤有无。

（3）传播特性。超声波在弹性介质中传播时，质点振动位移小、振速高，其声压和声强、声压大于可闻声波，使得超声检测具有很大的可检测范围。

（4）波型转换特性。超声波在异质界面上进行反射、透射或折射时可能会发生波型转换。通过波型转换的分析也可以分析出结构缺陷。

2.2 声发射检测法

结构或组成结构的材料受外力或内力作用发生变形或断裂时，会以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射原理。采用声发射诊断法能对活动性缺陷进行动态检测。声发射源发射的弹性波经过声发射探头的探测，可以转变为电信号，然后经过进一步处理，可以得到关于声发射的一些特征参数，最后通过对这些参数进行分析即可推测出材料内部声发射源的位置或特征。为了确定结构损伤的具体位置，需要对声发射源进行定位，根据到达时差来进行源定位。

2.3 基于振动的无损检测

试验模态分析技术就是通过对被测结构施以某种激励，使结构产生一定的振动响应，继而通过测振仪器直接量测出激励力与系统振动的响应，然后再经过数字信号分析得到系统的模态参数，再根据结构模态参数的变化判断有无损伤。结构中特定部分的质量或刚度的损失就会引起相应的模态参数变化，基于振动的检测就是通过对比变化了的模态参数来确定损伤有无、损伤程度以及位置的。

基于结构振动的损伤检测的基本问题就是如何从给定的结构动力特性的测量中确定损伤的出现、位置和程度。从损伤结构得到的结构动态特性参数，如固有频率、振型均可以与未损伤结构的系统质量矩阵和刚度矩阵相关联，通过比较原结构与损伤结构的模态参数即可得到你想要的。

2.4 红外检测法

红外技术在结构损伤检测中的主要应用是因损伤而导致的温度变化进行检测。红外热成像技术的发展，与红外探测材料、红外探测器的发展密切相关。由于物体向外辐射红外线，通过红外热成像技术我们可以把它显现出来。

在房屋建筑的无损检测中，红外热像法可用于以下方面的检测：①外墙饰面层空鼓的检测；②墙体渗漏的检测；③外墙保温隔热性能的检测。

2.5 电磁波检测技术

射线同样是一种电磁波。射线无损检测也是以电磁场和电磁波为理论基础的。射线检测是通过射线穿透被测物体，而射线在穿透过程中会发生衰减，混凝土内部组分复杂，这样会因其内部结构的不同使射线的衰减程度不同，能过探测射线通过混凝土结构后的剩余强度，可以分析混凝土内部的情况，如果内部存在缺陷，像超声波一样，射线通过时也会发生一些变化，能过检测出这些变化，我们可以检测出混凝土内部缺陷的位置及形状大小。用于无损检测的射线主要有X射线和?射线。由于使用射线时对防护要求比较严格，目前我国还不太常用这种方法。

3 结论

混凝土无损检测是指在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下，利用声、光、热、电、磁、和射线等方法，测定与混凝土力学性能有关的物理量，在混凝土结构的原位上对混凝土的强度以及缺陷等进行直接的定量和定性的检测。与常规的标准试块破坏试验方法相比，通常具有不影响原结构性能；实现非接触检测；可重复检测但精确度不高等特点。

参考文献：

[1] 李喜孟.无损检测[M].北京： 机械工业出版社，2001.

[2] 王山山，任青文.基于振动理论的水工结构无损检测技术研究综述[J].河海大学学报，2004（5）：550～556.

[3] 杨凤艳.基于振动测试的结构损伤测试方法研究[D].青岛：中国海洋大学图书馆，2006.