混凝土结构缺陷无损检测技术探析

杨茂生

摘 要：混凝土结构缺陷对建筑整体质量影响巨大，结构缺陷检测技术在混凝土结构建筑质量评定中发挥着重要的作用。本文对超声红外热成像检测技术、反射波法检测技术、声波透射法检测技术以及弹性模量检测法等几种常见的混凝土结构缺陷无损检测技术进行探讨，旨在对无损检测技术在混凝土结构缺陷检测中的应用提供一些参考。

关键词：混凝土结构;结构缺陷;无损检测

混凝土结构是建筑中的一种主要结构形式，在我国建筑结构中被广泛采用。混凝土结构受原材料、配合比、施工工艺等诸多因素影响，容易造成表面及内部的缺陷，采用必要的检测技术进行混凝土结构缺陷检测是确保建筑结构稳定性的重要措施。本文现就几种常见的混凝土结构无损检测技术进行探讨。

1 超声红外热成像检测技术

世界上第一套用于无损检测的红外热成像仪器是由瑞典在1964年研制。存在缺陷的混凝土结构，由于混凝土内部存在裂缝、空洞，其震动阻尼比没有缺陷的混凝土要高，超声红外热成像检测技术就是利用混凝土的这一特点，从外部将超声波输入到被检测结构中，对可能存在裂缝位置的混凝土进行选择性加热，声波在混凝土内部传播过程中会在结构内逐渐削弱，由振动能量不可逆转地转变为热能，而缺陷位置由于振动阻尼较大，内摩擦热效应和热弹效应更加明显，通过热成像仪可以准确直观地发现缺陷位置。红外热成像检测设备主要设备包括三个部分，即超声发生装置、信号处理采集装置和红外热成像仪。超声红外热像技术在混凝土缺陷检测方面的应用包括：（1）利用缺陷与完好混凝土热容与导热性能的差异，对混凝土裂缝、疏松、空洞等缺陷进行检测。（2）渗漏处混凝土含水量较高，利用水对混凝土热容和导热性能的影响，对隐蔽的渗漏点进行探查。（3）利用过火后混凝土的热学参数的变化来检测混凝土的过火温度。（4）利用空气导热系数较混凝土低，檢测混凝土梁黏钢、黏碳纤维布或建筑外墙饰面层的粘贴质量。（5）通过检测热量泄出点评价建筑节能性能。

超声红外热像技术作为一种新型的无损检测技术，与传统的缺陷检测技术相比具有如下几个优点：（1）声波在介质中可以随意传播，因此在现场检测时无须考虑检测对象的几何形状以及内部材料的均匀性;（2）在混凝土介质内声波传播速度快能量损失小，几乎可以在瞬间达到结构内部的任何位置，所以可以应用于大体积混凝土结构的检测;（3）通过红外热成像仪可以直观地反映出构件内部缺陷情况。

2 反射波法检测技术

针对埋置地下的桩基础等容易出现横向裂缝的构件，预判可能出现裂缝或存在接头质量问题时。进行大体量的开挖来暴露出桩体进行检测显然是不切合实际的，针对此类问题，反射波检测技术便可以很好地解决地下桩体横向质量缺陷的问题。

采用反射波技术进行桩身质量检测时，在桩顶施加激振信号生成应力波，应力波顺桩身由上向下传递，在传递过程中，如果桩身内部、接头混凝土存在质量缺陷，如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等将产生反射波，通过接受反射波判断反射波的延时、幅值和波形特征便可以对桩混凝土质量进行判定。在使用反射波法进行检测时把桩视为连续弹性的一维均质杆件，不考虑桩周土对沿桩身传播应力波的影响且在受力变形时截面保持平面，沿平面有均布的轴向应力。因此，一般要求受检桩的长细比、瞬时激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于5.0。

3 声波透射法检测技术

桩基缺陷检测除反射波法外，声波检测法也是应用广泛的一种方法。声波透射法在桩的声测管中向混凝土发射声波，引起桩的混凝土介质的振动，声波经过混凝土介质的传播，接收变化的声波，分析波的各项参数。与反射波法相比，两者的主要区别有以下几点：（1）波长和边界条件。低应变反射波法试验中，以米作为应力波的波长量级，应力波沿桩纵轴线传播，桩径为垂直于波向的横向尺寸，纵向尺寸桩长较长，桩可视为杆件;（2）声波频率。低应变反射波法脉冲主频在几百Hz，而声波透射法的声波脉冲主频高达3050Hz;（3）测距。低应变反射波法若以桩底反射信号和桩长反算波速，则测距为2 倍桩长。声波透射法测距比桩径略小，明显小于桩长，声波在其传播过程中有“频漂”现象，即随着传播距离的增加，主频降低，传播速度减慢，测试波速减小，因此测距的差异也加大了低应变反射波法波速与声波透射法波速的差异。

4 弹性模量检测法

通过超声波平测法检测出普通混凝土的波速值，根据波速与弹性模量的换算关系计算得到检测对象的弹性模量，分析对不同位置混凝土弹性模量的变化来判断混凝土内部情况，就是弹性模量检测法。

波速，绘制相应的龄期-波速曲线作为参考，实际检测时采集待检测混凝土波速而后将所采集数据放置于标准试块的龄期- 波速曲线内。如果检测数据可以较好地拟合在标准试块曲线上，表明检测区域混凝土质量较好;如果对应波速明显小于相同龄期标准试块，说明构件内部存在缺陷。

5 结束语

对于既有结构混凝土缺陷的无损检测技术，经过数十年的发展已经逐渐成熟，在实际项目操作时还需要根据被检测结构自身特性选择项适应的检测方法，综合考虑检测方法的检测精度、效率与操作的简易性，以求达到事半功倍的效果。

参考文献

[1]张秋月.混凝土结构强度与缺陷检测的技术研究[J].住宅与房地产，2019（06）：143.

[2]金志刚.无损法检测混凝土缺陷相关技术的研究[J].工程技术研究，2018（12）：29-30.

[3]何胜华，徐劲，阎亮.超声法与超声成像法检测装配式混凝土叠合构件缺陷研究[J].广东土木与建筑，2018，25（06）：29-32.

[4]钟菊芳，张伟.透射波法和声波CT在桩基检测中的应用[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2018，34（02）：310-322.

[5]刘舒冰.超声波在混凝土桩基础无损检测中的应用[J].四川水泥，2018（02）：303.