浅谈高速公路混凝土结构无损检测技术的应用与展望

2021-04-03黄运华

建筑与装饰 2021年4期

黄运华

中路高科交通检测检验认证有限公司陕西分公司陕西西安 710065

引言

所谓混凝土结构无损检测技术，主要是指在不破坏混凝土结构及外观条件下，进行直接定量、定性检测，其中包含了混凝土结构强度、内部缺陷等方面。混凝土无损检测技术的应用，可以在工程建设期以及运营期，实现对同一构件多次重复性的跟踪检测，与破坏性检测的一次性相比，无损检测具有突出优势。高速公路建设作为线性工程，所处环境差异较大，对混凝土无损检测技术的应用产生较大影响。

1 混凝土结构无损检测检测技术应用现状

（1）回弹法。回弹法使用的仪器为回弹仪，它是一种直射锤击式仪器，是用一弹击锤来冲击与混凝土表面接触的弹击杆，然后弹击锤向后弹回，并在回弹仪的刻度标尺上指示出回弹数值。回弹值的大小取决于与冲击能量有关的回弹能量，而回弹能量则反映了混凝土表层硬度与混凝土抗压强度之间的函数关系，即可以在混凝土的抗压强度与回弹值之间建立起一种函数关系，以回弹值来推定混凝土的抗压强度。回弹法只能对7～1000天龄期的混凝土进行检测，测得混凝土表层的质量状况，内部情况却无法得知，同时回弹法不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土结构或构件的检测，这便限制了回弹法的应用范围。但由于回弹法操作简便，价格低廉，在新建工程上还是得到了广泛应用[1]。

（2）超声波法。超声波法检测混凝土常用的频率为20～250kHz，它既可用于检测混凝土强度，也可用于检测混凝土内部缺陷。在高速公路工程中主要应用于基桩桩身完整性检测、钢管内混凝土填充密实性检测、混凝土结构裂缝深度等检测。目前检测主要是采用“穿透法”，即用一发射换能器重复发射超声脉冲，让超声波在所检测的混凝土中传播，然后由接收换能器接收。根据超声波在混凝土中传播的速度、振幅、相位及主频的变化来判断混凝土内部的缺陷情况。混凝土内部常见的缺陷有；蜂窝状或松散状的不密实区、空洞、杂物或受意外损伤而形成的酥松区等。当超声波遇到以上缺陷时，其速度、振幅等常会发生一定程度的异常变化，分析这种异常变化可推知混凝土内部的缺陷状况。由于混凝土本身是一种复合材料，其内部超声波传播速度受许多因素影响，如钢筋的配置方向、不同骨料及粒径的大小、各组分的比例变化、龄期、养护条件及混凝土的强度等级等，在检测前应收集各种可能产生影响的相关信息，由具有检测经验的人员对结果进行综合判定。

（3）超声回弹综合法。超声回弹综合法是指采用超声仪和回弹仪，在构件混凝土同一测区分别测量声音和回弹值，然后利用已建立起的测强公式推算测区混凝土强度（混凝土抗压强度）的一种方法。与单一回弹法或超声法相比，超声回弹综合法具有受混凝土龄期和含水率影响小、测试精度高、适用范围广、能够较全面地反映结构混凝土的实际质量等优点。在高速公路工程应用为，当对某一混凝土结构抗压强度有怀疑，而又不具备钻芯法检测条件时，可用超声回弹综合法进行推定。

（4）地质雷达法。地质雷达探测的工作原理，简单地说是通过雷达天线向混凝土构件发送脉冲形式的高频电磁波。电磁波在混凝土中传播，当遇到存在电性差异的目标体，如空洞、分界面等时，电磁波便发生反射，返回到混凝土构件表面时由接收天线所接收。在对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上，根据接收到的雷达波形、强度、双程时间等参数便可推断混凝土构件中目标体的空间位置、结构、电性及几何形态，从而达到对混凝土构件的检测。目前在高速公路中主要应用在隧道混凝土衬砌结构厚度、背后空洞、衬砌中钢支撑和钢筋的检测，以及混凝土路面的板底脱空调查等，具有检测速度快、准确率高等优点。

（5）弹性波法。弹性波作为应力波的一种，扰动或外力作用引起的应力和应变在弹性介质中传递的形式。弹性介质中质点间存在着相互作用的弹性力。当某处物质粒子离开平衡位置，即发生应变时，该粒子在弹性力的作用下发生振动，同时又引起周围粒子的应变和振动，这样形成的振动在弹性介质中的传播过程称为“弹性波”。弹性波法在高速公路工程中主要应用在基桩桩身完整性检测和预应力孔道压浆密实度检测，均是通过一定质量的力锤敲击，发射弹性波，接收反射波，从而来判读混凝土结构内部缺陷的检测方法，对检测人员的检测经验具有较高要求。

2 混凝土结构无损检测技术发展趋势

2.1 加强无损检测结果验证

就高速公路混凝土结构无损检测技术来说，单个检测方法均存在一定的局限性，例如：回弹法只能反应混凝土表层的硬度，超声法只能反应构件的两点之间的混凝土内部质量，地质雷达法收混凝土结构中物体电磁感应强度的影响，弹性波法对内部缺陷位置的确定较为困难等，均需要对混凝土结构进行钻芯、打孔等做进一步验证。但钻芯、打孔等始终是对混凝土结构的损伤，如需做到真正的无损检测，还需要积极的不断研究，通过不同无损检测方法的验证，进而有效提升技术精准性。

2.2 强化检测理论与实际工程关联度

由于高速公路作为线性工程，不同段落的混凝土原材料、施工方法千差万别，对无损检测技术的使用产生重大影响；同时我国的无损检测技术起步较晚，一直处于引进国外先进技术和摸索、完善过程中，实际应用效果还有待提升。在万物互联的今天，一项无损检测技术的正确应用，也应介入混凝土构件生产的全过程中，充分采集基础数据，从而对混凝土结构的质量进行准确检测。同时对检测仪器进行智能化提升，减少不同人员对检测结果的影响。