混凝土工程无损检测实训教学设计与实践

王茹，范伟丽，陈淑萍

(河南水利与环境职业学院，河南 郑州 450008)

0 引言

20世纪80年代初以来，中国大力发展交通、水利、城市建设等行业的大型基础工程设施建设，包括房建、高速公路、城市道路及机场工程、隧道工程、水坝及堤防工程等。如此多的基础工程及房建工程，大多采用钢筋混凝土结构，施工质量的优劣与人们的生活息息相关，工程建设质量作为被关注的热点话题，也成为各相关部门的重点检查对象，使得工程质量检测人员供不应求，为适应市场需求，职业院校迫切需要有针对性的工程检测专业的课程教学，培养掌握必备的专业理论知识，了解现行行业规范，掌握建筑材料的试验与检验的方法、检测设备的操作与软件分析，工程质量的检查与评定办法、工程质量检测等多方面的基本理论与实践技能，为工程建设单位及检测机构培养高技能人才。

因此，作为工科职业院校，急需在水利工程专业与土木工程专业课程中设置工程质量检测课程，在培养学生职业能力，提高学生的实践能力方面应更加注重实训教学的设计与实践。由于工程质量无损检测在工科类院校的实习实训课程中研究较少，文章以钢筋混凝土无损检测教学为例进行教学设计与实训模型的研究。

1 开展无损检测实训教学的必要性

混凝土是大型工程建筑物的主要结构材料之一，由于受原材料来源、配合比设计、施工质量、浇筑过程的振捣、养护等诸多因素影响，混凝土在浇筑后的质量很难保证，蜂窝麻面、空洞、裂缝、夹杂异物、断层等缺陷时常出现，这就需要一种不破损混凝土的检测方法，来判断混凝土施工质量是否满足设计要求。目前混凝土无损检测的方法主要有回弹法、超声法、超声回弹综合法、钻芯法(局部破损)、拔出法、探地雷达法、电磁波法、冲击回波法等。这些无损检测技术通过在结构物上测试，从而推定混凝土强度或缺陷以及钢筋位置，可对混凝土构件进行反复测试，它既适用于钢筋混凝土工程建设过程中的质量检测评定，又适用于工程竣工验收和建筑物使用期间工程安全鉴定的评定。

河南水利与环境职业学院于建校起，就开展了建筑材料实验课程，针对原材料及混凝土半成品实验方法进行实训教学，但至今尚无混凝土工程结构检测相关课程，无损检测作为常规混凝土工程实体结构质量检测手段，学生们得不到有效的系统的实训指导。为响应2019年初国务院关于职业教育改革实施方案关于打造一批高水平实训基地的要求，在领导和同事们的支持下，实训中心开始了混凝土工程无损检测实训课程的建设。

2 无损检测实训教学设计

2.1 模型混凝土构件设计

依据检测专业人才培养目标、职业院校毕业生的规格与质量标准，通过对工程检测行业的工作领域、工作任务、工作过程以及职业需求分析，按照职业能力形成的逻辑关系，以检测工作过程中所涉及的工作内容为导向构建的检测专业课程实训教学，以水利、建筑、交通水运行业规范及国标为教学依据，通过制作混凝土无损检测实训模型，模拟施工过程中混凝土内部的钢筋布置和各类缺陷(空洞、漏振、异物、裂缝等)设计，综合考虑混凝土模型的尺寸、参数和试验场地的情况，试验设计带有各类缺陷的混凝土构件及钢筋不同布置的模型，以供学生实训课堂训练。严格按照检测规范及检测设备操作步骤进行实训教学，对混凝土模型进行检测评定。混凝土模型的成型方式采用人工搅拌，机械振捣成型，浇筑成型完毕后进行室外洒水覆膜养护。

2.2 混凝土强度检测

混凝土强度检测方法为回弹法、超声回弹综合法、钻芯法。采用回弹法，应执行SL 352-2006和JGJ/T 23-2011的规定；采用超声回弹综合法，应执行CECS 02-2005的规定；采用钻芯法，应执行CECS 03：2007和SL 352-2006的规定。

设计C25、C40两种强度模型混凝土构件，设计坍落度为75～90 mm。其中，标号为C25、C40混凝土强度模型各两块，构件尺寸为500 mm×500 mm×1 500 mm。另制作供钻芯法检测混凝土强度的混凝土板两块。构件尺寸为1 000 mm×1 000 mm×200 mm。

2.3 混凝土缺陷检测

混凝土缺陷检测方法为：超声法，冲击回波法、探地雷达法。执行GB/T50784-2013、SL 713-2015、CECS21：2000、JGJ/T 411-2017、JGJ/T 456-2019的规定。

混凝土缺陷类型主要包括裂缝、不密实区、低强度区、空洞区、异物区，模型中模拟混凝土裂缝，内部空洞、漏振导致的混凝土低强度等缺陷，另制作一个同尺寸无缺陷混凝土标准块，模型如图1所示。

学生釆用非金属超声检测仪对所实训混凝土模型进行实测,获得混凝土的声速、波幅和波形的信息，以推断和检查混凝土结构内部的空洞、裂缝及其他缺陷的位置等，增强学生的动手实践能力。

(a)混凝土裂缝模型图模型图

(b)混凝土漏振缺陷模型图

2.4 混凝土内钢筋检测

混凝土中钢筋数量、间距和保护层厚度：采用电磁感应法或探地雷达法，应执行SL 713-2015或JGJ/T 152-2008、JGJ/T 456-2019的规定。

在钢筋混凝土结构中，钢筋位置、间距、直径、保护层厚度等是否符合设计要求，决定了建筑物的安全性和耐久性。因此，在施工验收时检测建筑物的钢筋参数至关重要。其中，钢筋位置、间 距、直径和保护层厚度一般采用钢筋探测仪或雷达仪进行检测；钢筋锈蚀状况一般采用钢筋锈蚀测试仪检测。为了更好地检测钢筋的位置和间距，制作了钢筋模型试件：将PVC管插入混凝土模型中，可以将不同直径的钢筋插入不同保护层厚度的PVC管内，便于对学生仪器操作进行测试考评。

在模型内不同保护层高度位置共埋设了4根PVC管，相邻两根PVC管的间距为200 mm，埋深深度分别为40、60、80和100 mm。如图2所示。

图2 混凝土中钢筋检测模型图

3 实训教学如何开展

针对工程质量检测员岗位，设立混凝土无损检测专业课程，旨在培养学生工程现场质量检测能力，为工程专业学生从事工程质量检测类岗位服务。本课程的任务是培养学生能运用现行检测标准分析问题，独立完成混凝土无损检测的操作，能对检测数据进行处理，能对混凝土质量合格与否做出正确判定，掌握实验检测委托流程，实验检测方法，会编写检测报告。

授课过程从基础理论知识开始，然后实训操作，逐步过渡到综合性、实践性项目化教学。项目化教学流程如下：

①老师命题，指导老师结合自己横向或纵向课题，模拟某工程拟定某项检测任务；②学生分组设计检测方案，老师审查检测方案并进行修订；③学生开展实训检测，采集数据；④数据计算，判定结果，并编写检测报告；⑤老师审阅检测报告并评价；⑥完善课程体系。

实训教学课程评价标准：实施实训任务分项考评制度，强调检测实训操作过程得分，课程评价总分以每次实训课程得分汇总所得，通过明确各实训任务的重要性，从而综合获得学生整体学习效果评价。

4 结论

无损检测技术作为混凝土领域一种不损害其性能的检测技术，被广泛应用于工程质量评定中，对于工程专业的课程开展来讲十分必要。在具体教学实施的过程中要从实践出发，将现行的国家标准、行业检测规范及先进的检测设备操作应用到教学当中，但无损检测技术种类繁多，使用条件、检测原理不同，且检测精度尚需完善。在今后发展中，职业院校在混凝土无损检测授课时，必须理论联系实际，提高检测的精度，增加实训课程学时学分比重，培养出更多无损检测技术人才，更好地为社会服务。