无损检测在建筑结构工程质量检测中的应用

2022-07-02骆登万

中国建筑金属结构 2022年6期

骆登万

0 引言

无损检测技术是基于多种不同性质的物理射线的透射性质对结构件内部情况进行检查的方法，可以在不破坏结构件使用性能的情况下获得理想的检测结果。随着社会的发展，建筑工程规模不断扩大，人们对建筑工程质量的要求不断提高。因此，为了提高建筑工程质量，建筑企业需要一种全新的检测技术，以满足现代建筑工程检测要求并保证检测结果的准确性。在工程项目建设阶段，需要结合施工进度和阶段性建设特点，综合采用多种无损检测技术，这样才能起到相互校验的作用，进一步扩大无损检测技术的应用范围。本文中，作者围绕无损检测技术的基本概念，结合建筑施工流程分析了多种无损检测技术的特点和实施方法，并且探索了这些检测技术在具体工程项目中的应用效果，为无损技术在建筑工程结构质量检测与控制中的进一步应用提供了理论指导。

1 工程概述

某建筑工程项目的主体结构为办公楼（1～15 层），地下配套建设有车库（-1 层），位于县级城市中心区域，总占地面积14 000m，其中总建筑面积12 500m，地下面积1 700m，底层层高3.6m，标准层层高3.25m，建筑高度62m，屋面防水设计指标为二级。基础结构采用泥浆护壁钻孔灌注桩独立承台基础，主体结构为钢筋混凝土框架剪力墙，屋盖采用现浇筑混凝土结构。整个工程项目投资额为1.2 亿元，要求1 年内完工。

为了提高工程项目建设质量，施工项目部在关键施工流程中采用无损检测技术进行质量控制。各个施工阶段的无损检测技术应用情况，如表1 所示。

表1 关键施工流程中无损检测技术应用情况

2 无损检测技术概述

2.1 无损检测技术定义

无损检测又被称为无损探伤，是在不损伤结构件内部组织结构且不影响结构件使用性能的前提下探究其结构分布情况的一种技术方法。众所周知，结构件内部出现裂痕或者其他缺陷时，会对结构件的物理性质（比如稳定性、压力承受能力、拉伸力传递能力等）产生影响，从而限制这种结构件的使用；这些裂痕或其他缺陷在人为不破坏结构件表面的前提下很难发现，但是通过特殊的显影技术却可以观察到。这些显影技术包括但不限于超声波、红外、电磁等各类射线。当这些超声波、红外、电磁等射线发射到结构件表面时，由于其分子振动频率极高，因此能够轻易穿透结构件表面分子膜，当遇到结构件内部结构发生变化时，就会改变其传播路线，或者被结构变化部分吸收，最终会在结构件另一侧预置的显影设备上出现重影或者空白现象，从而帮助使用者作出判断。这就是无损检测的理论依据，其基本原理如图1 所示。

图1 无损检测技术原理

无损检测最大的优势是可以在不破坏结构件内部物理结构的前提下发现结构件内部的变化，因此不会对结构件的使用造成任何负面影响。另外，无损检测对结构件的放置位置没有额外要求，尤其是对于已经放置于特定结构中的结构件，可以在不解除安装的前提下进行检测并获得满意的结果，进一步增强了其应用范围。

2.2 无损检测技术分类

根据检测过程中所使用射线的类型不同，无损检测技术可以分为不同类别。结合建筑工程项目的特点，一般在建筑结构工程质量检测中，经常使用到的无损检测技术有以下几种，如表2 所示。

3 无损检测技术在建筑工程结构质量检测中的应用

3.1 建筑工程结构质量检测流程

在本工程项目实施过程中，结合施工设计文件可以发现，桩基、墙体、防水、钢结构、混凝土强度等施工过程中需要重点进行结构件的承力性能及稳定性检测。为了保证不影响施工进度，同时获得较好的检测结果，可以结合不同阶段施工特点，综合选用表2 中所示的各种无损检测技术进行。

表2 常用无损检测技术及特点

3.2 桩基施工质量无损检测

桩基是工程项目的基础，其结构稳定性直接关系到整个工程项目的建设质量。桩基施工中往往需要使用大量的水泥混凝土，一般前一道工序覆盖之后就很难采用直接观测外观的方法进行缺陷检测，因此需要采用无损检测的方法。

在桩基施工过程中，可以综合采用超声和雷达波无损检测技术。对于立式桩，可以在桩基的一侧架设超声发生器，将超声通过桩基后采用数字超声仪进行接收，在超声仪上会显示出桩基内部的结构，其中裂缝部分会显示成白色，通过黑白色对比可以看出桩基的施工质量。对于桩基中的钢结构，在利用雷达波检测技术进行无损探伤时，需要提前对钢结构表面进行洁净处理，之后架设雷达波设备发生器进行检测，具体过程和超声检测方法一致。

3.3 墙体施工质量无损检测

墙体在工程项目施工过程中，一方面需要具备一定强度的稳定性，发挥承重力的作用，另一方面表面需要平整，不允许有太多的凹凸不平，避免影响美观性。墙体具有面积大、厚度相对较小的特点，因此进行墙体施工质量检测时经常采用抽检的方法进行。根据墙体受力特点，提前选取好检测点，之后利用超声回弹无损检测技术进行检测。检测点的选择需要随机分布，同时尽量包含边缘点，因为这些地方属于受力复杂的区域，经常会受到相邻墙体微弱震动的干扰。

超声回弹无损检测技术是超声无损检测中的一种，需要配合采用超声回弹仪进行。如果墙体内部结构均一、无裂缝和形变，连续多次回弹之间的频率变化是均匀、稳定的，在超声信号接收屏幕上会显示为有规律变化的波形；如果墙体内部结构有空隙或者产生了裂缝等，波形的变化会产生紊乱现象。通过对不同点位在超声回弹过程中反馈的波形进行观测，可以判断墙体内部结构情况。

3.4 防水施工质量无损检测

防水施工质量无损检测是在渗透检测技术的基础上改进发展起来的。渗透检测技术主要是利用各种荧光粉或者染色料的渗透能力进行的，对于很多防水型材这些物质无法渗透，此时可以在型材的正反面同时增加一对正负电极，两个电极在电压的作用下发射电信号，渗透进防水层外部空间的荧光粉或者染色料能够增强电信号的穿透能力。电信号会随着防水型材中是否有水分而发生变化，一般来说水分的存在会减弱防水型材的电阻性。根据这一特点，通过检测电信号在防水型材中的衰减程度，就可以对型材中是否浸入了水分作出判断，从而对建筑物的防水性能给出检测结果。

4 基于无损检测技术的工程质量检测效果评价

4.1 施工质量整改效果

利用无损检测技术，在各个施工阶段均发现了一定数量的结构质量问题，项目部组织专业技术力量及时进行了修补和完善，最终在项目验收阶段未出现任何结构质量问题和缺陷，赢得了建设方和监管方的一致好评。利用无损检测技术在各个施工阶段发现的结构质量问题及缺陷数目及整改完成情况如表3所示。

表3 各个施工阶段中结构质量缺陷及整改情况统计

通过无损检测技术，发现了很多凭经验或者直观检查无法发现的结构质量缺陷，经过及时进行整改避免了安全隐患的积累和传递，取得了良好的施工质量控制效果。

4.2 经济与社会效益

通过在工程项目中应用无损检测技术，除了发现结构质量缺陷外，还帮助企业节约了大量资金，产生了巨大的经济效益。该工程项目的总投资额为1.2 亿元，根据施工设计方案资金在各个单项工程中的分布情况及利用无损检测技术之后的资金结余情况，如图2 所示。

图2 各单项工程中资金使用情况

通过图2 可以看出，使用无损检测技术后，由于提前发现了施工过程中的质量缺陷从而及时进行了整改，减少了返工，同时有效节约了工程设备及人力资源的投入，这些都导致了实际投入资金比设计方案额定投入资金减少，产生了结余。从图2 中可以看出，桩基基础施工结余资金占设计方案额定投入（=实际投入/设计方案额定投入×100%，下同）的25%，墙体施工结余资金占设计方案额定投入的35%，防水施工结余资金占设计方案额定投入的16%，钢结构施工结余资金占设计方案额定投入的0.07%，混凝土施工结余资金占设计方案额定投入的18%；相比之下，无损检测技术在墙体施工中的资金结余效果最明显，其次是混凝土施工。