建筑工程质量检测中的混凝土检测技术应用分析

相荣亮，李鹏

（1.山东海逸恒安工程咨询管理有限公司，济南 250000 2.山东万斯达集团有限公司，济南 250000）

1 前言

在施工过程中，混凝土作为一种建设材料被广泛使用，它的品质对于建筑的稳定性与持久力有着决定性的作用。所以，对于建筑项目来说，对混凝土的品质进行检查是非常关键的，主要的混凝土品质审查涵盖了对其硬度、紧凑程度、防水性、持久力等特征的评价。经过对混凝土品质的评估，能够立即识别出混凝土中的质量缺陷，并采用适当的方法来修复或调整，这样就能保证建筑项目的品质满足设计标准。

2 混凝土质量非破坏性检测技术

2.1 声波检测技术

在声波检测技术中，常用的方法是通过敲击混凝土表面或使用振动器产生声波信号。这些声波信号会在混凝土中传播，并在遇到不同材料或结构的边界时发生反射或折射。接收器会接收到这些反射或折射的声波信号，并将其转化为电信号进行分析和评估。通过分析声波信号的传播速度、幅度和频率等参数，可以确定混凝土的强度和密实度。如果声波信号的传播速度较快，幅度较大且频率较高，说明混凝土质量较好[1]；相反，如果声波信号的传播速度较慢，幅度较小且频率较低，可能表明混凝土存在裂缝、空洞或其他缺陷。声波检测技术具有非破坏性、快速、准确和可靠的优点，它可以在不破坏混凝土结构的情况下进行检测，并且可以在施工过程中实时监测混凝土的质量。因此，声波检测技术在工程建设和维护中得到了广泛应用。

2.2 电磁波检测技术

电磁波检测技术主要分为两种方法：电磁波传播速度法和电磁波衰减法。电磁波传播速度法是通过测量电磁波在混凝土中的传播速度来评估混凝土的质量。混凝土的质量越好，电磁波在其中的传播速度越快。通过测量电磁波的传播时间和传播距离，可以计算出电磁波的传播速度，从而评估混凝土的质量。电磁波衰减法是通过测量电磁波在混凝土中的衰减情况来评估混凝土的质量。混凝土的质量越好，电磁波在其中的衰减越小。通过测量电磁波的强度和传播距离，可以计算出电磁波的衰减情况，从而评估混凝土的质量。

2.3 超声波检测技术

超声波检测技术是一种常用的混凝土质量非破坏性检测技术。这个方法是把超声波输送到混凝土里，然后根据超声波在各种物体之间的传递速率的变化，来评估混凝土的品质及其存在的问题。超声波检测技术的原理是利用超声波在不同材料中传播速度的差异。当超声波传入混凝土中时，会遇到不同材料的界面或缺陷，从而发生反射、折射、散射等现象。通过分析超声波的传播时间、幅度和频谱等参数，可以判断混凝土中的缺陷类型、位置和大小。超声波检测技术可以用于检测混凝土中的裂缝、空洞、松散区域、蜂窝状缺陷等。它具有非破坏性、快速、准确的特点，可以在施工过程中及时检测混凝土的质量，避免潜在的安全隐患。在实际应用中，超声波检测技术通常使用超声波探头将超声波传入混凝土中，然后接收反射回来的信号，对其获取的数据进行解读，能够发现混凝土中存在的问题。同时，还可以利用超声波的传播速度来计算混凝土的弹性模量和抗压强度等物理性质。

3 混凝土质量破坏性检测技术

3.1 断面分析法

断面分析法主要包括以下几个步骤：对混凝土进行取样，通常是通过钻孔或者切割混凝土构件来获取样品；将取得的混凝土样品进行切割，得到所需的断面；对断面进行观察和分析，可以通过肉眼观察断面的颜色、纹理、孔隙分布等特征来初步判断混凝土的质量。同时，还可以使用显微镜等工具对断面进行进一步的细致观察，以获取更多的信息；根据观察和分析的结果，对混凝土的质量进行评估。依据断面的属性，我们能够确定混凝土是否存在裂痕、空洞、骨料分布不均等情况，进一步评估混凝土的建筑质量和持久性。

3.2 内部缺陷探测法

（1）X 射线检测。根据研究，X 射线在混凝土中的穿透能力与其密度和厚度有关。一般情况下，X 射线可以穿透混凝土的厚度约为100 mm，但对于高密度混凝土，穿透能力会降低。X 射线检测可以检测到混凝土内部的裂缝宽度约为0.1 mm 以上，空洞直径约为5 mm 以上，杂质的最小检测尺寸约为1 mm。

（2）雷达探测。根据实验数据，雷达探测可以快速获取大面积的混凝土内部缺陷信息。雷达波束的频率一般在1GHz～3 GHz 之间，可以探测到混凝土内部的裂缝宽度约为0.5 mm 以上，空洞直径约为10 mm 以上。然而，雷达探测对于混凝土的材料特性有一定的限制，例如对于高含水率的混凝土，探测效果会受到影响。

（3）红外热成像。根据实验数据，红外热成像可以快速获取大面积的混凝土内部缺陷信息。红外热成像仪的工作波长一般在8μm～14μm 之间，可以探测到混凝土内部的裂缝宽度约为0.2 mm 以上，空洞直径约为5 mm以上。然而，红外热成像对于混凝土的材料特性和缺陷类型有一定的限制，例如对于较浅的缺陷或者较小的杂质，探测效果可能不够准确[2]。

3.3 力学性能测试法

（1）抗压强度测试。该测试方法通过施加垂直于混凝土试件表面的压力，测量混凝土在受力下的抗压强度。测试时，通常使用立方体或圆柱体形状的混凝土试件，试件的尺寸和数量需符合相关标准。测试过程中，试件被放置在压力机上，逐渐施加压力，直到试件发生破坏。通过测量试件破坏前的最大承载力，可以计算出混凝土的抗压强度。

（2）抗拉强度测试。混凝土在受拉力作用下的抗拉强度通常较低，因此抗拉强度测试对于评估混凝土的耐久性和结构安全性非常重要。测试时，通常使用标准尺寸的混凝土试件，如圆柱体或梁。试件的尺寸和数量需符合相关标准。测试过程中，试件被放置在拉力机上，逐渐施加拉力，直到试件发生破坏。通过测量试件破坏前的最大承载力，可以计算出混凝土的抗拉强度。

3.4 剪切强度测试

在进行剪切强度测试时，需要制备一定尺寸的混凝土试件，通常为圆柱形或立方体形状，将试件放置在剪切试验机上，施加垂直于试件截面的剪切力，直到试件发生破坏。通过测量施加剪切力的最大值和试件的尺寸，可以计算出混凝土的剪切强度。剪切强度测试可以用于评估混凝土的抗剪能力，以确定其在受到剪切力作用时的稳定性和耐久性。这对于设计和施工混凝土结构非常重要，因为剪切力是混凝土结构中常见的力学作用之一。

3.5 弹性模量测试

弹性模量是指材料在受力后恢复原状的能力，是衡量材料刚性和变形能力的指标。在进行弹性模量测试时，通常使用压缩试验或弯曲试验。压缩试验是将混凝土试件放置在压力试验机上，施加垂直于试件轴向的压力，测量应力和应变的关系，从而计算出弹性模量。弯曲试验是将混凝土试件放置在弯曲试验机上，施加弯曲力，测量试件的挠度和应力，从而计算出弹性模量。弹性模量测试可以用于评估混凝土的刚性和变形能力，以确定其在受到外力作用时的变形程度。这对于设计和施工混凝土结构非常重要，因为混凝土结构在受到荷载时需要具备足够的刚性和变形能力，以保证结构的稳定性和安全性。

4 案例分析

某高层住宅楼项目，住宅楼共有30 层，每层楼板面积为1000 平方米，楼板厚度为0.2 米。为了确保楼板的承载能力和安全性，需要对混凝土的强度进行检测。采用无损检测方法，通过超声波测厚仪和超声波探伤仪对混凝土进行检测。具体的步骤如下：在混凝土浇筑完成后，从不同位置和不同层次的混凝土中取样，以代表整个楼层的混凝土质量；取样后的混凝土试件按照标准要求进行养护，以保证试件的强度发展符合设计要求；根据标准要求，将取样的混凝土进行试件制备，通常采用立方体试件或圆柱体试件；试件制备后，按照标准要求进行试件的养护，以保证试件的强度发展；在试件养护期满后，使用万能试验机对试件进行强度测试，得到混凝土的抗压强度；将试件强度测试结果与设计要求进行对比和分析，判断混凝土的质量是否符合要求。数据如表1 所示。

表1 混凝土强度检测数据表格

由表1 可知，楼层1 和楼层2 的混凝土强度符合设计要求，可以满足建筑物的结构安全要求；楼层3 的混凝土强度不符合设计要求，需要进行进一步的检测和处理；楼层4 的混凝土强度符合设计要求，可以满足建筑物的结构安全要求。利用混凝土检测技术，能够迅速识别出混凝土的品质缺陷，并采取适当的解决方案，从而保障了建筑项目的品质与安全。

5 混凝土检测技术的问题与措施

5.1 技术局限性

（1）检测精度问题。智能化混凝土检测技术在检测混凝土强度、密实度等方面存在一定的精度问题。由于混凝土的性质复杂多变，传感器的灵敏度和数据处理算法的准确性可能会影响检测结果的精度。

（2）检测范围问题。智能化混凝土检测技术在检测大型建筑物或深埋混凝土结构时存在一定的困难。传感器的尺寸和检测深度限制了其在特定场景下的应用范围。

5.2 解决措施

（1）多种技术相结合。在混凝土检测中，可以采用多种技术相结合的方式，比如超声波、电磁波、红外线等，以提高检测的准确性和全面性。不同的技术可以相互补充，从而更全面地评估混凝土的质量。（2）检测仪器的改进和升级。随着科技的进步，混凝土检测仪器也在不断改进和升级。新一代的检测仪器具有更高的灵敏度和精确度，可以更准确地检测混凝土的强度、密实度、含水量等指标。同时，仪器的操作也更加简便，使得检测过程更加高效。（3）数据采集与处理的优化。在混凝土检测中，数据采集与处理是非常重要的环节。通过建立数据库，对检测数据进行分析和比对，可以更好地监控混凝土的质量。同时，利用数据处理技术，可以提取出有用的信息，为工程质量的评估和改进提供科学依据。（4）培训和提高检测人员的专业水平。混凝土检测需要专业的技术人员进行操作和解读结果。因此，培训和提高检测人员的专业水平是解决混凝土检测问题的关键。通过培训，可以提高检测人员的技术水平和操作能力，使其能够熟练操作检测仪器，并正确解读检测结果。

5.3 新型材料的应用

（1）碳纤维传感器。利用碳纤维的高强度和耐腐蚀性，可以制造出用于混凝土结构监测的传感器。这些传感器可以实时监测混凝土的应力、应变、温度等参数，帮助工程师了解混凝土结构的健康状况，及时发现潜在的问题。（2）智能混凝土。智能材料的应用可以使混凝土具备自适应和感知能力。例如，可以在混凝土中添加具有光纤传感器的智能材料，用于监测混凝土结构的变形和裂缝情况。这样的智能混凝土可以提供实时的结构健康状态信息，帮助预测结构的寿命和维护需求。（3）纳米材料。纳米材料的应用可以改善混凝土的性能。例如，可以添加纳米粒子来增强混凝土的强度和耐久性。此外，纳米材料还可以用于制造具有自洁能力的混凝土，减少维护和清洁的成本。（4）纤维增强材料。在混凝土中添加纤维增强材料，如玻璃纤维、碳纤维等，可以提高混凝土的抗裂性能和抗冲击能力。这些材料可以有效地防止混凝土的开裂和破坏，延长混凝土结构的使用寿命。随着技术的不断进步，相信新型材料将会在混凝土工程领域发挥更加重要的作用。

6 结论

综上所述，非破坏性检测技术如声波、电磁波和超声波可以评估混凝土质量和结构状况，保障工程安全和耐久性。破坏性检测技术如断面分析法、内部缺陷探测法和力学性能测试法可以了解混凝土的强度和性能，为工程设计和施工提供参考。然而，混凝土检测技术仍存在问题，如检测精度和范围的局限性。解决这些问题可采用多种技术相结合的方法，改进和升级检测仪器，提高检测设备性能和精度。随着科技发展，新型材料的应用将对混凝土检测技术带来新挑战和机遇。未来应积极探索新材料特性和检测方法，提升混凝土检测技术水平，为建筑工程提供可靠保障。