□胡國(guó)偉（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）

混凝土材料，自其誕生起便受到建筑工程界的青睞，被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，水利水電工程亦是如此。隨著水利水電工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人們對(duì)于工程質(zhì)量要求不斷提高，混凝土作為工程的重要基礎(chǔ)部分，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量控制與檢測(cè)則不可避免。水工混凝土的檢測(cè)方法主要分為取樣試驗(yàn)以及物理檢測(cè)兩者，取樣試驗(yàn)，顧名思義是在現(xiàn)場(chǎng)取樣并對(duì)樣本進(jìn)行試驗(yàn)，這種方法精度較高，但是可能會(huì)破壞水工混凝土的整體結(jié)構(gòu)。而物理法，即無(wú)損檢測(cè)法，可以避免取樣法的弊端，在不影響被測(cè)物整體結(jié)構(gòu)的情況下，快捷、高效地進(jìn)行檢測(cè)，但是這種方法在精度方面需要一定的提高。文章針對(duì)水工混凝土質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行論述，供類(lèi)似工程參考。

1 國(guó)內(nèi)混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

國(guó)際上，對(duì)混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究起源于1930年的表面壓痕法，而我國(guó)的混凝土無(wú)損檢測(cè)研究則起源于20世紀(jì)50年代，主要是基于瑞士、英國(guó)、波蘭等國(guó)回彈儀與超聲儀等設(shè)備，結(jié)合國(guó)內(nèi)工程實(shí)際開(kāi)展起來(lái)的。20世紀(jì)60年初，在檢測(cè)設(shè)備以及檢測(cè)技術(shù)上都得到了一定發(fā)展，例如在設(shè)備上開(kāi)始批量生產(chǎn)回彈儀、壓法超聲檢測(cè)儀；而在方法上還出現(xiàn)了鉆芯法、后裝拔出法等。到了20世紀(jì)90年代，一些關(guān)鍵的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了實(shí)際的應(yīng)用，例如紅外成像技術(shù)、沖擊回拔技術(shù)等，設(shè)備上超聲波檢測(cè)儀器從模擬式發(fā)展為數(shù)字式，計(jì)算機(jī)進(jìn)入到檢測(cè)領(lǐng)域，用于處理檢測(cè)數(shù)據(jù)，極大提高了檢測(cè)質(zhì)量。綜合而言，伴隨著科學(xué)技術(shù)不斷更新，混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了不斷提升，基于混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的水工混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也得到了相應(yīng)發(fā)展，這也有效地保障了我國(guó)水利水電工程的質(zhì)量，確保水利水電工程社會(huì)效益的發(fā)揮。

2 水工混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 回彈法用于混凝土抗壓強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)

在水工混凝土抗壓強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)中一般會(huì)使用回彈法。該方法具有儀器簡(jiǎn)單、操作方便、經(jīng)濟(jì)迅速、測(cè)試精度高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水工混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域?；貜椃ㄖ饕ㄟ^(guò)回彈儀檢測(cè)出的回彈值來(lái)分析混凝土情況，通過(guò)回彈值反映材料的彈性性質(zhì)與塑性性質(zhì)。不過(guò)這種方法的應(yīng)用具有局限性，當(dāng)構(gòu)件較厚時(shí)，只可以體現(xiàn)材料的表層特性，而且，濕度對(duì)回彈法測(cè)低強(qiáng)度混凝土影響較大。因此，水工混凝土抗壓強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)主要采用回彈鉆芯綜合法。

2.2 超聲脈沖技術(shù)

超聲脈沖技術(shù)是水工混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)的重要技術(shù)之一，這一技術(shù)的應(yīng)用主要是利用混凝土材質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行的。具體分析，混凝土是一種非均質(zhì)的彈粘塑性材料，這種材料具有對(duì)超聲脈沖波的吸收、散射衰減大的特點(diǎn)。而超聲脈沖技術(shù)正是利用這一特點(diǎn)來(lái)分析混凝土的質(zhì)量狀況,在利用這一技術(shù)進(jìn)行混凝土的質(zhì)量檢測(cè)時(shí)一般要求使用低發(fā)射頻率。具體檢測(cè)時(shí)，當(dāng)水工混凝土的質(zhì)量以及相關(guān)質(zhì)量要素符合規(guī)定，則超聲傳播速度、首波幅度以及接收信號(hào)主頻等聲學(xué)參數(shù)就會(huì)較為穩(wěn)定，沒(méi)有較大的起伏。但是當(dāng)混凝土質(zhì)量存在問(wèn)題時(shí)，超聲脈沖的波幅、頻率值會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，而且聲值也明顯增大，只要出現(xiàn)這種現(xiàn)象即可以判定混凝土質(zhì)量有缺陷，這一技術(shù)主要對(duì)于空洞、不密實(shí)以及裂縫等混凝土質(zhì)量問(wèn)題的檢測(cè)效果明顯。

2.3 紅外成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)主要是依靠物體內(nèi)部紅外輻射、表面溫度、材料特性三要素之間的關(guān)系，使用紅外成像儀將來(lái)自目標(biāo)的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像，然后通過(guò)對(duì)圖像的分析來(lái)判斷出物體內(nèi)部缺陷情況。紅外線(xiàn)是一種特殊的電磁波，其性質(zhì)處于可見(jiàn)光與微波間。關(guān)于紅外線(xiàn)的輻射，在整個(gè)地球內(nèi)部的所有物體只要其溫度高于絕對(duì)零度(-273℃)就具備輻射紅外線(xiàn)的功能。而紅外成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)則是利用物體輻射紅外線(xiàn)的性能原理進(jìn)行操作的。當(dāng)水工混凝土質(zhì)量存在問(wèn)題時(shí)，其內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)異常，由此，問(wèn)題部位的熱傳導(dǎo)性能發(fā)生變化，自然這些部位的溫度分布也會(huì)與正常部位不一致。接著利用儀器，即紅外成像儀呈現(xiàn)出混凝土表面的溫度分布情況。這樣，就可以直接分辨出異常部位，即確定混凝土質(zhì)量問(wèn)題相關(guān)情況。從上可知，紅外熱成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用是與材料不相接觸的，而且非常直觀(guān)、迅速，此外，還可以對(duì)混凝土開(kāi)展全方位的連續(xù)檢測(cè)，而且也不會(huì)受到黑夜與白天的時(shí)間限制。這一技術(shù)一般應(yīng)用于凍害以及火災(zāi)情況下混凝土的破壞情況。

2.4 超聲波CT技術(shù)

超聲波技術(shù)的穿透能力極強(qiáng)且檢測(cè)簡(jiǎn)單、便捷，因此被廣泛應(yīng)用于水工混凝土檢測(cè)工作之中，特別是一些大體積混凝土，如大壩、橋墩等混凝土構(gòu)筑物。但是，為了提高超聲波技術(shù)的檢測(cè)質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)注意結(jié)合計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)，構(gòu)成混凝土超聲波層析成像檢測(cè)技術(shù)。這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的超聲波技術(shù)檢測(cè)時(shí)只能檢測(cè)線(xiàn)上的混凝土質(zhì)量，不夠全面，且精度不高，對(duì)人員要求也較高，實(shí)用性不強(qiáng)，而混凝土超聲波層析成像檢測(cè)技術(shù)則具有一定的先進(jìn)性。這種方法首先將待檢測(cè)混凝土斷面剖分為諸多矩形單元，然后從不同方向?qū)γ恳粏卧M(jìn)行多次超聲波射線(xiàn)掃描，即由來(lái)自不同方向的多條射線(xiàn)穿過(guò)一個(gè)單元，用所測(cè)超聲波走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算成像，其成像結(jié)果可精確、直觀(guān)表示出整個(gè)測(cè)試斷面上混凝土的缺陷及質(zhì)量信息，使檢測(cè)精度大為提高。

3 水工混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)展望

當(dāng)前，我國(guó)的水利水電工程在不斷發(fā)展之中，且建設(shè)規(guī)模及難度也不斷增大。這不僅對(duì)現(xiàn)行的工程技術(shù)以及有關(guān)規(guī)范帶來(lái)挑戰(zhàn)，也對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)提出了一系列難題。有關(guān)的實(shí)踐表明：及時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)病害和隱患是防止惡性事故發(fā)生的有效前提。因此，在水利水電工程規(guī)模不斷擴(kuò)大、難度不斷提升的環(huán)境之下，混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)工作將會(huì)面臨前所未有的挑戰(zhàn)，對(duì)于其檢測(cè)質(zhì)量要求不斷提高。

對(duì)于當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)工作進(jìn)行分析，常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)受分辨率和可靠性的限制，檢測(cè)結(jié)果反映是局部問(wèn)題，采集的是一特定工況下的數(shù)據(jù)，不具備連續(xù)性，不能對(duì)水工結(jié)構(gòu)的整體安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能全面反映水工建筑物的工作形態(tài)。因此，在重要水工建筑物的檢測(cè)上，必須要解決無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的“及時(shí)性”，并使檢測(cè)成果在水工建筑物壽命期內(nèi)具有空間和時(shí)間的“連續(xù)性”，這就需要無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與安全監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)必須向高分辨率、高可靠性、數(shù)字實(shí)時(shí)成像方向發(fā)展，通過(guò)定期檢測(cè)或監(jiān)測(cè)方式使數(shù)字化的檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)信號(hào)傳輸隨時(shí)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，疊加時(shí)間維后分析工程病害和隱患的發(fā)展?fàn)顩r，才能研究其變化趨勢(shì)、分析其中規(guī)律?？傊?，水工混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展要與時(shí)代相協(xié)調(diào)，要與數(shù)字監(jiān)控等先進(jìn)技術(shù)相配合，通過(guò)組成先進(jìn)的專(zhuān)家系統(tǒng)，真正做到為水利水電工程的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和評(píng)估提供幫助，提高工程的風(fēng)險(xiǎn)管理水平。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著水利水電工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其在人類(lèi)社會(huì)中所起到的作用也日益突出。為了使得其更好地發(fā)揮作用，提高綜合效益，就必須要做好工程建筑物的質(zhì)量檢測(cè)工作。由于當(dāng)前的水工建筑物基本上都是采用混凝土材料，因此，加強(qiáng)建筑物混凝土質(zhì)量的檢測(cè)就顯得尤為重要。有關(guān)人員要充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并且著力研究混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，將其與現(xiàn)代科技相結(jié)合，有效地檢測(cè)質(zhì)量，提高水利水電工程的風(fēng)險(xiǎn)管理水平。

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[2]林維正.混凝土超聲檢測(cè)的進(jìn)展[J].無(wú)損檢測(cè)，2002(10).

[3]李為杜.混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2001.