劉莉

（重慶交通大學(xué)，重慶400041）

1 引言

1.1 研究背景

混凝土廣泛應(yīng)用于水利、土木等工程中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，是一種多相的凝聚體和具有彈、粘、塑性的非均質(zhì)材料，對其的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和力學(xué)性能的檢測就會相對復(fù)雜。目前可以通過無損檢測技術(shù)對混凝土的強(qiáng)度和缺陷進(jìn)行檢測。

在上個世紀(jì)初期就已經(jīng)有對混凝土無損檢測方法的研究了。首先在1930年出現(xiàn)的表面壓痕法。1935年格里姆和艾德的共振法。在上個世紀(jì)中期，我國開始從國外引進(jìn)超聲儀和回彈儀，并由此開展無損檢測技術(shù)方面的研究。60年代，我國開始自主研制超聲檢測儀。80年代，開始有了我國自己有關(guān)無損檢測技術(shù)的生產(chǎn)體系。90年代，無損檢測技術(shù)得到了快速的發(fā)展，新技術(shù)也得到較好的應(yīng)用。

2 混凝土無損檢測方法

2.1 混凝土強(qiáng)度無損檢測方法

2.1.1 鉆芯法。鉆芯法是通過專用的鉆芯機(jī)，從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取芯樣，進(jìn)行抗壓試驗，然后以芯樣強(qiáng)度評定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的一種半破損檢測方法。該方法能夠更精確、更直觀、更簡單地反映混凝土強(qiáng)度的實際情況。但因該方法會對混凝土結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，其檢測費(fèi)用較高，耗時也較長，所以該方法僅是適宜于混凝土結(jié)構(gòu)中小面積的檢測，不適合大量使用。

2.1.2 回彈法?；貜椃ㄊ且环N比較常用的混凝土無損檢測方法。它是使用回彈儀測出的回彈值N與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系推定出混凝土的強(qiáng)度，然后對該檢測混凝土進(jìn)行評定?；貜椃ū绕渌鼨z測方法，操作更簡便、費(fèi)用更低廉、在施工現(xiàn)場的應(yīng)用性更強(qiáng)且能夠進(jìn)行大面積、大批量的混凝土強(qiáng)度檢測。但由于回彈法是利用表層混凝土來測定其強(qiáng)度的，會因混凝土表層的不平整或某種缺陷如疏松、浮漿以及蜂窩等，導(dǎo)致該方法的的精度會相對較差。因此在對混凝土檢測前可對其表面做一定的處理以提高檢測的精度。

2.1.3 超聲法。超聲法是利用超聲儀發(fā)射出的超聲波在混凝土中的傳播速度與混凝土強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系來推定混凝土強(qiáng)度的一種非破損檢測方法。而它們之間的這種關(guān)系往往是非線性的，可以通過測強(qiáng)曲線表示。超聲法因其操作簡便、費(fèi)用較低、檢測靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于無損檢測。但由于需建立強(qiáng)度與傳播速度的關(guān)系需考慮更多的影響因素如混凝土齡期、混凝土溫度，濕度、水灰比等。

2.1.4 超聲回彈綜合法。超聲回彈綜合法是使用超聲儀和回彈儀在結(jié)構(gòu)混凝土同一測區(qū)測定出聲時值C和回彈值N，然后利用已建立的測強(qiáng)曲線來推算出混凝土強(qiáng)度的一種綜合檢測方法?；貜椫涤糜诜磻?yīng)混凝土結(jié)構(gòu)表面的情況，超聲波在介質(zhì)中傳播的速度反映了結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征，通過所測力學(xué)特性反映混凝土的強(qiáng)度及內(nèi)部質(zhì)量情況。該方法有全國通用的R—N—C關(guān)系曲線：

式中：R—混凝土的強(qiáng)度，MPa；C—超聲波波速，km/s；N—混凝土回彈值。

2.2 混凝土缺陷無損檢測方法

混凝土的內(nèi)部缺陷的檢測屬于混凝土無損檢測在混凝土完整性方面的檢測，其缺陷是指空洞、離析、裂縫、蜂窩麻面、結(jié)合面不密實，疏松等。

2.2.1 超聲法。超聲法也可用于對混凝土缺陷的檢測。依據(jù)超聲波在混凝土的聲參數(shù)如傳播的速度、振幅、相位及主頻等的相對變化來判斷混凝土內(nèi)部的缺陷情況。超聲法檢測混凝土常用的頻率為20kHz一250kHz。

2.2.2 沖擊回?fù)芊?。沖擊回波法是利用一小鋼球沖擊混凝土表面來激發(fā)低頻應(yīng)力波，該應(yīng)力波有：與傳播方向平行的縱波，即P波；與傳播方向垂直的橫波，即S波；沿固體表面?zhèn)鞑サ谋砻娌?，即R波。這些波遇到波阻抗有差異的界面就發(fā)生反射、折射和繞射等現(xiàn)象。由傳感器接收這些波后，通過頻譜分析，將時間域內(nèi)的信號轉(zhuǎn)化到頻率域，找出被接收信號同混凝土質(zhì)量之間的關(guān)系，從而到達(dá)到無損檢測的目的。在對混凝土缺陷做無損檢測時主要依據(jù)縱波進(jìn)行推定。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要破壞混凝土，并且克服了傳統(tǒng)的超聲波檢測技術(shù)需要在被測試面的另一側(cè)設(shè)置聲波接收裝置的缺點(diǎn)，具有適用面廣、檢測準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。由于該法采用單面測試，特別適合于只有一個測試面如路面、護(hù)坡、底板、跑道等混凝土的檢測。

2.2.3 紅外成像法。自然界中任何高于絕對溫度(-273℃)的物體，都向外連續(xù)發(fā)射紅外線，但不同物體的表面溫度和輻射量均不同。利用紅外熱像法，可以靈敏地探測到導(dǎo)熱系數(shù)小，表面熱輻射率大的材料的紅外輻射，諸如混凝土、磚和石材等。因此，紅外熱像檢測對于混凝土具有適用性。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)存在某種缺陷時，直接導(dǎo)致表面溫度變化，使熱像圖上出現(xiàn)溫差等異樣，通過分析這些異樣就可以來判斷混凝土內(nèi)部缺陷的情況。

3 結(jié)論

對于選取混凝土無損檢測的方法，我們應(yīng)該綜合考慮各種因素，盡量選擇一種既能滿足精度要求又能滿足實驗要求的檢測方法。