混凝土无损检测常用方法综述.pdf

安徽建筑 2 0 1 1 年第 6 期( 总 1 8 1 期) 混凝土无损检测常用方法综述 Co mmo n Me t h o d s Re v i e w o f No n - De s t r u c t i v e Te s t i n g o f Co n c r e t e 方 瑾 ( 安 徽 职 业 技 术 学 院， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 1 1 ) 摘 要 ： 混凝土是土木工程中最重要的材料之一， 其质量的优劣直接关系到结构的安全。 直接在结构上检测混凝土工程质量的现场检测技术， 已经 成为控制混凝土工程质量、 处理混凝土质量事故的重要手段。文章介绍了几种混凝土无损检测技术方法的工作原理及各 自的特点和适用范围。在 实际工程中， 宜使用两种或两种以上方法进行检测， 以互相验证， 提高检测结果的可靠性。希望新的科学技术不断的运用到混凝土工程无损检测技 术中来， 促进建筑工程质量的全面提高。 关键词 ： 混凝土强度； 缺陷； 钢筋位置； 无损检测技术 中图分类号： T U 5 0 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 6 - 0 1 7 5 - 0 3 0 引 述 混凝土无损检测( 包括局部破损 ) 技术 ， 很多来 自某些基 础学科或其它技术领域， 但各项移植的测试技术都必须使之适 应于混凝土的结构特点， 从而逐渐形成混凝土特有的测试技术 体系。在不破坏混凝土结构的前提下 ， 利用混凝土无损检测技 术进行检测 ， 获得人们最需要的混凝土物理量信息并将信息数 字化、 图像化处理， 发现工程中可能出现的各种缺陷， 减少工程 损失， 解决工程中出现的问题。 实践证明， 混凝土无损检测技术 具有强大的生命力。 1 无损检测技术的发展 1 9 4 8 年 ， 瑞士科学家施密特( E S c h m i d t ) 研制成回弹仪 ； 1 9 4 9年莱斯利( L e s l i e ) 等人用超声脉冲成功检测混凝土； 2 0世 纪 6 0年代费格瓦洛( I F a c a o a r u ) 提出用声速、 回弹综合法估算 混凝土强度 ； 8 0年代中期 ，美国的 Ma r y S a n s a l o n e等用机械波 反射法进行混凝土无损检测； 9 0年代以来 ， 随着科学技术的快 速发展 ， 涌现出一批新的测试方法， 如微波吸收、 雷达扫描、 红 外线谱、 脉冲回波等方法。 我国从 2 0世纪 5 0年代开始引进瑞士、 英国、 波兰等国的 超声波仪器和回弹仪，并结合工程应用开展了一定的研究工 作； 6 0 年代初我国研制成功多种型号的超声波仪器， 随后广泛 进行了混凝土无损检测技术的研究和应用 ； 8 0年代混凝土无 损检测技术在我国得到快速发展 ，并取得了一定的研究成果， 除了超声、 回弹等无损检测方法外， 还进行了钻芯法、 后装拔出 法的研究； 9 0 年代以来， 雷达技术 、 红外成像技术、 冲击回波技 术等进入实用阶段 ， 同时超声波检测仪器也由模拟式发展为数 字式， 可将测试数据传入计算机进行各种数据处理， 以进一步 提高检测的可靠性。目 前 ， 我国混凝土无损检测技术和设备 日 趋成熟， 如康克瑞公司的数字式非金属超声仪已销往加拿大。 进入 2 1 世纪 ， 随着新的 回弹法测混凝土抗压强度技术 规程 ( J G J ， 2 3 2 0 2 2 ) 的实施和行业标准 回弹法检测高强混凝 土强度技术规程 的制定， 泵送混凝土和高强混凝土强度的现 场测试精度将达到进一步的提高。 收稿 日期 ： 2 0 1 卜O 8 3 0 作者简介 ： 方瑾 ( 1 9 6 3 一) ， 女 ， 安徽合肥人 ， 高校 实验师。 2 混凝土无损检测方法 无损检测技术可对钢筋混凝土结构实体的混凝土强度、 缺陷( 密实度 、 裂缝 、 新老混凝土接合面、 疏松层等 ) 、 钢筋位置 ( 直径可估测 ) 三项参数进行检测 ， 真实反映结构实体的质量状 况。 实际工作中根据不同的参数分别选用与其相适应的无损检 测方法， 同一参数也有多种无损检测方法可供选择。无损检测 方法的选取主要考虑以下四个方面的因素： 其一， 无损检测方 法与检测参数的对应性 ； 其二， 无损检测方法与检测条件的适 应性； 其三， 有检测规范及检测方法使用的普遍性 、 成熟性 、 易 操作性； 其四， 所选用的检测方法的局限性及与其它检测方法 的互补性。 以下从混凝土强度、 缺陷、 钢筋位置等三个方面对无 损检测方法进行探讨。 2 1 混凝土强度无损检测方法 混凝土强度的无损检测方法有 ： 回弹法、 超声法、 超声 回 弹综合法、 钻芯法( 局部破损) 、 拔出法等。 2 1 1回弹法 回弹法是用一弹簧驱动的重锤， 通过弹击杆( 传力杆) ， 弹 击混凝土表面， 并测出重锤被反弹回来的距离， 以回弹值( 反弹 距离与弹击锤冲击长度之比) 作为与强度相关的指标 ， 来推定 混凝土强度的一种方法。 它不会对混凝土结构或构件的力学性 质和承载能力产生不利影响， 是我国应用最广泛的无损检测方 法之一。回弹值的大小表示被测混凝土表面的硬度， 根据混凝 土表层硬度与混凝土抗压强度之间的相关关系， 估算出混凝土 的抗压强度。回弹法只能测得混凝土表层 l O m m一1 5 m m厚度 范围内的质量状况，要求内部混凝土与表层混凝土基本相同， 这便限制了回弹法的应用。 由于回弹法操作简便， 价格低廉， 适 用于施工现场对混凝土的强度进行随机的、大批量的检测 ， 在 工程上还是得到了广泛应用。目前随着科技的进步， 不同型号 的数显回弹仪相继面世， 使操作更加简便。与传统的回弹仪相 比其特点有： 一台主机可配多个机械头， 确保检测工作顺利 进行； 全中文大屏幕液晶显示 ， 操作简单； 数字直方图双重 显示回弹值， 更直观； 与P c机连接， 可自动生成报告。 2 1 2 超声波法 超声波法是根据超声脉冲在混凝土中传播的速度与混凝 土的强度间存在相关性 ， 通过测定超声脉冲在混凝土中的传播 速度， 推断混凝土强度的一种检测方法。其检测原理是超声仪 一 I 一_ 盎 - 检 测 、 试 验 与 测 量 技 术 安 徽 建 筑 _ 2 0 1 1年第 6期 总 1 8 1期 ) 安徽建筑 用一发射换能器重复发射脉冲波， 让超声波在所检测的混凝土 中传播， 然后由接受换能器接收。 被接收到的超声波经转换后 ， 声学参数即显示在超声仪的示波器上 ， 读取声时值并测量测距 即可算出超声传播速度。 超声波在混凝土中的传播速度与混凝 土的弹性性质密切相关 ， 而混凝土的弹性性质又可以反映其强 度大小， 从而可以在混凝土超声波传播速度与其强度之间建立 起一种相关关系， 这种关系通常为非线性关系， 可用测强曲线 一来表示。 对于一定配合比的混凝土， 强度愈高速度越大， 反之愈 = = 。小 。 混 凝 土 超 声 法 采 用 单 一 声 速 参数 推 定 混 凝 土 强 度 。 当 有 关 一一 影 响 因 素 控 制 不 严 时 ， 精 度 不 如 多 因 素 的 综 合 法， 但 在 某 些 无 法测量回弹值及其他参数的结构或构件( 如基桩、 钢管混凝土 等) 中， 超声法仍有其特殊的适应性。 2 1 _ 3 超声 一回弹综合法 采用单一的超声法或回弹法检测，不同仪器对各种因素 影响的反映敏感程度不同， 会使测试结果误差较大。超声 一回 弹综合法是指采用超声仪和回弹仪， 在结构混凝土同一测区分 别测量声时值和回弹值， 测量测距并计算声速， 然后利用已建 立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。 影响回 弹值的主要因素有水泥品种 、 养护方式 、 湿度、 碳化深度和龄 期 ， 但对骨料品种、 粒径、 混凝土成型工艺等因素不敏感 ； 超声 波在混凝土中的传播速度可以反映混凝土内部的强度变化， 它 可以较为精确地测的水灰比和混凝土密实度对混凝土强度影 响的关系， 这种测试方法对骨料的种类 、 级配和环境湿度等因 素的影响明显， 而对水泥品种和用量、 混凝土硬化条件、 龄期等 因素的反映不敏感。采用超声 一回弹综合法， 通过实验建立超 声波波速一回弹值一混凝土强度之间的相关关系， 建立综合法 测强公式或绘制出标准等强曲线 ， 即可算出混凝土的抗压强度 值。由于超声回弹综合法不考虑碳化的影响， 当碳化对回弹值 的影响较敏感时， 综合法的测试精确度也会受到影响。与单一 回弹或超声法相比， 综合法具有的优点 ： 减少龄期和含水率 的影响； 弥补相互的不足； 提高测试精度。 实践表明该法是 一 种较为成熟、 可靠的混凝土强度检测方法。 2 1 4 钻 芯法 钻芯法是利用专用钻机， 从结构混凝土中钻取芯样， 然后 进行抗压试验， 以芯样强度评定结构混凝土强度或观察混凝土 内部质量的方法， 是一种简便、 直观、 检测精度较高的局部破损 的检测方法。它可用于检测混凝土的强度 、 裂缝、 接缝 、 分层处 的质量状况、 离析、 孔洞等缺陷。该方法直观、 准确、 可靠 ， 是其 他无损检测方法不可取代的一种检测方法。 钻芯法检测混凝土 费用较高， 费时较长， 由于钻取芯样要对结构或构件造成局部 破坏， 所以不宜在同一结构中大面积使用。可与其它无损检测 方法如回弹法或超声法与钻芯法结合使用，以减少钻芯数量 ， 另一方面钻芯法的检测结果又可验证其它无损检测方法如超 声法的检测结果， 以提高其检测的可靠性。 2 1 5拔出法 拔出法是 2 0 世纪 7 0 年代由美国研究开发出来的一种方 法。拔出法用于检测混凝土的强度， 它通过测定被埋人混凝土 表层锚件在拔出时的抗拔力， 根据抗拔力与混凝土强度的关系 来推定混凝土强度的一种半破损( 局部破损) 检测方法。 它比钻 芯法破损小且费用较低 ， 但其离散性较大， 可靠性要低于钻芯 一 法。拔出法可分为预埋拔出法及后装拔出法 2 种， 预埋拔出法 一 是指预 先将锚固 件埋人混凝土内的拔出 法， 后装拔出 法是指在 已硬化的混凝土上钻孔 ， 然后在其上安装锚固件的拔出法。前 者主要适用于成批 、 连续生产的混凝土结构构件的强度检测， 国外常用此法监控混凝土的浇筑质量 ； 后者可用于新、 旧混凝 土各种构件的强度检测。 拔出法和回弹法一样一般不宜直接用 于遭受冻害、 化学腐蚀、 火灾等损伤混凝土的检测。 2 _ 2混凝土缺陷无损检测方法 混凝土缺陷的无损检测方法有： 超声法 、 冲击 回波法、 红 外成像法。 2 2 1 超声波法 超声波法既可用于检测混凝土强度，也可用于检测混凝 土缺陷。混凝土内部常见的缺陷有： 蜂窝状或松散状的不密实 区、 空洞、 杂物或受意外损伤而形成的酥松区裂缝等。 超声波法 检测混凝土缺陷是根据超声波在混凝土中传播的速度、振幅、 相位及主频的变化来判断混凝土内部的缺陷情况。当超声波遇 到以上缺陷时， 其速度、 振幅等常会发生一定程度的异常变化， 分析这种异常变化可推知混凝土内部的缺陷状况， 其试验结果 能够反映被测结构物的质量。 超声波法检测混凝土常用的频率 为2 0 k H z 一2 5 0 k Hz ，由于混凝土本身是一种非匀质复合材料， 其内部超声波传播速度受许多因素影响， 如钢筋的配置 、 骨料 的粒径、 配合比、 龄期、 养护条件及混凝土的强度等级等， 这些 影响因素也影响超声法对缺陷的准确性， 对超声判定的异常部 位如采用钻心验证可提高其准确性。 2 2 2冲击回波法 冲击回波法是用一钢珠冲击结构混凝土的表面，在混凝 土表面会产生纵波、 横波、 表面波( 在冲击回波测试中主要依靠 纵波) ， 从而在混凝土内产生应力波， 当应力波遇到声阻抗有差 异的界面( 混凝土内部缺陷或混凝土底面) 会产生反射波， 接收 这种反射波并进行快速傅里叶变换( F 丌 ) 可得到频谱图， 频谱 图上突出的峰值就是应力波在混凝土内部缺陷或混凝土底面 的反射形成的， 根据其峰值频率可计算出混凝土缺陷的位置或 混凝土的厚度。由于该法采用单面测试， 特别适合于只有一个 测试面如路面、 护坡、 底板、 跑道等混凝土的检测。 2 2 3 红外成像法 自 然界中任何高于绝对零度( 一 2 7 3 C) 的物体都是红外线 的辐射源， 它们都向外界不断地辐射出红外线。红外线是介于 可见光与微波之间的电磁波 ， 其波长为 0 7 t 一 1 0 0 q = m， 频率 为4 X 1 0 。 3 X 1 0 “ H z 。 混凝土红外线无损检测是通过测量混凝 土的热量及热流来判断其质量的一种方法。 当混凝土内部存在 某种缺陷时， 将改变混凝土的热传导 ， 使混凝土表面的温度场 分布产生异常，用红外成像仪测出表示这种异常的热像图， 由 热像图中异常的特征可判断出混凝土缺陷的类型及位置特征 等。 这种方法属非接触无损检测方法， 可对检测物进行上下、 左 右的连续扫测 ， 且白天、 黑夜均可进行 ， 可检测的温度为 一 5 0 2 o 0 0 ， 分辨率可达 0 1 一 0 o 2 ， 是一种检测精度较高、 使 用较方便的无损检测方法， 并具有快速、 直观、 适合大面积扫测 的特点， 可用于检测混凝土遭受冻害或火灾等损伤的程度以及 建筑物墙体的剥离、 渗漏等。 2 3混凝土钢筋位置无损检测方法 目前， 混凝土结构中钢筋的探测可由两种方法测定 ， 即电 磁法、 雷达法。 2 2 1电磁法 电磁法钢筋探测仪通常由探头、 主机和连接线组成。探头 安徽建筑 2 0 1 1 年第6期( 总 1 8 1 期 ) 接受主机命令 ， 产生电磁场， 探头与混凝土表面持续接触并进 行扫描 ，当混凝土中的钢筋和其它金属物体位于该磁场时， 磁 力线会变形 ， 钢筋和其它金属所产生的干扰导致电磁场强度的 分布改变 ， 被探头探测到并接收输送回主机 ， 主机以模拟方式 或数字方式对金属物的位置进行显示。 较为先进的电磁法钢筋 探测仪设备大都具有影像扫描和快速扫描探测功能。 影像扫描 用于详细准确探测某个区域内所有浅层钢筋的位置、 保护层厚 度和钢筋直径情况， 探测深度可达 1 8 0 ra m。由于混凝土构件中 常有多根甚至多排钢筋， 在探测磁场范围内各钢筋信号时均有 信号被探头接收， 导致各钢筋之间的信号相互干扰 ， 进而影响 电磁法的探测精度， 根据对各探测仪性能的了解及局部剔凿验 证可提高电磁法探测精度。 2 2 2雷达法 雷达法是近年迅速发展起来的一种无损检测技术。雷达 法探测的依据不是材料的密度， 而是电磁特性。雷达法主要是 根据混凝土内部介质之间电磁性质的差异来工作的，差异越 大， 反射波信号越强。 雷达法利用高频电磁波( 主要为数十至数 百乃至数千兆赫) ， 从混凝土表面向内部发射， 当遇到电磁性质 不同的缺陷或钢筋时， 将产生反射电磁波， 接收被测物体反射 的电磁波可得到一波形图，通过对雷达成像图的解释和处理， 可以准确确定混凝土结构及构件中钢筋的位置、 保护层的厚度 以及孔洞、 酥松层、 裂缝等缺陷位置。它的优点是探测效率高 ， 对探测场地和目标无破坏性 ， 有较高的分辨率和抗干扰性。雷 达法和电磁法一样 ， 其控制精度受钢筋相互间的干扰 ， 保护层 越厚， 间距越小， 影响越大。 3 结束语 混凝土无损检测技术的优点是在不破坏构件或构筑物的 同时能对内部空洞、 开裂、 钢筋位置等进行连续及重复检测 ， 较 真实地反映混凝土的质量与强度， 简便快捷。 实际工程检测中， 宜使用两种或两种以上方法进行检测，这样可使判断更为准 确， 且可以互相验证， 提高检测的可靠性。 随着我国工程界对新 技术、 新材料的应用， 对检测技术也提出了更高的要求。 利用计 算机、互联网技术将与新一代检测仪器和检测技术紧密结合， 建立更加全面的数据库， 能进行快速的、 大量信息的处理。 进一 步开拓新的检测内容， 如混凝土耐久性预测、 已建混凝土结构 的损伤程度检测等 ， 对混凝土进行更全面的评价 ， 使无损检测 技术的检测结果更加可靠 、 检测水平不断提高。 在计算机、 互联 网等先进 I T 技术的渗透下， 使无损检测实现 自 动化在线测试 ， 无线数据传输技术也将使通过无损检测技术进行建筑状态远 程实时监控变成可能。混凝土结构工程质量检测向数字化、 图 像化方向、 常规化发展已成为必然趋势。 参考文献 1 P o p o v i c s ， J o h n s N o n d e s t r u c t i v e e v a l u a t i o n ： p a s t ， p r e s e n t ， a n d f u t u r e J J o u mal o f m a t e r i als i n c i v i l e n g i n e e ri n g ,2 0 0 3 ， 1 5 ( 3 ) ：2 1 1 - 2 1 1 2 J G J T 2 3 2 0 1 1 ， 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 【 s 】 北京： 中 国建筑工业出版社， 2 0 1 1 3 C E C S 2 1 ： 2 0 0 0 ， 超声法检测混凝土缺陷技术规程 s 】 北京： 中国标 准出版社，2 0 0 0 4 C E C S 0 2 ： 2 0 0 5 ， 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程 【 S 】 北 京： 中国标准出版社，2 0 0 5 5 赵永辉， 吴健生 钢筋混凝土地层透视雷达无损检测技术 田 工程 勘察， 2 0 0 2 ( 1 ) 6 刘军， 赵晓华 钢筋混凝土板的雷达波无损检测 J 】 汕头大学学 报， 2 0 0 3 ( 4 ) 7 吴新璇 混凝土无损检测技术手册 【 M 】 北京 ： 人民交通出版社， 2 0 o3 8 C E C S 0 3 ：2 0 0 7 ， 钻芯法检测混凝土强度技术规程 【 s E 京： 中国建 筑工业出版社， 2 0 0 7 9 C E C S 6 9 ： 9 4 ， 后装拔出法检测混凝土强度技术规程 【 s 】 北京： 中 国计划出版社， 1 9 9 5 1 0 左来生， 杨虹 论无损检测技术在混凝土结构工程质量检测中 的运用 J 】 天水师范学院学报， 2 0 0 5 ( 5 ) ( 上接 第 4 9页) 图 9 纵横交错 色涂料宽窄交错 ， 形成像海浪一样的起起伏伏的节奏 ； 而两侧 的通过浅 、 深灰色涂料纵向交错( 如图 8所示 ) ， 形成海浪一起 一 伏的自然韵律， 同时建筑外观在总体上纵横交错的波浪( 如 图 9 所示) ， 恰恰就像名耀人在竞争残酷的商海中把握商机， 抢 占莆田、 福建的桥头堡和守望塔 ， 在 日益激烈的家具行业竞争 中占领高地。 4 结语 随着国家对住宅产业的控制政策的出台， 使得住宅地产业 会更加激烈，进而家具产业和商业地产业的发展竞争定会愈加 激烈， 如何在家具产业园的规划设计上融入地域文化， 使产业园 融人当地人的生活 ， 进而给企业带来效益， 使投资收益最大化， 本文就名耀家具产业园的规划设计与当地文化即海洋文化的融 合做了一个探讨， 以期为更多的设计师提供一个设计思路。 参考文献 1 曲金良 海洋文化概论【 M 】 青岛： 中国海洋大学出版社， 1 9 9 9 2 于志刚， 丁玉柱 海洋文化 M 】 青岛： 中国海洋大学出版社， 2 0 0 9 _I I _ I = = 蛊 - 一 检 测 、 试 验 与 测 量 技 术 安 徽 建 筑 _