建筑水泥质量无损检测技术及应用研究.pdf

109现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 3 卷第 2 期2024 年 1 月Vol.3 No.2Jan.2024建筑水泥质量无损检测技术及应用研究甘 露秦皇岛方圆港湾工程监理有限公司，河北秦皇岛066000摘要：建筑水泥是现代建筑中不可或缺的材料之一。为了确保建筑物的结构安全和耐久性，水泥质量的检测至关重要。传统的水泥质量检测方法需要破坏性取样，而无损检测技术则可以在不破坏样品的情况下获得水泥材料的质量信息。介绍了目前常用的建筑水泥质量无损检测技术，包括超声波检测、红外热像检测、电磁波检测等，探讨了它们在建筑水泥质量检测中应用的优势和局限性；通过对比分析不同的无损检测技术，为建筑工程提供多种快速、准确、非破坏性的水泥质量检测方法，为工程质量控制提供科学的理论依据及技术支持。关键词：建筑水泥；无损检测；超声波；红外热像；电磁波中图分类号：U416.03 文献标识码：ANon-destructive Testing Technology for Construction Cement Quality and its Application AnalysisGan LuQinhuangdao Fangyuan Harbor Engineering Supervision Co.,Ltd.,Qinhuangdao,Hebei 066000Abstract:Building cement is one of the indispensable materials in modern architecture.To ensure the structural safety and durability of buildings,the inspection of cement quality is crucial.Traditional cement quality testing methods require destructive sampling,while non-destructive testing techniques can obtain quality information of cement materials without damaging the samples.The article introduces the commonly used non-destructive testing techniques for building cement quality,including ultrasonic testing,infrared thermal imaging testing,electromagnetic wave testing,etc.,and explores their advantages and limitations in the application of building cement quality testing.And by comparing and analyzing different non-destructive testing techniques,various fast,accurate,and non-destructive cement quality testing methods are provided for construction projects,providing scientific theoretical basis and technical support for engineering quality control.Keywords:building cement;non-destructive testing;ultrasound;infrared thermal imaging;electromagnetic wave作者简介：甘露（1987），女，秦皇岛方圆港湾工程监理有限公司工程师，研究方向为建筑工程管理。水泥作为一种常用的建筑材料，广泛应用于各类建筑结构中1，它的质量直接影响到建筑物的结构强度和耐久性。然而，由于水泥质量的差异性，对水泥质量进行准确可靠的检测也成为保证建筑物稳定性和耐久性的关键。传统的水泥质量检测方法主要包括压力试验、拉伸试验和抗渗透试验等，这些方法需要对水泥进行破坏性取样及破坏性试验，这不仅会浪费大量的时间和资源，还可能对建筑物的结构造成不可逆的损害2。因此，开发无损检测技术成为建筑行业的迫切需求，其在建筑工程中具有一定的实用价值3。无损检测技术如超声波检测4、红外热像检测5、电磁波检测等新型检测技术便应运而生。此外，还有其他一些无损检测技术在建筑水泥质量检测中也得到了一定的应用，如声发射技术、磁力感应技术等。这些技术在水泥质量检测中具有一定的优势和适用性，为工程质量控制提供了重要的技术 支持。1建筑水泥质量的无损检测技术概述建筑水泥质量的无损检测技术是指在不破坏水泥材料的情况下，通过使用各种物理原理和仪器设备，对水泥的质量进行评估和检测的方法。相比传统的破坏性检测方法，无损检测技术具有非破坏性、快速、准确等优点，能够提高水泥质量检测的效率和可靠性。目前常用的建筑水泥质量无损检测技术主要包括超声波检测、红外热像检测、电磁波检测等。这些技术基于不同的物理原理，通过测量水泥材料中的声波、热辐射或电磁波的传播特性，来评估水泥的密实性、强度、含水量、温度分布、干燥程度、裂缝等指标。1102024 年 1 月第 3 卷第 2 期现 代 工 程 科 技110建筑水泥质量的无损检测技术是一个研究热点和前沿领域，目前已经取得了一定的研究成果6-9。总体而言，建筑水泥质量的无损检测技术研究已经取得了一定的进展，但仍存在一些挑战和待解决的问题，例如，如何提高检测精度和准确性，如何解决不同材料和表面条件对检测结果的影响等。未来的研究可以进一步深入探索无损检测技术的机理和应用，提高建筑水泥质量检测的效率和可靠性。2超声波检测技术及其应用2.1超声波检测技术原理超声波检测技术是建筑水泥质量无损检测中应用最广泛的技术之一。已有研究表明，超声波检测技术可以测量水泥石强度及相关弹性模量10。超声波检测技术是一种常用的无损检测方法，通过测量超声波在材料中传播的速度和衰减情况，可以评估材料的质量。超声波是指频率高于20kHz的声波，其在材料中的传播受材料的密实性、强度和含水量等因素的影响。当超声波通过材料时，会发生反射、折射和散射等现象，通过测量超声波的传播速度和衰减情况，可以推断材料的质量7。其原理是利用超声波的特性，通过接收反射、折射、衍射回来的超声信号并将其转化为电频信号，再经过一系列的转化，形成二维图像。2.2超声波检测技术应用分析在建筑水泥质量检测中，超声波检测技术可以用于评估水泥的密实性、强度和含水量等指标。通过测量超声波在水泥中的传播速度，可以评估水泥的密实性。密实性是指水泥中的孔隙率和孔隙结构，对水泥的强度和耐久性有重要影响。超声波的传播速度与材料的弹性模量和密度有关，通过测量超声波的传播速度，可以评估水泥的强度。这对于评估水泥的质量和工程结构的安全性具有重要意义。超声波在水泥中的传播速度与水泥的含水量有关，通过测量超声波的传播速度，可以评估水泥的含水量。超声波在材料中传播时会受到裂缝的影响，通过测量超声波的衰减情况和反射信号，可以检测水泥中的裂缝情况。超声波检测不会对水泥材料造成破坏，可以在不影响结构完整性的情况下进行检测，可以快速获取水泥质量的评估结果，节省时间和成本。并且提供准确的水泥质量评估结果，对于工程质量控制具有重要意义。然而，超声波检测技术也受材料性质和表面条件影响较大。在实际应用中需要综合考虑材料特性和操作要求，选择合适的超声波检测方法和仪器设备。在混凝土结构中，裂缝是常见的质量问题，可能对结构的强度和稳定性造成影响。超声波检测技术可以用来评估混凝土结构中的裂缝情况，提前发现潜在的结构问题。具体步骤见表1。表1超声波评估混凝土结构裂缝情况程序顺序实验步骤实验内容1发送超声波使用超声波传感器将超声波信号发送到混凝土结构的表面上2接收信号接收器接收并记录超声波信号的反射情况。当超声波遇到混凝土结构中的裂缝时，一部分超声波信号会反射回来3分析数据将接收到的超声波信号传输到计算机中，通过数据处理和分析，可以确定裂缝的位置、长度、宽度和深度等参数4评估裂缝根据超声波信号的分析结果，评估裂缝的情况。根据裂缝的性质和尺寸，可以确定是否需要修复或采取其他措施来加固结构超声波检测技术通过快速、准确地识别混凝土结构中的裂缝，可以及早发现潜在的结构问题，提高结构的安全性和耐久性。此外，超声波技术还可以用于评估混凝土的密实性、抗压强度等性能参数，以确保材料的质量符合标准要求。3红外热像检测技术及其应用3.1红外热像检测技术原理红外热像检测技术是一种基于物体表面温度分布的无损检测方法11。红外热像检测技术可以快速、全面地评估水泥的质量，并能够发现水泥中的温度异常和裂缝等问题6。而红外热像检测仪器设备主要包括红外热像仪、红外热像相机等。红外热像仪通过红外探测器将物体表面的红外辐射能量转换为电信号，再经过处理和显示，生成热像图。红外热像相机则结合了红外热像仪和可见光相机的功能，可以同时获取红外图像和可见光图像。其技术原理是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。3.2红外热像检测技术应用分析在建筑水泥质量检测中，红外热像技术可以用于111甘 露：建筑水泥质量无损检测技术及应用研究应用科技评估水泥的温度分布、干燥程度和裂缝等指标。通过红外热像检测，可以快速获取水泥表面的温度分布情况，评估水泥的温度均匀性和热传导性能。通过红外热像检测，可以评估水泥的干燥程度，及时发现干燥不均匀或过度干燥等问题。红外热像检测可以检测水泥中的裂缝情况。由于裂缝的热传导性能与周围材料不同，红外热像技术可以通过检测温度差异来发现裂缝。红外热像检测不需要直接接触水泥表面，可以在不破坏材料的情况下进行检测，快速获取水泥表面的温度分布信息，全面评估水泥的质量。其可以检测微小的温度差异，对于发现水泥中的缺陷和异常具有较高的灵敏度。在建筑水泥中，漏水是一个常见的问题，可能会导致结构损坏和腐蚀。红外热像检测技术可以用来检测混凝土结构中的漏水情况，快速定位漏水点，以便及时进行修复。具体步骤见表2。表2红外热像检测混凝土结构漏水情况程序顺序实验步骤实验内容1热像仪拍摄使用热像仪对混凝土结构表面进行拍摄。热像仪可以将物体的红外辐射转换成热像图，显示物体表面的温度分布情况2温度分析将热像图传输到计算机中，并通过热像处理软件进行分析。软件可以对图像进行色温分布的分析和温度的定量计算3漏水点定位通过分析热像图，定位出异常温度的区域。如果存在漏水情况，漏水点通常会显示较高的温度，因为水会吸收热量并导致该区域温度升高4修复措施根据定位到的漏水点，采取相应的修复措施，例如堵漏、密封等红外热像检测技术通过实时捕捉和分析混凝土结构表面的热量分布情况，可以快速准确地定位漏水点，避免进一步损坏和腐蚀。此外，红外热像检测技术还可以用于评估混凝土结构的热绝缘性能，检测潜在的热桥和能量损失问题，提供节能建议。4电磁波检测技术4.1电磁波检测技术原理电磁波检测技术是一种基于电磁波与材料相互作用的无损检测方法。电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的波动现象，其在材料中的传播受到材料的电导率、介电常数和磁导率等因素的影响。通过测量电磁波在材料中的传播特性，如反射、透射和吸收等，可以推断材料的质量12。电磁波检测仪器设备主要包括电磁波发射器、接收器、传感器等。电磁波发射器产生电磁波，接收器接收并记录电磁波的信号，传感器用于将电磁波引入材料中。其技术原理是利用电磁场和超声波相结合的非破坏性无损检测方法，通过在被测物体上产生交变磁场，引起超声波的声学效应，并检测超声波传播的特征参数，以获取被测物体的检测结果。4.2电磁波检测技术应用分析电磁波检测技术在建筑水泥质量检测中具有广泛的应用。电磁波的传播速度和衰减与材料的含水量有关，通过测量电磁波的传播特性，可以评估水泥的含水量。电磁波的传播特性还与材料的孔隙率和孔隙结构有关，通过测量电磁波的传播特性，可以评估水泥的孔隙率。电磁波的传播速度也与材料的电导率和介电常数有关，通过测量电磁波的传播速度，可以评估水泥的强度。同时电磁波检测不需要直接接触水泥表面，可以在不破坏材料的情况下进行检测。可以快速获取水泥的质量评估结果，全面评估水泥的含水量、孔隙率和强度等指标。在钢筋混凝土结构中，钢筋的质量和连接状态对结构的强度和稳定性至关重要。电磁波检测技术可用于评估钢筋混凝土结构中的钢筋缺陷，如腐蚀、错位、断裂等问题。具体检测步骤和内容见表3。表3电磁波检测混凝土结构钢筋缺陷程序顺序实验步骤实验内容1发送电磁波使用电磁波发射器在钢筋混凝土结构表面发送电磁波信号。电磁波在传播过程中，会受到钢筋缺陷的影响产生反射、散射或衰减2接收信号接收器接收并记录电磁波信号的反射、散射或衰减情况。钢筋缺陷会引起电磁波信号的异常反射或散射，这些异常信号可以被接收器捕捉到3分析数据将接收到的电磁波信号传输到计算机中，通过数据处理和分析，可以确定钢筋缺陷的位置、大小和类型4评估缺陷根据电磁波信号的分析结果，评估钢筋缺陷的严重程度和对结构安全性的影响。根据评估结果，确定是否需要修复或采取其他措施来加固结构5结论与展望文章分别分析了超声波检测技术、电磁波检测技术和红外热像检测技术等无损检测技术在建筑水泥质量检测中的重要应用价值。它们具有非破坏性、快速、准确的特点，可以有效地评估水泥的质量。通过无损检测技术，可以及时发现水泥质量问题，采取相应的措施，从而保证建筑物的稳定性和耐久性。而随着科学技术的不断发展，无损检测技术在建筑水泥质量检测中的应用将会得到进一步的拓展和完善。未来研究建筑水泥质量的无损检测技术主要有以下几个主要趋势。1122024 年 1 月第 3 卷第 2 期现 代 工 程 科 技112多模态无损检测技术：将多种无损检测技术进行组合应用，如超声波、红外热像、电磁波等，可以提高检测的准确性和可靠性。通过多模态的数据融合和综合分析，可以更全面地评估水泥的质量和性能。智能化无损检测技术：结合人工智能、机器学习和图像处理等技术，开发智能化的无损检测系统，可以自动化地进行水泥质量的评估和分析。通过建立大数据平台和模型，可以实现对水泥质量的实时监测和预测。高分辨率无损检测技术：提高无损检测技术的分辨率，可以更精细地评估水泥的质量和性能。例如，发展高频率超声波检测技术，可以检测到更小尺寸的缺陷和裂缝；发展高分辨率红外热像检测技术，可以获取更精确的温度分布信息。实时监测和远程无损检测技术：开发实时监测系统和远程无损检测技术，可以对水泥质量进行长期、连续的监测。通过无线传输和云计算等技术，可以实现对水泥质量的远程监控和数据分析，提高工程质量的管理和控制效率。新型无损检测技术的探索：探索新型的无损检测技术，如声发射技术、磁力感应技术、激光扫描技术等，可以拓展水泥质量无损检测的方法和手段。这些新技术可能具有更高的灵敏度、更广泛的适用性和更快的检测 速度。总的来说，未来研究建筑水泥质量的无损检测技术应注重多模态、智能化、高分辨率、实时监测和新型技术的发展。这些研究方向将有助于提高水泥质量检测的准确性、效率和可靠性，为工程质量控制提供更科学、可靠的技术支持。参考文献1 王建忠.建筑工程水泥与混凝土施工材料检测研究J.散装水泥,2022(1):169-170,173.2 罗湧.无损检测技术在陶瓷材料检测中的应用J.广东建材,2024,40(1):48-49.3 刘峰.建筑工程无损检测技术的标准化应用与发展J.大众标准化,2023(18):166-168.4 王勇.水泥混凝土结构检测中超声波技术的应用研究J.地产,2019(13):127.5 张慧慧.红外热成像无损检测技术在混凝土结构缺陷中的应用J.黑龙江科技信息,2016(31):257.6 胡振华,汤雷.超声红外热像技术在混凝土结构检测中的应用J.混凝土,2013(7):124-126,130.7 刘博,张飞.超声波用于水泥混凝土及水泥土无损检测中的研究J.科技资讯,2011(17):71.8 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