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【摘 要】随着社会经济的快速发展,无损检测成为人们关注的重点,无损检测技术具有不破坏建筑物,可进行全面检测,能对内部缺陷、空洞、开裂等进行检测的特点,快捷简便,有些技术还可进行连续检测和重复性检测,可广泛的适用于混凝土检测中。基于此,本文就无损检测技术在混凝土中的应用进行分析与研究。
【关键词】无损检测;混凝土;应用
引言
混凝土广泛的应用于建筑、桥梁、道路、隧道、大坝等土木工程中,是最主要的工程材料之一,混凝土在浇筑过程中,容易产生空洞、缺陷。在基础工程中,混凝土属于隐蔽工程;在桥梁、水利工程中桥梁墩台部分、坝基坝体部分的混凝土长期处于水下环境,环境、原材料和施工等因素都会对混凝土结构的质量造成影响,混凝土结构的质量一旦出现问题必然会影响整个工程的质量,甚至造成生命财产的损失。所以,在土木工程建设中对混凝土的质量控制、监测必不可少。
一、无损检测
无损检测是在不破坏或损伤原结构、构件或材料等受检对象的前提下,检测结构或构件的材料力学性能、缺陷、损伤、微结构的退化和耐久性等参数,进而对结构及构件的性能和质量状况做出定性和定量评定的综合性应用技术。
无损检测方法很多,各种方法的基本原理涉及物理学、材料学、化学、微电子学及、计算机技术、通讯技术等多门学科。因此,无损检测技术的发展与这些学科的发展密不可分。但从应用的角度来说,无损检测的发展可分为三个阶段:即无损探伤(Nondestructive inspection,NDI)、无损检测(Nondestructive testing,NDT)和无损评价(Nondestructive evaluation,NDE)。目前一般统称为无损检测(NDT),而不是特指上述的第二阶段。在这三个阶段中,各阶段之间也没有绝对的时间分界点,它们之间存在相互继承和发展的作用。
无损检测结果的评价具有对比性或相关性,即先对受检对象进行无损检测,然后对其进行破坏性检测,再建立两种检测结果之间的相关关系,才有可能对无损检测结果做出较为正确的评价。这一点必须引起足够的重视,否则,如果不做这样的检测对比,则不管检测的灵敏度有多高,所作的评价将没有任何意义。即便如此,由于无损检测受诸多因素的影响,其检测结果仍不一定十分可靠。所幸的是,无损检测方法具有互容性,即对同一受检对象可以采用不同的检测方法。因此,还要采用不同的方法进行检测并综合比较,以提高检测结果的可靠性。鉴于此,每个国家都相应的编制了各种结构或检测方法的检测鉴定标准与规范。
二、混凝土的无损检测技术内涵
从混凝土无损检测的定义上看,其主要是指在不对混凝土质量结构造成破坏的前提条件下,通过利用声、光等特殊条件对混凝土相关所有性能进行检测的一种方法,包括对其结构原位上进行强度、相关缺陷以及质量信息等的检测。通常意义的无损检测具有三重含义:无损评价、无损检查、无损检测。
随着社会经济科技的快速迅猛发展,在进行工程建设的过程中无损检测也在不断的进行自我完善与创新。与传统意义上的无损检测相区别,全新意义上的无损检测主要是指将无损检测、无损评价以及无损检查综合起来的一种集合内容。从这个角度上看,混凝土无损检测技术的含义就被扩大了,成为一种集合内涵。
这种检测方法是对传统检测方式的一种功能上的补充和丰富,除了具有检测缺陷以及对对象使用性能进行评价,还能对对象的可靠程度、完整性以及使用强度进行综合评估。因而,这种检测方法,对其相关的工作人员也提出了更高的综合工作能力上的要求。
三、无损检测技术的主要特点
无损检测技术在发展的过程中逐渐丰富与自我完善,并具有多种优势特点:
(一)无损检测具有较强的适应性特点
无损检测技术被广泛应用在对旧建筑的相关检测项目上,同时,其也开始被应用在新建的建筑物中,对新建筑物进行检测和评估,可见其技术具有良好的适应性。
(二)无损检测具有便捷性特点
无损检测技术相较于破坏类型的检测技术能很好的保留检测对象的完整性的前提下对检测对象进行强度、缺陷等信息的全面检测,可见其具有便捷性特点。
(三)无损检测技术的无限制性
利用无损检测技术进行相关数据的检测,同样不会受到被检测对象的具体条件的影響。
(四)被检测的对象受损程度小
通过无损检测技术进行建筑物相关性能强度、缺陷等信息的检测,其本身对建筑物的伤害程度较小,且检测的方法简单,灵活。具有被检测的对象受损程度小的特点。
四、混凝土无损检测方法
(一)声发射检测法
原理:物体在力的作用下产生变形、甚至断裂,导致应力松弛,释放出应力波,那么物体内部的微裂纹、缺陷的部位就是应力波的声源所在。用声发射仪器记录下声发射源释放出的弹性波信号,进行分析判断出混凝土缺陷位置大小。
2.优点:声发射检测属于动态检测,可以检测对结构安全更为有害的活动性缺陷;对大型混凝土,可以在整体范围布置足够传感器,一次加载就可以快速确定缺陷的位置,效率高;可以得到缺陷随着时间、载荷、温度等变化而变化的动态信息,适合预测;声发射检测还适合形状复杂的几何构件,且对构件的接近程度要求不高。
3.缺点:声发射信号复杂多变难以提取、易受外界干扰造成信息的失真;声发射检测具有不可逆性,检测过程中的信号不可能通过多次加载重复获得,所以数据保存非常重要。
(二)雷达波检测法
1.原理:是利用发射天线将高频电磁波(10-2000MHz)以短脉冲宽频带的形式向混凝土内部发射,接收天线采集、接收雷达波的信号(在混凝土界面上反射),根据参数(波形、波幅、同相轴和双程走时)分析判断出混凝土的内部结构和缺陷位置。 2.优点:雷达波检测技术对混凝土的穿透能力强,可探测深度广;可以进行遥感检测,具有极化特性,可以确定出缺陷的形状、甚至走向;成像迅速连续、结果便于保存,具有快速、直观、实时性。
3.缺点:双层、多层钢筋会反射信号,造成雷达信号屏蔽,所以当混凝土构件配筋量大时,会使得探地雷达图像模糊,无法判断钢筋底部缺陷,降低检测的准确性;雷达信号在天线处开始发散,随着深度的增加,其扩散的面积亦越大,在混凝土结构中绕射现象明显,检测精度降低;混凝土介质复杂,介电常数不确定产生频散,影响检测精度;雷达图像处理上依靠人工识别分析,主观性强。
(三)射线检测法
1.原理:通过X射线、γ射线和中子射线照射混凝土构件,得到反映构件内部情况的二维图像,通过观测二维图像真实的反映出混凝土构件内部缺陷位置及大小尺寸。
2.优点:射线法具有直观性、真实性、可追踪性、全面性等优点。
3.缺点:射线法设备笨重昂贵;由于焦点、焦距、缺陷位置的影响可能对图像产生放大、重叠等现象影响准确性;射线法检测速度慢且对人体有伤害;在对建筑结构中的混凝土进行检测时需要钻孔放置底片,对建筑物会产生一定的破坏;建筑物会吸收部分x射線、γ射线,导致穿透深度很小,对于大型建筑物、大型横梁、桥梁墩台、水库堤坝的检测效果不理想。
(四)红外线成像检测
该项技术主要是运用了红外热成像这项新技术,红外热成像一直以来都是国际环境中被广泛使用且十分受欢迎的一种现代科技。其检测的原理主要是利用红外热像仪器对被检测的建筑物进行检测,通过热成像检测该建筑物的红外能量状况,从而根据物体所形成的温度场进行数据信息的收集与分析,并以此达到红外检测的目的和效果。红外线成像检测目前来说在我国的发展程度还比较低,但是其发展前景却十分广阔,具有优秀的应用发展空间。
结束语
随着社会的全面发展,现代信息技术领域进步飞快,计算机模拟与成像技术的创新与发展为工程建筑的无损检测提供了良好的技术支撑。尤其是在对混凝土钢筋进行检测的过程中,无损检测技术能进行快速的综合信息监测,提高了其检测践履的同时也增加了相关数据的可靠性与简化了技术运行的方式。另外,由于社会科技进步与发展,令无损检测的发展也创造了更加优越的条件。无损检测技术与常规检测之间存在着差异,无损检测相对于常规检测技术具有优越性,但是同时也存在一定的缺陷,主要是在相关的检测技术规程上的不完善使得检测仍有漏洞。因此,应当不断的完善与加强无损检测技术创新与发展。
参考文献:
[1]陈理庆.雷达探测技术在结构无损检测中的应用研究[D].湖南大学,2008.
[2]贺虎.基于红外热成像技术在支挡结构无损检测中的应用研究[D].重庆大学,2012.
[3]陈国栋.超声波在混凝土桩基础无损检测中的应用研究[D].武汉理工大学,2005.
[4]孙其臣.冲击弹性波技术在水工混凝土结构无损检测中的应用研究[D].中国水利水电科学研究院,2013.
[5]位永涛.工程项目全过程质量控制与健康监测分析研究[D].青岛理工大学,2014.
【关键词】无损检测;混凝土;应用
引言
混凝土广泛的应用于建筑、桥梁、道路、隧道、大坝等土木工程中,是最主要的工程材料之一,混凝土在浇筑过程中,容易产生空洞、缺陷。在基础工程中,混凝土属于隐蔽工程;在桥梁、水利工程中桥梁墩台部分、坝基坝体部分的混凝土长期处于水下环境,环境、原材料和施工等因素都会对混凝土结构的质量造成影响,混凝土结构的质量一旦出现问题必然会影响整个工程的质量,甚至造成生命财产的损失。所以,在土木工程建设中对混凝土的质量控制、监测必不可少。
一、无损检测
无损检测是在不破坏或损伤原结构、构件或材料等受检对象的前提下,检测结构或构件的材料力学性能、缺陷、损伤、微结构的退化和耐久性等参数,进而对结构及构件的性能和质量状况做出定性和定量评定的综合性应用技术。
无损检测方法很多,各种方法的基本原理涉及物理学、材料学、化学、微电子学及、计算机技术、通讯技术等多门学科。因此,无损检测技术的发展与这些学科的发展密不可分。但从应用的角度来说,无损检测的发展可分为三个阶段:即无损探伤(Nondestructive inspection,NDI)、无损检测(Nondestructive testing,NDT)和无损评价(Nondestructive evaluation,NDE)。目前一般统称为无损检测(NDT),而不是特指上述的第二阶段。在这三个阶段中,各阶段之间也没有绝对的时间分界点,它们之间存在相互继承和发展的作用。
无损检测结果的评价具有对比性或相关性,即先对受检对象进行无损检测,然后对其进行破坏性检测,再建立两种检测结果之间的相关关系,才有可能对无损检测结果做出较为正确的评价。这一点必须引起足够的重视,否则,如果不做这样的检测对比,则不管检测的灵敏度有多高,所作的评价将没有任何意义。即便如此,由于无损检测受诸多因素的影响,其检测结果仍不一定十分可靠。所幸的是,无损检测方法具有互容性,即对同一受检对象可以采用不同的检测方法。因此,还要采用不同的方法进行检测并综合比较,以提高检测结果的可靠性。鉴于此,每个国家都相应的编制了各种结构或检测方法的检测鉴定标准与规范。
二、混凝土的无损检测技术内涵
从混凝土无损检测的定义上看,其主要是指在不对混凝土质量结构造成破坏的前提条件下,通过利用声、光等特殊条件对混凝土相关所有性能进行检测的一种方法,包括对其结构原位上进行强度、相关缺陷以及质量信息等的检测。通常意义的无损检测具有三重含义:无损评价、无损检查、无损检测。
随着社会经济科技的快速迅猛发展,在进行工程建设的过程中无损检测也在不断的进行自我完善与创新。与传统意义上的无损检测相区别,全新意义上的无损检测主要是指将无损检测、无损评价以及无损检查综合起来的一种集合内容。从这个角度上看,混凝土无损检测技术的含义就被扩大了,成为一种集合内涵。
这种检测方法是对传统检测方式的一种功能上的补充和丰富,除了具有检测缺陷以及对对象使用性能进行评价,还能对对象的可靠程度、完整性以及使用强度进行综合评估。因而,这种检测方法,对其相关的工作人员也提出了更高的综合工作能力上的要求。
三、无损检测技术的主要特点
无损检测技术在发展的过程中逐渐丰富与自我完善,并具有多种优势特点:
(一)无损检测具有较强的适应性特点
无损检测技术被广泛应用在对旧建筑的相关检测项目上,同时,其也开始被应用在新建的建筑物中,对新建筑物进行检测和评估,可见其技术具有良好的适应性。
(二)无损检测具有便捷性特点
无损检测技术相较于破坏类型的检测技术能很好的保留检测对象的完整性的前提下对检测对象进行强度、缺陷等信息的全面检测,可见其具有便捷性特点。
(三)无损检测技术的无限制性
利用无损检测技术进行相关数据的检测,同样不会受到被检测对象的具体条件的影響。
(四)被检测的对象受损程度小
通过无损检测技术进行建筑物相关性能强度、缺陷等信息的检测,其本身对建筑物的伤害程度较小,且检测的方法简单,灵活。具有被检测的对象受损程度小的特点。
四、混凝土无损检测方法
(一)声发射检测法
原理:物体在力的作用下产生变形、甚至断裂,导致应力松弛,释放出应力波,那么物体内部的微裂纹、缺陷的部位就是应力波的声源所在。用声发射仪器记录下声发射源释放出的弹性波信号,进行分析判断出混凝土缺陷位置大小。
2.优点:声发射检测属于动态检测,可以检测对结构安全更为有害的活动性缺陷;对大型混凝土,可以在整体范围布置足够传感器,一次加载就可以快速确定缺陷的位置,效率高;可以得到缺陷随着时间、载荷、温度等变化而变化的动态信息,适合预测;声发射检测还适合形状复杂的几何构件,且对构件的接近程度要求不高。
3.缺点:声发射信号复杂多变难以提取、易受外界干扰造成信息的失真;声发射检测具有不可逆性,检测过程中的信号不可能通过多次加载重复获得,所以数据保存非常重要。
(二)雷达波检测法
1.原理:是利用发射天线将高频电磁波(10-2000MHz)以短脉冲宽频带的形式向混凝土内部发射,接收天线采集、接收雷达波的信号(在混凝土界面上反射),根据参数(波形、波幅、同相轴和双程走时)分析判断出混凝土的内部结构和缺陷位置。 2.优点:雷达波检测技术对混凝土的穿透能力强,可探测深度广;可以进行遥感检测,具有极化特性,可以确定出缺陷的形状、甚至走向;成像迅速连续、结果便于保存,具有快速、直观、实时性。
3.缺点:双层、多层钢筋会反射信号,造成雷达信号屏蔽,所以当混凝土构件配筋量大时,会使得探地雷达图像模糊,无法判断钢筋底部缺陷,降低检测的准确性;雷达信号在天线处开始发散,随着深度的增加,其扩散的面积亦越大,在混凝土结构中绕射现象明显,检测精度降低;混凝土介质复杂,介电常数不确定产生频散,影响检测精度;雷达图像处理上依靠人工识别分析,主观性强。
(三)射线检测法
1.原理:通过X射线、γ射线和中子射线照射混凝土构件,得到反映构件内部情况的二维图像,通过观测二维图像真实的反映出混凝土构件内部缺陷位置及大小尺寸。
2.优点:射线法具有直观性、真实性、可追踪性、全面性等优点。
3.缺点:射线法设备笨重昂贵;由于焦点、焦距、缺陷位置的影响可能对图像产生放大、重叠等现象影响准确性;射线法检测速度慢且对人体有伤害;在对建筑结构中的混凝土进行检测时需要钻孔放置底片,对建筑物会产生一定的破坏;建筑物会吸收部分x射線、γ射线,导致穿透深度很小,对于大型建筑物、大型横梁、桥梁墩台、水库堤坝的检测效果不理想。
(四)红外线成像检测
该项技术主要是运用了红外热成像这项新技术,红外热成像一直以来都是国际环境中被广泛使用且十分受欢迎的一种现代科技。其检测的原理主要是利用红外热像仪器对被检测的建筑物进行检测,通过热成像检测该建筑物的红外能量状况,从而根据物体所形成的温度场进行数据信息的收集与分析,并以此达到红外检测的目的和效果。红外线成像检测目前来说在我国的发展程度还比较低,但是其发展前景却十分广阔,具有优秀的应用发展空间。
结束语
随着社会的全面发展,现代信息技术领域进步飞快,计算机模拟与成像技术的创新与发展为工程建筑的无损检测提供了良好的技术支撑。尤其是在对混凝土钢筋进行检测的过程中,无损检测技术能进行快速的综合信息监测,提高了其检测践履的同时也增加了相关数据的可靠性与简化了技术运行的方式。另外,由于社会科技进步与发展,令无损检测的发展也创造了更加优越的条件。无损检测技术与常规检测之间存在着差异,无损检测相对于常规检测技术具有优越性,但是同时也存在一定的缺陷,主要是在相关的检测技术规程上的不完善使得检测仍有漏洞。因此,应当不断的完善与加强无损检测技术创新与发展。
参考文献:
[1]陈理庆.雷达探测技术在结构无损检测中的应用研究[D].湖南大学,2008.
[2]贺虎.基于红外热成像技术在支挡结构无损检测中的应用研究[D].重庆大学,2012.
[3]陈国栋.超声波在混凝土桩基础无损检测中的应用研究[D].武汉理工大学,2005.
[4]孙其臣.冲击弹性波技术在水工混凝土结构无损检测中的应用研究[D].中国水利水电科学研究院,2013.
[5]位永涛.工程项目全过程质量控制与健康监测分析研究[D].青岛理工大学,2014.