混凝土原位检测的技术状态

付旻舸[1]

（开原市建筑工程质量监督站建筑材料检测中心，辽宁 开原 112300）

摘要：针对不同的混凝土检测的回弹法、层析成像、红外热成像及超声波检测等多种技术，介绍其检测原理、方法、特征或规范等，并对其检测技术的先进性及弱势进行评价。

关键词：混凝土；检测技术；回弹法

中图分类号：TP274.4

Technical state of situ-detection in concrete

FU Min-ge

(Building Materials Testing Center, Kaiyuan Construction Engineering Quality Supervision Station, Kaiyuan, Liaoning 112300, China)

Abstract: Detection principles, method, features or specifications of different detection techniques, such as Rebound method, Tomographic imaging, Infrared thermography and Ultrasonic testing, in concrete structure detection, were introduced. The advantages and disadvantages of those detection techniques were evaluated.

Key words: Concrete; Detection technology; Rebound method

混凝土是由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料，其工程应用愈来愈广泛。但其内部结构和质量在应用过程中不断变化，因此微观质量及损伤区域的检测是目前业内专家研究的焦点之一^[1]。本文主要介绍一些检测技术的原理、方法、特征或规范等，以便为行业检测及混凝土质量的保证提供一些基本知识和注意事项。

1 回弹检测法^[2-6]

回弹法是利用回弹仪检测普通混凝土抗压强度的重点方法之一，在我国工程检测中得到广泛应用^[2]。但影响该法的准确性因素比较多，如仪器固有性能的缺陷、操作方法的欠精确、操作流程的欠规范、计算方法的失误以及环境条件的限制等，这给混凝土质量监督带来许多困境，给精确检验带来很大误差，有时给实际工程造成巨大危害。

本检测技术的原理是基于混凝土抗压强度与表面硬度之间存有一定的相关关系，因此可根据表面硬度求抗压强度：回弹仪弹击锤打击在混凝土表面上，回弹仪读数即为回弹高度(回弹值)，而回弹值与表面硬度具有一定比例关系，因此通过回弹值可求表面硬度，然后求抗压强度。但回弹法具有一定弱势，即检测时混凝土龄期范围为7～1000天（见混凝土抗压强度技术规程），并且如果出现下列情况之一即不宜采用本法检测：混凝土表层或内部某些区域的质量存在明显差异，或混凝土内部具有某种明显缺陷，或混凝土采用某些成型工艺制作。

本检测过程包括目测、测区布置及选择、回弹高度测量、碳化深度测量及数据处理。目测是对混凝土外观进行检查，主要观察其表面的油垢、疏松、蜂窝及麻面等缺陷情况，测区在被测样品上需均匀分布，且位于与模板相贴的表面上，测量点不能分布在有气孔或外露石子的微区域上。回弹高度测量时以水平方向为弹击方向，非水平方向时需修正。碳化深度测量时需采用酚酞酒精溶液(1%)滴洒在测区表面制成的孔洞口，则自测面到深部不变色处的垂直距离为该测点的碳化深度值。数据处理包括回弹值及非标准测面的修正，若弹击方向为非水平方向须修正，另外回弹值和碳化深度值应取去除最大值及最小值后的平均值作为终值。

2 层析成像检测技术^[7,8]

混凝土内部裂纹的扩展及特征与受力特点相关，且严重影响整个混凝土结构的耐久性及安全性，故其微观裂纹的定量表征及扩展机制与原理成为国内外学者的研究重点。层析成像是由数据产生图像的一种结构重建技术且不损伤混凝土内部结构，利用某种射线源，采用外用设备得到一些观测数据，然后采用数学模型构建混凝土内部相关未知物理量，形成二维及三维图像，则可直观混凝土内部结构及缺陷区域、特征。本技术包括传感器测试、图像构建、图像分析及特征提取、知识库和实时图像显示等系统，通过测量反映混凝土内部信息的数据并对信号进行采集、滤波、A/D转换和扫描之后，利用扫描数据进行混凝土内部结构图像的构建，然后以数学手段进行分析处理，推算所需的各种检测参数值，在电脑终端显示反映混凝土微观缺陷分布的实时图像。其中声波层析是重要技术，利用声波在混凝土结构不同介质的响应，实现对某一截面内缺陷分布的图像从不同角度和方向进行扫描，正确计算复杂介质内部缺陷位置、大小及性质，但在实际大体积混凝土结构的检测中，其图像效果有待完善。

3 红外热成像技术^[9]

本技术采用红外热成像仪，利用被测物体辐射的红外线通过物镜收集后, 经过扫描器聚集到红外线探测器上, 然后转换成电信号，经放大器放大后通过信号处理机进行处理, 然后输出电子视频信号，最后在终端显示器上显示出反映物体表面温度场分布的热像图。本技术针对混凝土耐久性损伤方面的检测，属非接触快速检测。混凝土使用中持续受到化学腐蚀、冻融交替、遭受火灾、钢筋腐蚀、碱-集料反应或综合作用等损害，其结构产生疏松，其耐久性、强度均下降，因此疏松部位温度场与周围正常温度场有明显差异，本技术利用这些差异显示的冷、热区域确定混凝土的损伤部位。

4 超声波检测技术^[1,10]

混凝土声阻抗率远大于空气，因此声波脉冲在其内传播遇到空洞及裂缝时，该声波将在缺陷区域处发生反射、散射等现象，其声能会下降或衰减，另外反射、散射信号会绕过缺陷，这种改变路径的信号与未改变路径的信号之间存在相位差和声程差，因此最终波形发生很大变化，超声波技术就是通过这些波形变化来准确判断混凝土中的缺陷位置及涉及范围。本技术通过发射超声波以及对接收反射回来的各项参数进行分析，得到混凝土相关参数及特性，如强度、厚度、混凝土的内部缺陷区域等，即可获得凝土质量好坏的某些确定信息。

本技术包括普通超声波及超声波-层析成像综合检测技术、超声回弹综合检测技术^[1]。普通超声波主要是针对所测混凝土断面的声学参数进行检测，然后对所测信号进行处理，从而得出终论，但其结果只能给出有关混凝土被测区域的大致状况，不能对微观测点缺陷做出定量表述。超声波-层析技术结合了超声波及层析技术的优点，层析技术采用了能够穿透混凝土内部的交叉射线，因此可对被测区域的微观点缺陷进行量化限定，从而得到混凝土所有断面的实际分布情况。

超声回弹技术结合了超声和回弹技术的优点，能够反映被测区域的弹性参数及相关内部结构信息，又可反映被测区域足够深度的弹性及塑性属性，即可反映混凝土表层及内部情况，同时可根据结果并采用非破损检测参数与抗压强度二者之间的关系建立测强曲线，目前在混凝土强度检测中得到广泛应用。

5 结语

回弹法检测的混凝土抗压强度只能对其强度或质量进行普通评价，不能作精确的定量评定。层析技术能正确计算复杂介质内部缺陷位置、大小及性质，但对实际大体积混凝土结构的成像效果略有欠缺。红外成像用于混凝土性能及缺陷检测处于初级阶段，仍需研究和应用。超声波技术可检测混凝土强度、损伤和内部缺陷，是目前应用广泛的一种手段和措施。

参考文献

[1] 李铁军. 超声波在混凝土检测中的应用研究[J]. 科技论坛, 2010,11:7.

[2] 刘国铭. 回弹法在混凝土检测中的应用研究[J]. 经营管理者,2010,3:374.

[3] 闻敏. 回弹法在混凝土检测中的应用[J]. 中国高新技术企业, 2009,135(24):7-9.

[4] 孔庆伍. 回弹法在混凝土检测中的应用分析[J]. 工程技术, 2011,6:248.

[5] 吴友泉. 钻芯－回弹综合法检测混凝土强度的探讨与应用[J].西部探矿工程,2006,123(7): 258-259.

[6] 陕西省建筑科学研究设计院.回弹法检测混凝土抗压强度技术规程,JGJ/T23－2001.

[7] 陈瑞云. 检测技术及其资料分析在混凝土结构检侧中的应用[J]. 建筑与结构设计, 2009(4):54-58.

[8] 周黎明, 王法刚. CT 技术在三峡工程混凝土质量检测中的应用闭[J]. 超声波无损检测, 2004, 24 (10):517-519.

[9] 陈金中, 张伟. 红外热成像技术在混凝土无损检测中的应用探讨[J]. 安徽冶金科技职业学院学报, 2005,15(4):59-61.

[10] 王铁兵. 超声波检测结构水泥混凝土强度的研究[D]. 大连:大连理工大学, 2003.

作者简介: 付旻舸（1966-）,男, 锡伯族，辽宁省开原人,工学学士，主任，国家监理注册工程师，开原市建筑工程质量监督站建筑材料检测中心，主要从事建筑材料检测方面的研究。

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