混凝土强度无损检测技术研究

魏昕　许英刚　陈晨

摘要：混凝土强度无损检测技术是在不对混凝土结构产生破坏性损伤的前提下获取混凝土强度信息的技术手段，本文从近年来国内外在混凝土强度无损检测方面取得的研究成果、混凝土强度无损检测技术基础理论研究现状、现阶段混凝土强度无损检测的主流方法三个方面进行了详细分析和阐述，并在此基础上开展了混凝土强度无损检测技术研究工作。

关键词：混凝土；强度；无损检测

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）08-0082-02

所谓无损检验，是指在对结构使用性能不造成影响的前提下，对其缺陷进行检测，对于几何特点及力学性能进行测量，对于化学成分等数据进行评定。如果试验对象是混凝土的话，就产生了相应的混凝土强度无损检验技术，能够对于混凝土强度、均匀性、连续性进行质量测评。随着混凝土成为建筑工程的基础性结构材料，混凝土质量问题引起了大家的普遍关注，而强度属性是质量体系的重要指标，在这样的情况下，混凝土强度无损检测技术得以在实践中广泛应用。

一、混凝土强度无损检测研究成果

从理论上来讲，在混凝土的主要质量指标体系中，标准试件的抗压强度是最为基础的因素，但是在实际检验过程中，试件的制作条件不一样，养护环境也千差万别，原位混凝土也存在多样化的特点，使得实验结构难以全面地展现出原位混凝土的质量问题。简单来讲，混凝土标准试件的抗压实验对于结构混凝土来说，相当于是一种间接的测评过程，由此使得其可信度处于较低的水平。在这样的情况下，急需使用一种不破坏试验对象性能的检测方法，可以直接的去进行检测，由此就出现了混凝土强度无损检测技术。

1.国外混凝土强度无损检测研究成果。早在上世纪30年代，混凝土无损检测技术的研究工作就已经开展了，早期代表性的有瑞士科学家施密特结合多年的研究成果，终于研制成功了回弹仪（下图为回弹仪的运行原理示意图），掀开了混凝土无损检测理论研究的序幕；后来随着时间的推移，莱斯利等人开展大量的理论研究和总结，倡导以超声脉冲的方式去进行混凝土的无损检验工作；到了上世纪60年代，菲格瓦罗综合以前的各种无损检验技术的优势，倡导将声速和回弹综合运用到混凝土强度检验过程中去，以便取得比较好的检测效果。历经多年实践之后，美国专家学者MarySananlone等人，从机械波反射理论出发，探析了混凝土无损检验工作。随着科学的发展和进步，各种全新的混凝土检测及技术相继出现，如微波吸收、雷达扫描、红外线谱以及脉冲回波等。

2.国内混凝土强度无损检测技术研究成果。我国混凝土强度无损检测技术是从上世纪50年代开始推广使用的，那时候主要是从国外引进超声波仪器以及回弹仪，在将其运用到实践工程的实践中，一边探索一边总结，慢慢地填补我国混凝土强度无损检测技术的空缺。到了60年代，在大量实践的基础上，在众多学者专家的努力之下，研制成功了多种型号的超声波仪器，并且将其广泛地应用到实际技术研究中去，取得了可喜的成绩。随着科学技术的发展和进步，我国混凝土无损检测技术于80年代迎来了发展的春天，不仅出现了超声、回弹等检测方式，还研究出了全新的检测方法，如钻芯法、后装拔出法。到了90年代，各种检测技术相继运用到实践工程中去，超声检测仪器也实现了数字化改造，实现了与计算机系统的融合，实现了自身检测可靠性的提高。由此，标志着我国混凝土强度无损检测技术体系越来越完善。

二、混凝土强度无损检测技术概况

1.混凝土无损检测技术的含义。结构混凝土无损检测技术应用的主要任务在于对于混凝土内部结构强度、内部缺陷以及其他性能进行检测，能够实现检测目的的方式有很多种，本次我们主要从无损检测技术的角度入手开展论述。所谓强度无损检测技术，是指在对于结构构件受力性能不造成影响的基础上，测量某区域构件的物理量，以此为标准去推定混凝土强度性能的检测技术。

2.混凝土强度无损检测技术的分类。按照无损检测技术原理来进行分类，我们可以将混凝土强度无损检测技术划分为以下几个层次：一是半破损法，一般情况下，主要涉及到钻芯法、拔出法、板折法和射击法等。这种检测方法的特点集中体现在以局部破坏性检测的方式，更加直观地获取检测结果。所不足的就是需要对于局部造成破坏，修补工作需要消耗成本，在面临大面积检测的时候，这种方式是难以发挥效能的。二是非破损法，一般情况下，其主要涉及到回弹法、超声脉冲法、射线吸收法、成熟度法等。这些类型的测试技术优势在于方便快捷、成本较低，但是其检测结果与被测试物理量和强度有着一定的关联，不具备可靠性，很容易受到各种因素的影响，给实际测量结果的可信度造成了极大的负面影响。三是综合法，顾名思义，就是将各种检测技术融合到一起，发挥其最大优势，以便取得比较理想的检测效果。一般情况下，主要涉及到超声回弹综合法、超声钻芯综合法等内容。这种方法的特点在于以多项物理参数为基础，可以更加全面地反映混凝土的实际性能，相对于单一无损检测技术来讲，其可靠性和准确性更高。

三、现阶段混凝土强度无损检测的主流方法

下面我们将目前使用比较普遍的无损混凝土强度检测技术进行分析，看看它们在实际使用过程中需要注意的问题。

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（反弹距离与弹簧初始长度之比）作为与强度相关的指标来推定混凝土强度的一种方法。现阶段我国运用到的回弹仪主要有N型、NR型、M型和L型。这种检测仪器的特点在于构造简单、操作便捷、检测精度相对较高，是最为直接、最为经济的检测技术，被大量使用于工程结构普通混凝土抗压强度检测环节。但是其检测条件是材料表层、内部质量不得出现明显差异或者内部缺陷，否则将难以有效地进行强度检测，另外其对于超过回弹测强曲线限定的龄期和强度、碳化过深的材料也难以开展。依照规格构造将现阶段使用的回弹仪分为以下几种类型（见下图）。不同类型的回弹仪，应该依照实际情况，对其进行常规保养和检定，避免其出现测量结果失真的情况。endprint

2.超声回弹综合法。所谓超声回弹综合法，就是将超声测量技术与回弹测量技术融合到一起，以超声仪测量在测距内超声传播平均声速的方式来断定混凝土的强度，在此基础上以回弹法去进行强度检测。这种检测方法的特点在于无损化，对于材料结构组织性能没有任何影响，可以直接进行强度测量；操作便捷，重复检测可能性高；可以在无缺陷、均匀的基础上进行强度的测定；适用于部分无法测量回弹值的构件，有着比较强的适应性。基于上述的特点，其往往不会被使用到因为冻害、化学侵蚀、火灾、高温造成的表面疏松的混凝土检测过程中去。对于这种混凝土无损检测技术，国家专门设定了混凝土强度技术规程，对于行业内使用此种检测方式方法进行了明确的规定，在使用这种方法的时候，应该严格依照这样的标准和规范来操作。

3.后装拔出法。后装拔出法的工作原理是在已经硬化的混凝土表面进行钻孔、磨槽、镶入固件，并且在此基础上安装拔出仪，对于其极限拔出力进行测定之后，借助拔出力和强度之间的对应关系，实现混凝土强度的测定。这种检测方法的特点在于检测精度高，对于构件造成的破损程度较低，操作便捷，能够适用于大量的工况条件中去。实际上其适用范围在于混凝土强度不低于10MPa，检测部位混凝土表层与内部质量应保持一致，如果出现不一致的情况，应该及时进行表面处理，以便检测工作的顺利开展。

4.钻芯法。在实际检测强度过程中，利用钻机，在结构混凝土中钻取芯样，在此基础上去测定混凝土的强度，这就是钻芯法。这种方法的优势在于直观、可靠、精度比较高，有着比较广泛的使用范围。但是也存在有局限的地方：一是对于工程结构局部会造成损伤，受钻芯到位置、数量等因素的影响；二是钻芯机加工配套设备比较笨重，移动不便，造成测试的成本处于较高水平；三是孔洞需要进行修补，其难度比较大。这种检测方法的适用范围条件为强度不大于80MPa，在进行综合检测配合使用的时候，应该对于抗压强度值进行修正。

四、结语

综上所述，现阶段适用于混凝土强度无损检测过程中的技术还存在很多不完善的地方，无论是从理论体系构建还是从实践经验积累的角度来讲，我们还需要积极去探索，争取将更多、更精确的技术运用进去，以便实现混凝土强度无损检测工作质量的提高，使其成为促进混凝土工程安全性评估工作朝着高效率方向发展的重要工具。

参考文献：

[1]刘传辉.谈混凝土非破损检测方法[J].上海建材，2010，（05）.

[2]佟成娥.超声回弹综合法在结构混凝土强度检测中的应用[J].无损探伤，2008，（03）.endprint