无损检测技术在混凝土结构工程质量检测中的运用

王立虎

（阜南县建设工程质量安全监督站，安徽阜南 236300）

0 引言

混凝土结构主要包括钢筋混凝土结构、素混凝土结构与预应力混凝土结构，是工程主要结构形式。该结构承载能力突出，但是质量控制难度较高。无损技术通过电、磁、光、声、热、射线等多种方法对混凝土性能进行检测，确定混凝土内部缺陷状态及结构力学性能，本文对其应用方法进行详细论述。

1 无损检测技术应用优势

在混凝土结构工程质量检测中应用无损技术的优势有：①确保设备与构件的完整性，应用该检测技术不会破坏已有结构或扩大损坏面积；②可快速检测出构件缺陷，通过对试验样品的质量检测主要参考产品生产工艺与性能标准，确保进场构件符合质量要求[1]；③降低成本，混凝土结构钢筋焊接时，对边焊接、边进行检测，若发现问题及时解决，避免问题构件使用的后续问题，减少资金或人力资源浪费。

2 无损检测技术的应用

2.1 检测混凝土强度

应用超声回弹无损检测技术明确混凝土结构表面强度，但若结构层较厚，则无法准确检测。为此，联合应用超声无损检测与超声回弹技术，确保检测结果客观准确。在检测过程中，可通过主频变换、超声波振幅变化、传播速度等信息对混凝土结构状态进行判断。若结构内部存在缺陷，则超声波传播速度信息异常，依此确定补救方案。

2.2 检测混凝土缺陷及结构厚度

应用冲击回波法对混凝土结构内部缺陷与结构厚度进行检测，作用原理为：测试结构表面冲击荷载产生的低频应力波，确定结构内部情况。检测时先用小钢球反复敲击结构表层，冲击荷载形成瞬时应力脉冲，产生的P 波与S 波顺着半球波阵面传播至结构内部，产生的R 波顺着结构表面进行传播[2]。当传播时遇到波阻抗不同的介质界面就会发生反射甚至绕射传播，介质不同其阻抗系数不同，应力波反射有所差异，应力波在不同界面来回反射发生瞬态共振，根据应力波可明确位移变化，位移传感器接受信号经过转化变为频谱图，依此分析结构内部缺陷深度和结构厚度。冲击回波法无损检测原理如图1 所示。

图1 冲击回波法无损检测原理

2.3 检测混凝土质量

检测混凝土质量多使用红外成像法，参照混凝土内部热量与热流，对混凝土质量进行分析判断[3]。若被测物体内部有缺陷，则热传导状况异常，结构表面温度传导异常，通过对异常图像的对比分析可知混凝土结构异常类型及具体位置。

3 实例探究

为探究养护方式对常温施工混凝土与冬季施工混凝土强度增长的具体影响，针对某工程在不同养护方式下常温施工混凝土试验剪力墙与冬施施工混凝土试验剪力墙进行监测，采用冲击回波法，对养护龄期分别为7d、14d、28d 的试验剪力墙进行监测，获取混凝土结构内部应力波的传播波速。该试验项目中冬季施工混凝土设计强度为C40，常温施工混凝土设计强度为C30，混凝土剪力墙为L 型，墙体厚度为20cm、高度为160cm。

表1 常温施工混凝土剪力墙抗压强度

3.1 计算原理

对不同养护方式下不同龄期的混凝土剪力墙应力波波速值进行测试，按照如下公式测算不同龄期时混凝土剪力墙抗压强度数值。

y=0.13182×1.00144x

式中：y—应力波波速推算混凝土强度；

x—混凝土内部应力波波速。

3.2 检测方案

本次检测设置了6 组混凝土剪力墙，在达到测试龄期后实施冲击回波法无损检测，测算结构内部应力波传播速度，按照上述公式计算得出混凝土抗压强度。然后在混凝土内取芯，在实验室内测试实际抗压强度，对两项数值进行比较分析。

对已达测试龄期的混凝土剪力墙的冲击回波法测试区进行划分，每个剪力墙测量设置8 个测区，共计16；取每个测区波速值平均值，剔除波速异常值后计算出平均值。

3.3 测试结果

3.3.1 冬季施工混凝土强度测试结果

经检测可知在混凝土冬季施工中，达到7d 养护龄期后波速法推算所得强度值与取芯强度偏差为15%。随着混凝土结构强度的不断提高，波速法推算得出的抗压强度值与取芯强度值差异越小。由混凝土剪力墙14d 波速推算强度与取芯强度可知，波速法推算所得混凝土强度与取芯强度偏移率小于10%。6 组试验墙体波速法推算强度值平均偏移率为6.3%，与7d 龄期试验结果相较更小。由此得出结论：混凝土强度越高，波速值测算混凝土强度准确率越高。

混凝土剪力墙达28d 标准养护龄期后，对波速推算强度与取芯强度数据进行比较可知，波速法推算强度可基本反馈混凝土抗压强度实际水平。该龄期下波速法推算混凝土抗压强度值与取芯强度值相较，平均偏移率为1.6%。随着养护时间的延长，波速法推算混凝土强度与取芯强度值偏移率趋于稳定。常温施工条件下混凝土养护龄期达28d，则二者误差小于5%，由此确定无损检测结果准确。

对冬季施工中三个龄期下混凝土剪力墙对波速推算抗压强度数值与实际取芯抗压强度数值进行比较分析发现，随着养护时间的增加，混凝土结构强度增长速率较慢，波速法推算结果也会受经强度增长的影响，当混凝土强度值低于设计值，则波速法推算结果误差较大。随着养护龄期的增长，混凝土抗压强度稳定，则冲击回波法检测所得抗压强度数据较为准确。由此判断冲击回波法检测冬季施工混凝土结构抗压强度应在养护龄期达28d 后实施。

3.3.2 常温施工混凝土强度测试结果

与上述检测方案相同，结果如表1。常温施工条件下，混凝土早期强度增长速率快，由检测结果可知试验剪力墙取芯强度在达7d 后期抗压强度值接近设计强度值。

4 结语

综上所述，在混凝土结构工程质量检测中应用无损检测技术可准确测量结构强度、质量缺陷等，有效解决传统检测工作存在的误差大、受限多等问题，促进检测工作的规范化发展。需注意的是，在实际检测时需根据实际情况合理选择无损检测技术，确保检测结果全面、客观。