装配式混凝土结构质量检测技术应用现状与发展趋势分析

黄跃峰

（厦门合诚工程检测有限公司，福建 厦门 361012）

0 引言

装配式混凝土结构建筑（Precast Concrete Structures）已成为现代建筑工程的重要组成部分。为确保装配式结构建筑的施工质量及在设计寿命内能够安全可靠地运行，其施工建造全过程的质量检测至关重要，其检测技术关系到建筑行业可持续性和高质量发展的进程。本文以分析装配式混凝土结构建筑质量检测技术的应用现状为基础，展望其未来创新发展的模式，仅供交流。

1 装配式混凝土结构建筑质量检测技术

（1）超声波检测技术（Ultrasonic Testing，简称UT）已广泛应用于装配式混凝土结构的质量评估[1]。UT 通过测量声波在混凝土中的传播速度和衰减来检测内部缺陷。此外，光纤光栅传感技术（Fiber Bragg Grating，简称FBG）可实时监测结构的应变和温度，提供了对结构性能的关键信息。

（2）磁粉探伤技术（Magnetic Particle Testing，简称MPT）和涡流检测技术（Eddy Current Testing，ECT）用于检测表面和近表面缺陷，如裂纹和焊缝的质量。磁粉探伤是传统的无损探伤方法之一，其原理是利用漏磁场可以吸附磁粉这个基本原理进行探伤检测；涡流检测技术则是利用电磁感应原理，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测。

（3）红外热成像（Infrared Thermography，简IRT）被广泛用于检测混凝土结构的隐性缺陷。IRT 通过测量表面温度分布来识别异常热点，从而确定可能存在的问题区域。

总的来说，装配式混凝土结构建筑在非破坏性质量检测技术领域取得了巨大的进展，这对提高这些结构的可靠性和安全性起到了至关重要的作用。

2 装配式混凝土结构建筑检测技术应用现状

2.1 施工准备阶段的应用

装配式混凝土结构建筑的施工准备阶段，常用的检测技术有超声波检测技术（UT）、磁粉探伤技术（MPT）和红外热成像技术（IRT）。

（1）超声波检测技术（UT）的应用：在此阶段，UT技术通常采用频率为20～100kHz 的超声波脉冲，以获取最佳穿透深度和分辨率。检测过程中，超声波在混凝土中的传播速度一般应控制在2000～4000m/s，衰减系数通常不超过0.02dB/m（在1MHz下），以评估混凝土结构的完整性[2]。超声波检测设备的动态范围应在

120 dB以上，以确保捕捉微弱的信号。

（2）磁粉探伤技术（MPT）的应用：在MPT 检测中，磁场强度应调节至30～60 奥斯特（Oe），以有效显示混凝土中钢筋或金属件表面的微小缺陷。磁粉的粒径应选择在10～30μm，以保证足够的敏感度。对于不同混凝土厚度，适用的电流大小会从几百安培（A）到数千安培不等，以生成足够的磁通量。

（3）红外热成像技术（IRT）的应用：IRT 检测时，应使用具有至少640×480 像素分辨率的热像仪，温度分辨率应达到0.05℃以内，以准确识别温差。扫描过程中，设定的温差阈值应不超过0.1℃，确保能够检测到细微的温度变化。观察时间通常在夜间或温度变化较小的时段，以减少环境因素的影响。

2.2 运输期间的应用

装配式混凝土结构成品构件的运输环节也是影响结构安全与完整性的关键阶段，在此过程中常用的检测技术有超声波检测技术（UT）、磁粉探伤技术（MPT）、涡流检测技术（ECT）和红外热成像技术（IRT）。

（1）超声波检测技术（UT）：在运输期间，UT设备通常采用2.5MHz 的探头对构件进行检测，以优化对微小缺陷的检测能力[3]。实时监测中，声波的传播时间应控制在10～1000μs 之间，以评估混凝土内部的空洞和不均匀固化情况。对于特定构件的实时监测，信号增益设置应不低于60dB，以保证检测的灵敏度。

（2）磁粉探伤技术（MPT）与涡流检测技术（ECT）：MPT 在检测过程中，磁场强度通常设置在30～60 奥斯特（Oe），以便显露微小裂纹。而ECT检测时，频率范围应选择在100kHz 至2MHz，以最大化对金属配件表面和导电性变化的感应能力。在运输过程中的动态检测中，涡流检测的灵敏度参数应调至能够探测到0.5mm的表面缺陷。

（3）红外热成像技术（IRT）：对于IRT，关键参数包括热像仪的空间分辨率应至少为0.1℃，以便在运输过程中快速检测温度分布[4]。温差检测的灵敏度应设置为0.05℃，这样可以有效识别由于内部缺陷或运输过程中产生的热应力差异。热像仪的测量范围至少应为-20～150℃，以覆盖可能出现的所有环境条件。

2.3 安装阶段的应用

在装配式混凝土结构的安装阶段，超声波检测技术（UT）与光纤光栅传感技术（FBG）均有深入应用。

（1）UT 技术能详细地检测混凝土内部，例如，设定探头发送频率为2.5MHz 的超声波，这些波会穿越混凝土并在遇到内部缺陷时反射。如，内部裂缝的存在，会使得超声波在混凝土中的传播速度从约4500m/s 降到4100m/s左右。探头接收到的信号中，通过分析其时间延迟和强度衰减，可以精确判定缺陷的位置与大小，为工程团队提供更换或修复构件的依据。

（2）FBG 传感器通过测量传递过光纤的光的波长变化来感知应变与温度变化。例如，当混凝土产生0.1%的应变时，光纤中的光波长可能会变化约1.2nm。通过监测这些微小的波长变化，可以实时计算出混凝土构件的应变情况。如在安装过程中某一构件的应变值超过预定的0.2%，便需要调整或更换，以确保其长期的稳定性和安全性。

（3）通过UT 与FBG 的联合使用，可以在安装阶段就做到对构件的全面质量控制。UT提供内部缺陷的精确信息，而FBG则持续监测其在安装过程中的状态，确保每个构件都能在允许的应变和温度范围内运作，从而为整个建筑工程的成功安装和施工安全提供保障。

3 装配式混凝土结构建筑检测技术的发展方向

3.1 检测技术的集成化和智能化

装配式混凝土结构施工全过程检测是保证质量的核心，未来发展趋势将更加聚焦于技术的集成化和智能化[5]。

（1）未来的混凝土结构施工全过程检测将实现技术的无缝集成。超声波检测技术（UT）、光纤光栅传感技术（FBG）、磁粉探伤技术（MPT）、涡流检测技术（ECT）及红外热成像技术（IRT）等，将通过集成化平台共同作用，实现对混凝土结构施工全过程的精准监测。集成化平台将采用云计算和大数据技术，实时分析多维度数据，为工程团队提供实时、精准的反馈。

（2）自动化和智能化将是全过程检测的重要发展方向。例如，集成化平台将采用人工智能算法，实时分析检测数据，并与历史数据对比，自动识别可能的质量问题，并及时报警。此外，无人机和机器人技术也将被广泛应用于施工现场，它们将搭载各种检测设备，无需人工干预，自动完成混凝土结构的表面和内部检测工作。

（3）数字孪生技术将在未来的混凝土结构施工全过程检测中发挥重要作用。通过创建混凝土结构的数字模型，工程团队可以在虚拟环境中模拟和预测结构的实际行为，并与实际检测数据进行对比，实时监测和评估结构的健康状态和性能。

（4）未来的混凝土结构施工全过程检测还将更加注重环境和可持续性。检测技术将更加环保和节能，同时检测数据也将被用于评估和优化混凝土结构的环境性能和可持续性。

未来的装配式混凝土结构施工全过程检测将是一个集成、智能、自动化和可持续的系统。通过采用先进的检测技术和管理方法，工程团队将能更有效地保证混凝土结构的质量和性能，满足社会对可持续建筑的需求。

3.2 完善检测技术的应用模式

3.2.1 构建先进的智能检测系统

（1）先进传感器网络[6]。智能传感器在结构关键部位布置，监测结构变形、应力和振动。这些传感器使用物联网技术实时传输数据。

（2）机器学习和模型预测。采用机器学习算法，感器数据进行实时分析，识别潜在的结构不稳定性。建立结构模型，通过模拟分析预测结构行为。

（3）自动报警系统。一旦检测到异常，自动报警系统立即通知相关人员，同时提供紧急修复建议。

3.2.2 构建科学的检测模式

（1）构建集中性的检测技术模式。针对装配式结构构件的集中性问题，确保每个构件的正确装配[7]。其中，包含了虚拟现实模拟：在施工前，利用虚拟现实技术构建集中性模拟，模拟装配过程并检查构件之间的相互作用；AR 助手：施工人员佩戴增强现实（AR）头盔，显示虚拟现实模拟，提供装配指导，确保构件准确对接；传感器和机器视觉：采用传感器和机器视觉系统，监测装配过程，检测并纠正装配误差。

（2）构建混凝土结构装配精确度的检测模式。在施工过程中，重点关注混凝土结构的装配精确度，确保每个构件的精确性[8]。通过利用激光扫描仪检测混凝土表面的平整度和垂直度，提供高精度的数据、高精度GPS 定位，实时跟踪构件的位置和相对位置，确保精确对接、云计算数据分析，将激光扫描和GPS 数据上传到云端，使用云计算进行实时数据分析和精度评估。确保建筑结构的稳定性和安全性，为未来建筑行业的可持续发展做出贡献。

4 结束语

本文分析了装配式混凝土结构建筑质量检测技术发展现状及趋势。装配式混凝土结构建筑质量检测技术将通过检测技术的集成化和智能化以及完善检测技术应用模式，大大提升监测精度和检测质量，为更安全、更高效、可持续的装配式混凝土建筑提供质量保障，为人们提供更安全、更舒适的居住和工作环境，为环境的可持续性和资源的节约做出贡献。