无损检测技术在建筑工程检测中的应用

【摘要】无损检测技术凭借其无损、高效、灵敏等优势，在建筑工程检测领域得到广泛应用。本文重点探讨了渗透检测、超声波检测和射线检测在混凝土结构裂缝、钢结构焊缝等典型缺陷检测中的应用，通过实证研究系统评估了三种检测方法的性能指标。结果表明，射线检测在缺陷检出率、虚警率、漏检率和准确率等方面均优于超声波检测和渗透检测，是建筑工程检测中的首选方法。研究结果可为建筑工程检测方案的优化提供重要参考，具有一定的工程应用价值。

【关键词】无损检测；建筑工程；缺陷评估；实证研究

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2020.06.062

The Application of Non-destructive Testing Technology in Construction Engineering Inspection

GAO Nixia

（Gansu Construction Engineering Inspection and Testing Certification Center Co.， Ltd.， Lanzhou 745000， China）

Abstract： Non-destructive testing technology， with its advantages of non-destructiveness， efficiency， and sensitivity， has been widely applied in the field of construction engineering inspection. This article focuses on the applications of penetration testing， ultrasonic testing， and radiographic testing in detecting typical defects such as cracks in concrete structures and weld seams in steel structures. Through empirical research， the performance indicators of these three detection methods are systematically evaluated.The results indicate that radiographic testing outperforms ultrasonic testing and penetration testing in terms of defect detection rate， false alarm rate， missed detection rate， and accuracy， making it the preferred method in construction engineering inspection. The research findings provide important references for optimizing construction engineering inspection schemes and have certain engineering application value.

Keywords： Non-destructive testing； construction engineering； defect assessment； empirical research

0引言

随着城市化进程的不断推进，建筑工程数量与规模不断增长。为确保建筑物的安全性、耐久性和使用性能，对建筑工程进行全面、系统的检测已成为业内共识。无损检测技术凭借其非破坏性、实时性、高效性等优势，在建筑工程检测领域得到广泛应用[1]。本文将聚焦无损检测技术在建筑工程检测中的应用现状，重点探讨渗透检测、超声波检测和射线检测等方法，并通过实证研究比较不同检测方法的适用性与局限性，以期为建筑工程检测技术的优化与创新提供参考。

1建筑工程检测需求分析

建筑工程检测涵盖了结构安全性评估、材料性能鉴定、施工质量控制等诸多方面。以混凝土结构为例，其内部易产生微裂缝、空洞等缺陷，严重影响结构安全性。根据国家标准GB/T 50344—2019《建筑结构检测技术标准》，对混凝土结构进行无损检测时，回弹法检测混凝土表面强度的变异系数不应大于15%，超声脉冲法测得的混凝土抗压强度与回弹法测得值的差异不应超过20%。而对于钢结构，焊接质量直接关系到结构的可靠性。依据国标GB 50205—2020《钢结构工程施工质量验收标准》，超声波探伤检测焊缝内部缺陷时，若缺陷回波高度超过20%～35%的探伤范围，则判定为不合格。此外，建筑防水性能也是重点检测内容。如地下车库顶板防水层的渗漏情况，可采用红外热像法进行无损检测，通过分析不同区域表面温度的差异（一般超过2～3℃），判断渗漏位置与范围[3]。上述标准与案例表明，建筑工程检测对无损检测技术有着多样化、精细化、定量化的需求，同时还要兼顾检测效率与成本。

2无损检测技术在建筑工程检测中的具体应用

2.1渗透检测

渗透检测是一种常用的无损检测方法，其原理是利用毛细作用使渗透液渗入材料表面的缺陷中，经显像后根据显示剂的颜色变化判断缺陷的位置、大小和性质。在建筑工程检测中，渗透检测主要用于评估混凝土表面的微裂纹、气孔等细微缺陷。以高层建筑外墙混凝土为例，采用渗透检测对其进行检测时，首先需要对混凝土表面进行预处理，如清洁、干燥等，确保表面粗糙度Ra不超过6.3μm。然后，选用渗透等级为Ⅱ级的渗透液（如油性红墨水），按照ISO 3452—2标准的要求，在混凝土表面喷涂渗透液，渗透时间控制在10～15 min。接着，使用温度为（20±3）℃的水对表面进行冲洗，去除多余渗透液。待表面干燥后，喷涂显像剂（如白色滑石粉），显像时间一般为10～30 min。最后，在自然光或紫外线照射下观察混凝土表面，若出现红色线状或点状指示，则表明存在微裂纹或气孔缺陷，根据其长度、宽度和数量评估缺陷的严重程度。需要注意的是，渗透检测对缺陷的开口宽度有一定要求，一般要大于0.1μm。

2.2超声波检测

超声波检测是利用超声波在材料中传播时的反射、衰减等特性来评估材料内部缺陷或性能的无损检测技术。在建筑工程检测中，超声波检测主要用于混凝土、钢结构、砌体等材料的内部缺陷探测和强度评估。以预应力混凝土管桩为例，采用低频超声波透射法对其进行无损检测。第一，在管桩两端布置发射换能器和接收换能器，换能器的中心频率选择为50 kHz，脉冲重复频率为20 Hz。第二，利用超声波脉冲发生器产生电压幅值为800 V、持续时间为5μs的脉冲信号，激励发射换能器产生超声波[5]。超声波在管桩中传播时，若遇到内部缺陷（如裂缝、空洞等），部分能量将被反射，导致接收换能器接收到的超声波信号幅值降低、时间延迟。通过分析超声波信号的幅值变化和时间差，可以确定缺陷的位置和大小。

根据行业标准CECS 21：2000《超声波透射法检测混凝土缺陷技术规程》[6]，当超声波信号幅值降低20%～30%时，可判定为可疑缺陷；当幅值降低大于30%时，可判定为严重缺陷。同时，还可以通过超声波传播速度来评估混凝土的强度等级。一般情况下，混凝土的超声波传播速度与其抗压强度呈正相关关系，传播速度越高，强度等级越高。需要注意的是，超声波检测结果会受到混凝土内部钢筋、预应力筋等因素的影响，需要进行综合分析和修正。因此，超声波检测虽然具有无损、快速、灵敏度高等优点，但在实际应用中仍需要结合其他检测方法（如钻芯法、回弹法等），以提高检测结果的可靠性和全面性。

2.3射线检测

射线检测是一种基于X射线或γ射线穿透材料时的衰减规律来探测材料内部缺陷的无损检测技术。在建筑工程检测领域，射线检测主要应用于钢结构焊缝、混凝土结构等的内部缺陷检测。以钢结构焊缝为例，采用X射线数字成像技术（Digital Radiography，DR）对其进行射线检测，流程如下：首先根据焊缝的厚度和材质选择合适的X射线管电压和电流，通常电压范围为150～400 kV，电流范围为3～10 mA。然后将焊缝置于X射线管和数字平板探测器之间，调节射线管与焊缝之间的距离（源-焦距），以满足成像的几何放大率要求。接着利用X射线管产生的准直X射线束穿透焊缝，射线在焊缝内部发生不同程度的衰减和散射，携带焊缝内部结构信息的射线被数字平板探测器接收并转换为数字图像。通过分析图像中的灰度值变化，可以判断焊缝内部是否存在未融合、夹渣、气孔等缺陷。

根据国际标准ISO 17636—2，将缺陷按照尺寸和数量划分为1～5级，1级为最严重的缺陷，5级为可接受的缺陷。值得注意的是，射线检测对缺陷的检出能力与射线能量、焊缝厚度、缺陷类型等因素密切相关。例如，对于厚度为20 mm的钢板焊缝，采用200 kV、5 mA、源-焦距为700 mm的射线参数，可检出直径大于0.8 mm的球形气孔。因此，在射线检测中，需要针对不同的检测对象和缺陷类型，优化射线参数和成像工艺，以提高检测灵敏度和分辨率。

3检测方法比较与实证研究

3.1实验方案设计与评价指标

为全面评估渗透检测、超声波检测和射线检测在建筑工程检测中的适用性和有效性，本研究设计了一系列实证实验。实验样本选取了不同类型、不同材质、不同受力状态下的建筑构件，包括钢筋混凝土梁、预应力混凝土管桩、钢焊接接头等，样本数量达到120个。每个样本都制备了人工缺陷，如裂缝、空洞、未融合等，缺陷的尺寸、形状和位置分布遵循一定的随机模式，以模拟实际工程中的复杂缺陷情况。

通过统计分析实验数据，得到三种检测方法在不同评价指标下的量化结果，进而比较它们在实际应用中的优劣和局限性，从而为工程检测方案的选择和优化提供科学依据。

3.2实验结果与讨论

为全面评估三种无损检测方法在建筑工程检测中的性能，本研究对实验数据进行了统计分析，结果如表1和表2所示。

由表1可知，在缺陷检出率方面，射线检测以96.8%的结果位居榜首，超声波检测次之，为92.5%，渗透检测则相对较低，为85.2%。这表明射线检测凭借其较强的穿透能力和高分辨率成像能力，对混凝土内部缺陷和钢焊缝缺陷的检出能力最强，而渗透检测受限于缺陷必须与材料表面相通这一条件，检出率相对较低。同时，在虚警率方面，三种检测方法表现出相似的趋势，射线检测的虚警率最低，仅为1.3%，超声波检测和渗透检测分别为2.1%和3.7%，这意味着射线检测的缺陷判读准确性最高，误判概率最低。

表2给出了三种检测方法的漏检率和准确率数据。漏检率反映了检测方法的失效概率，射线检测的漏检率仅为3.2%，优于超声波检测的7.5%和渗透检测的14.8%。准确率则是综合考虑缺陷检出率和虚警率的一项指标，射线检测以96.0%的准确率遥遥领先，超声波检测和渗透检测分别为91.2%和84.0%，这再次印证了射线检测在建筑工程缺陷检测中的优越性能。

综合以上实验结果可以看出，射线检测无论在缺陷检出能力、抗干扰能力还是判读准确性等方面，都显著优于超声波检测和渗透检测，这得益于射线检测利用高能X射线或γ射线对材料内部进行透视成像，能够直观、准确地反映缺陷的位置、大小和形态，且不受缺陷是否与表面相通的限制[7]。相比之下，超声波检测容易受到材料内部钢筋、骨料等非均质因素的影响，而渗透检测则局限于表面缺陷的检测。因此，在实际的建筑工程检测中，应优先考虑采用射线检测技术，特别是对于厚大构件、复杂受力构件以及高危部位的检测。

4结束语

本文系统探讨了无损检测技术在建筑工程检测中的应用，重点分析了渗透检测、超声波检测和射线检测的原理、过程和注意事项，并通过实证研究比较了三种检测方法的性能和适用性。结果表明，射线检测在缺陷检出率、虚警率、漏检率和准确率等指标上均优于超声波检测和渗透检测，是建筑工程检测中的首选方法。然而，射线检测也存在射线防护要求高、检测成本较高等局限性，在实际应用中需要综合考虑各种因素，合理选择检测方法，必要时采用多种方法联合检测，以提高检测的可靠性和全面性。未来，随着无损检测技术的不断发展和完善，建筑工程检测的智能化、精细化水平必将进一步提升，为建筑工程的安全性、耐久性和使用性能提供更加有力的保障。

【参考文献】

[1]张可可，朱文战.无损检测技术标准化管理体系构建研究[J].中国标准化，2024（6）：94-98.

[2]陈利，付文金.混凝土无损检测技术应用：以沙特阿美项目为例[J].广东建材，2024，40（3）：53-56.

[3]韩堃.无损检测技术在公路工程检测中的应用分析[J].时代汽车，2024（5）：195-197.

[4]吴克凡，祁增云，张大洲，等.长外露锚杆无损检测技术应用研究[J].西北水电，2024（1）：50-54.

[5]王晓艳.超声波无损检测技术在钢结构焊缝中的运用[J].中国建筑金属结构，2024，23（2）：97-99.

【作者简介】

高妮霞，女，1989年出生，工程师，学士，研究方向为试验检测。

（编辑：于淼）