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土木工程无损检测技术研究

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  • 更新时间2022-08-03
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摘    要:

无损检测是一种测量材料物理性质和化学性质的测试方法。如今,无损检测技术在建筑行业的应用越来越广泛,其不仅能够对工程质量、施工进度和管理水平进行有效控制,还可以提高建筑工程整体的安全性能。本文主要分析了土木工程中常见的无损检测技术,以及无损检测技术在土木工程中的应用情况,以期为相关工作人员提供借鉴。



关键词:土木工程;无损检测;工程质量,


RESEARCH ON NONDESTRUCTIVE TESTING TECHNOLOGY OF CIVIL ENGINEERING

Liang Rong


Abstract:

Nondestructive testing is a test method for measuring the physical and chemical properties of materials. Nowadays, nondestructive testing technology is more and more widely used in the construction industry. It can not only effectively control the engineering quality, construction progress and management level, but also improve the overall safety performance of construction projects. This paper mainly analyzes the common nondestructive testing technology in civil engineering, and the application of nondestructive testing technology in civil engineering,so as to provide reference for relevant staff.


Keyword:

Civil engineering; nondestructive testing; construction quality;


无损检测即非破坏性检测,就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下,为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学信息所采用的检查方法。无损检测技术的准确率非常高。在土木工程中,施工人员应用无损检测技术,能够检测出工程中存在的裂缝、凹陷等问题,进而提高工程建设质量,降低工程事故发生的概率。在我国,无损检测技术的应用领域较为广泛,比如桥梁设计、地基基础工程施工、地下空间建造及管线铺设等方面一般都会用到无损检测技术。


1 无损检测技术的发展历程

改革开放以后,随着社会的不断发展,我国无损检测行业进入了一个飞速发展的阶段。在此期间,中国土木工程协会混凝土和预应力混凝土分会土木结构无损测试委员会的工作表现卓著。在该委员会的组织和支持下,国内先后举行了6次学术交流、专题研讨会和国际交流,推进了无损检测技术有关标准的制定,使得我国无损检测技术在科研和应用方面达到了世界领先水平。


自20世纪80年代起,我国研究人员经过一系列的技术合作和技术攻关,开发了多种无损检测方法,如超声检测技术、电化学检测法、超声回弹法等。这对无损检测技术在工程上的应用起到了很大的推动作用。


目前,我国大部分二级及以上的检测实验室均已具备提供无损检测服务的必备条件。我国无损检测技术已经趋于成熟,并被广泛应用于土木工程施工中。


2 土木工程中常见结构的无损检测技术

2.1 混凝土超声检测技术

在土木工程施工过程中,受到各种因素的影响,混凝土内部裂缝问题时有发生。针对该问题,检测人员可以利用超声波对混凝土进行检测。混凝土超声检测目前主要采用的是“穿透法”,即用发射换能器重复发射超声脉冲波,让超声波在混凝土中传播,然后由接收换能器接收反射波。检测人员将接收到的超声波转化为电信号,再经超声仪将其放大并显示在示波屏上,实现对超声信号相关参数的分析,从而推断混凝土内部结构及其组成情况,进而有效检测出裂缝所在的位置、形状及大小。在检测过程中,检测人员还应对裂缝深度、损伤等进行全面分析,以便更好地了解混凝土出现裂缝的具体原因。


2.2 桩基础质量无损检测技术

在土木工程中,工程桩施工多在地下进行。由于地下的地质构造比较复杂,所以施工工艺和人工因素等都会对施工质量造成较大的影响,而且后期不易维护,夹渣、蜂窝、夹泥等问题也时常发生。对于桩基础质量检测,检测人员常采用超声检测技术、低应变检测法、高应变检测法来进行检测。


超声检测技术主要是依靠换能器(包括发射换能器和接收换能器)对桩基的检测数据进行分析,进而判断桩基内部是否存在缺陷。如果检测到的应力波波形和峰值是变化的,就证明桩基中存在缺陷。


低应变检测法的基本工作原理是桩顶受到冲击后,桩身和桩底会震动,进而从桩底向桩身产生应力波;当反射波传递回桩顶的时候,桩顶所安装的传感器会接收信号,然后产生动态波形;检测人员根据这个反射波的波形,进而可以有效判断出桩基质量。


高应变检测法是利用动测法来判断桩基的最大承载能力,进而检测桩基是否存在缺陷。该方法的应用前提是桩底土已出现塑性变形,这样在桩基受到打击之后,桩顶的荷载将发生一定程度的位移。高应变检测法就是利用这一特点,对桩顶施加重击,进而使桩身下部同时受到影响,导致桩基和土壤之间产生位移,以此来判断桩基的承载能力是否能够满足要求。


2.3 钢筋检测技术

钢筋强度是决定建筑工程结构承载力的核心因素,其强度指标主要分为屈服强度和抗拉强度两类。钢筋数量、直径、排列等能否达到设计要求,是决定工程质量的关键。目前,钢筋的绑扎和腐蚀状况等都是工程质量验收的重要内容。为了能更好地了解钢筋的具体状况,检测人员往往会采用电磁感应、电化学检测等手段对钢筋进行检测。


电磁感应是一种物理检测法,检测人员通过物理方法可以确定钢筋锈蚀时的电阻、电磁等各种物理变化,从而反映钢筋的锈蚀状况。该方法操作简便,不受周围环境的影响。


电化学检测法是根据恒电量法和交流阻抗法等来进行检测的,具有检测速度快、可操作性强、测量数据真实可靠等优点。


2.4 回弹法检测技术

利用回弹仪(一种直射锤击式仪器)检测普通混凝土结构构件抗压强度的方法简称回弹法。技术人员利用回弹仪的弹击杆(传力杆)来弹击混凝土表面,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,推定混凝土强度。回弹法具有设备简单、操作方便、测试迅速、检测费用低廉、不破坏混凝土的正常使用等优点,因此它也是土木工程中常用的一种无损检测方法。在使用回弹法的过程中,技术人员需要注意以下方面,以确保最终测试结果的精确度:清洁被测混凝土结构表面;事先决定有关被测结构的位置、范围等;在进行回弹量的计算时,应剔除最大值和最小值,并求得余下数值的平均值;在实验期间,必须保持实验的垂直度和压力的一致性,以免造成混凝土结构的损伤。


3 无损检测技术在土木工程中的具体应用

3.1 公路工程中的无损检测技术应用

在公路工程施工过程中,压实地基、浇筑水泥混凝土或沥青混凝土等施工环节,都要经过严格的检验,以避免后期道路凹陷、裂缝、积水、地基松动等问题。在公路工程检测中,检测人员可采用瞬态瑞利面波频谱分析法,对路面结构各分层介质厚度、刚度、强度及最大抗剪强度进行测量;利用瞬态冲击频谱分析法,对地基的压实度进行快速判定;采用激光技术对道路的弯曲率和平坦度进行测量;采用射线法对地基的致密性和水分进行测量;利用雷达检测法对路面、路基分层厚度及路面内部缺陷进行分析和检测。


3.2 隧道工程中的无损检测技术应用

隧道工程构造比较特殊,在隧道施工过程中,检测人员更要做好检测工作,尤其是必须对岩体的变形情况及结构质量进行检测,以确保隧道工程的安全性和施工质量。在隧道工程中,常用的无损检测方法和测试项目有:采用声波探测、电法勘探、电磁波探测等手段,评价围岩特性(围岩松弛带、围岩分类指标);对隧道支护工程进行质量检验,利用声波技术对围岩灌浆进行检测,检测灌浆后围岩的强度及完整性;对隧道衬砌厚度、混凝土质量等采用雷达、超声等多种检测手段来进行质量检测。


3.3 桥梁工程中的无损检测技术应用

桥梁工程施工的重点是要保证桥梁具有适用性、安全性和耐用性。在桥梁完工后,施工人员必须对其进行定期的检查和保养。桥梁上部结构的无损检测包括钢桥、缆索构造、预应力混凝土桥梁等。


钢桥:检测人员通常采用超声波、射线、磁粉、渗析等检测手段,对钢桥进行疲劳裂纹和焊接质量的检测。


缆索构造:对于以缆索或钢丝为主要承载构件的悬索桥、斜拉桥、吊杆拱桥,施工人员主要对索桥上方钢丝绳悬挂的受力、缆绳悬挂的受力,以及钢丝绳和缆绳的腐蚀或损坏情况进行检测。目前常用的检测手段有电磁探伤、超声波探伤、应力测量、声发射检测等。


预应力混凝土桥梁:钢筋混凝土结构容易存在裂纹、钢筋腐蚀等缺陷,针对这些问题,检测人员常用超声回弹法对混凝土强度进行测定;采用冲击波、雷达等方法对混凝土桥面板进行检测;采用超声检测技术对钢筋混凝土的致密性进行测试。


4 小结

近年来,我国土木工程无损检验技术的发展与应用领域在日益扩大。在土木工程中,施工人员应用无损检测技术开展作业,有助于保障各环节的施工质量。如今,随着经济的发展以及国内外技术交流的日益成熟,我国通过引进一些先进的技术和装备,极大地推动了无损检测技术的发展和完善。在未来的实践中,研究人员更要加强技术分析,进而提高我国土木工程无损检测技术水平及工程质量。


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