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透过现象看本质—混凝土质量缺陷及常用检测方法

2017-09-01 09:11:17 结构检测中心 阅读

透过现象看本质—混凝土质量缺陷及常用检测方法

商品混凝土是现代工程结构主要材料,我国每年商品混凝土用量约10亿m3,可以预见,商品混凝土仍将是我国在今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料。商品混凝土本身是一种多相(含气体、液体、固体)、多孔体(包括胶泥孔、层间孔、毛细孔、气泡孔、裂缝等)存在内部原生缺陷的不均匀不连续体,另外,由于生产中所有的原材料质量波动、计量误差、拌合不充分引起的分层离析、泌水、干涩、板结等和易性不良特征和施工中模板、钢筋制安偏差、入仓、振捣、成型、养护不到位等人为施工操作不当,都可以造成商品混凝土质量缺陷产生。现今检测混凝土内部质量缺陷的主要方法有以下几种:

1 雷达法

雷达法多采用1GHz 及以上的电磁波,可探测结构及构件混凝土中钢筋的位置、保护层的厚度以及孔洞、酥松层、裂缝等缺陷。它首先向混凝土发射电磁波,当遇到电磁性质不同的缺陷或钢筋时,将产生反射电磁波,接收此反射电磁波可得到波形图,据此波形图可得知混凝土内部缺陷的状况及钢筋的位置等。雷达法主要是根据混凝土内部介质之间电磁性质的差异来工作的,差异越大,反射波信号越强。 雷达法检测混凝土其探测深度较浅,一般为20 cm 以内,探地雷达使用较低频率电磁波,探测深度可稍大些。此外,该法受钢筋低阻屏蔽作用影响较大,且仪器本身价格昂贵,故实际工程上应用的并不多。

2 冲击回波法

冲击回波法是用钢珠冲击结构混凝土的表面,从而在混凝土内产生应力波,当该应力波在混凝土内遇到波阻抗差异界面即混凝土内部缺陷或混凝土底面时,将产生反射波,接收这种反射波并进行快速傅里叶变换(FFT)可得到其频谱图,频谱图上突出的峰值就是应力波在混凝土内部缺陷或混凝土底面的反射形成的,根据其峰值频率可计算出混凝土缺陷的位置或混凝土的厚度。由于该法采用单面测试,特别适合于只有一个测试面如路面、护坡、底板、跑道等混凝土的检测。

3 红外成像法

自然界中任何高于绝对零度(-273℃)的物体都是红外线的辐射源,它们都向外界不断地辐射出红外线。红外线是介于可见光与微波之间的电磁波, 其波长为0.76~1000 μm 频率为4×1014~3×1011 Hz 混凝土红外线无损检测是通过测量混凝土的热量及热流来判断其质量的一种方法。当混凝土内部存在某种缺陷时,将改变混凝土的热传导,使混凝土表面的温度场分布产生异常,用红外成像仪测出表示这种异常的热像图,由热像图中异常的特征可判断出混凝土缺陷的类型及位置特征等。这种方法属非接触无损检测方法,可对检测物进行上下、左右的连续扫测,且白天、黑夜均可进行,可检测的温度为-50~2000℃,分辨率可达0.1~0.02℃,是一种检测精度较高、使用较方便的无损检测方法,并具有快速、直观、适合大面积扫测的特点,可用于检测混凝土遭受冻害或火灾等损伤的程度以及建筑物墙体的剥离、渗漏等。

4 超声波CT

超声波具有穿透能力强,检测设备简单,操作方便等优点,特别适合于对混凝土的检测,尤其适合对大体积混凝土如大坝、桥墩、承台及混凝土灌注桩的检测。常规的超声波对测法及斜测法[4]可检测混凝土内部的缺陷,但这需要操作人员具有一定的工作经验,且检测精度也不够高,仅能得到某些测线上而非全断面的混凝土质量信息。 将计算机层析成像( Computerized Tomography,简称CT)技术用于混凝土超声波检测,即为混凝土超声波层析成像检测方法。 该方法首先将待检测混凝土断面剖分为诸多矩形单元,然后从不同方向对每一单元进行多次超声波射线扫描,即由来自不同方向的多条射线穿过一个单元,用所测超声波走时数据进行计算成像,其成像结果可精确、直观表示出整个测试断面上混凝土的缺陷及质量信息,使检测精度大为提高。

 

 


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