無損檢測(cè)在土木工程中的應(yīng)用

1、    無損檢測(cè)在土木工程中的應(yīng)用    姚亦航摘 要：本文介紹了無損檢測(cè)的基本內(nèi)涵，并列舉了常見的幾種無損檢測(cè)的基本方法，包括回彈法、超聲波檢測(cè)法、聲發(fā)射法、聲振檢測(cè)法和紅外線成像檢測(cè)法，對(duì)于研究土木工程中的無損檢測(cè)有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：無損檢測(cè)；土木工程；應(yīng)用研究對(duì)于土木工程來說，為了確定材料的性能參數(shù)和使用狀態(tài)，經(jīng)常需要進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)，因?yàn)殡S著使用時(shí)間的推進(jìn)，材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化，并且安全系數(shù)逐漸降低，因此進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)是十分重要和必要的。但是很多檢測(cè)都具有一定的破壞性和干擾性，對(duì)結(jié)構(gòu)和建筑產(chǎn)生不利的影響，也會(huì)大大影響今后的使用，無損檢測(cè)由

2、于其極低的影響較為土木工程領(lǐng)域青睞，無損檢測(cè)主要依靠的是物理學(xué)原理，由于原理的不同，目前正在應(yīng)用的無損檢測(cè)方法有很多，本文針對(duì)這些檢測(cè)方法的原理和檢測(cè)特點(diǎn)、適用條件及使用的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，根據(jù)目前的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)各種方法的應(yīng)用前景進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期對(duì)同行業(yè)的相關(guān)檢測(cè)提供一定的參考和借鑒。1 引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的持續(xù)推進(jìn)并在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜也越來越具有挑戰(zhàn)性。其安全性就變得非常重要，一方面可以保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，還能夠延長(zhǎng)建筑的使用壽命，相應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召，環(huán)保節(jié)約。因此相應(yīng)的監(jiān)督管理部門需要定期組織或委派相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行建筑性能和參數(shù)的鑒定，及時(shí)排除不安全的

3、因素，并預(yù)估建筑的剩余使用壽命，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)來說，任何具有破壞性質(zhì)的檢測(cè)都是不允許的，這也是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的最大區(qū)別。因?yàn)閷?duì)于即將驗(yàn)收的和正在使用的建筑來說，外界的破壞應(yīng)該是嚴(yán)格禁止的。因此無損檢測(cè)也成為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的主要方法，許多的科研和專業(yè)技術(shù)工作者也都在致力于無損檢測(cè)的研究。由于無損檢測(cè)的方法較多，缺少系統(tǒng)的總結(jié)和理論上的分析，本文針對(duì)這一空缺進(jìn)行相關(guān)的補(bǔ)充，以期促進(jìn)無損檢測(cè)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。2 無損檢測(cè)無損檢測(cè)顧名思義就是在沒有破壞和損傷的情況下對(duì)關(guān)注的對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)對(duì)象主要是建筑結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括其力學(xué)性能、耐久性和相關(guān)的生命參數(shù)，根據(jù)檢測(cè)出來的數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)的分

4、析方法，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的生命狀況和質(zhì)量狀態(tài)給出合理的評(píng)價(jià)。無損檢測(cè)的方法非常多，從物理學(xué)、到化學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)等，其發(fā)展也是經(jīng)歷了很長(zhǎng)的時(shí)間，大致可以分為以下三個(gè)階段：從最開始關(guān)注材料的承載力狀態(tài)發(fā)展起來的無損檢測(cè)；再到對(duì)材料和產(chǎn)品參數(shù)進(jìn)行測(cè)定的無損檢測(cè)；最后就是對(duì)檢測(cè)對(duì)象全生命周期的生命狀態(tài)評(píng)價(jià)。但是無損檢測(cè)必須具備很高的可信性，因此在正式推廣前，還需要對(duì)無損檢測(cè)方法的正確性進(jìn)行評(píng)價(jià)，也就是建立無損檢測(cè)結(jié)果和破壞檢測(cè)之間的對(duì)比，隨后來驗(yàn)證無損檢測(cè)給出的評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性，這個(gè)是必須進(jìn)行的程序，如果不進(jìn)行這樣的對(duì)比就無法確定該檢測(cè)方法是否科學(xué)，對(duì)其給出的評(píng)價(jià)結(jié)果也就不具備任何的意義，自然也無法在評(píng)估中予

5、以采用。因?yàn)榧词故亲鲞^這樣的對(duì)比校正，也不能保證無損檢測(cè)結(jié)果的可靠性和精度，但是這一個(gè)方法可以通過采用多種無損檢測(cè)的方法來彌補(bǔ)，換言之就是對(duì)于同一個(gè)檢測(cè)對(duì)象采用多種可靠的無損檢測(cè)方法，提煉出他們的共性結(jié)論，并且根據(jù)各自的檢測(cè)特點(diǎn)分析差異產(chǎn)生的原因，保證相互之間的包容性和可檢驗(yàn)性。因此提高無損檢測(cè)方法的可靠性與精度一共有兩種方法，一種方法是與破壞性檢測(cè)進(jìn)行對(duì)比，在實(shí)驗(yàn)中修正方法的可信性，另外一種是綜合采用多種檢測(cè)方法并給出綜合的評(píng)價(jià)結(jié)論。并且我國(guó)也制定了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這樣在檢測(cè)的時(shí)候就能有據(jù)可循。3 常用的無損檢測(cè)技術(shù)3.1回彈法回彈法主要是通過測(cè)定結(jié)構(gòu)表面的硬度，并根據(jù)材料的硬度和強(qiáng)度之間

6、的關(guān)系推測(cè)其抗壓強(qiáng)度，該方法最開始起源于瑞士，并且經(jīng)過英國(guó)科學(xué)家kolek的試驗(yàn)論證。目前借用壓痕與強(qiáng)度關(guān)系的擬合曲線，并且我國(guó)目前已經(jīng)形成了成熟的技術(shù)規(guī)范，該技術(shù)規(guī)范一方面進(jìn)行了比較全面的理論技術(shù)研究，另外一方面在試驗(yàn)中對(duì)缺少的數(shù)據(jù)也進(jìn)行了補(bǔ)充。該種方法的檢測(cè)設(shè)備不復(fù)雜，測(cè)試的原理比較容易理解，技術(shù)人員也會(huì)比較快地掌握測(cè)試的方法，因此從整個(gè)測(cè)試周期來看，所耗費(fèi)的人力物力都是較少的，主要應(yīng)用在混凝土的強(qiáng)度測(cè)試中。3.2超聲波檢測(cè)法由于波在介質(zhì)中可以傳播，借助波的該特點(diǎn)的廣泛性可以進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，超聲波檢測(cè)方法起源于上個(gè)世紀(jì)，并且在中期已經(jīng)開始了超聲波檢測(cè)的應(yīng)用，我國(guó)也是從該時(shí)期開始在土木工程領(lǐng)

7、域引進(jìn)了超聲波檢測(cè)。根據(jù)超聲波傳播會(huì)隨著介質(zhì)對(duì)其進(jìn)行耗散而逐漸減弱的特點(diǎn)，并且減弱是有一定規(guī)律的，與介質(zhì)組成結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系，這個(gè)指的是能量的耗散。同時(shí)速度也可以作為檢測(cè)評(píng)價(jià)的一個(gè)指標(biāo)，其和強(qiáng)度、密度等物理參數(shù)都有很大的關(guān)系。但是超聲波的使用也是有著它的局限性的，因此有必要針對(duì)超聲波傳播過程與信息獲取搜集的過程進(jìn)行一定的優(yōu)化和研究。目前超聲波在我國(guó)土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用也已經(jīng)逐漸趨于成熟，并且有相應(yīng)的規(guī)定作為保障。3.3聲發(fā)射法建筑結(jié)構(gòu)在自身的缺陷處受到外界的擾動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，聲發(fā)射法就是根據(jù)該特點(diǎn)而衍生而來的檢測(cè)方法。因?yàn)樵谌毕萏幫鶗?huì)產(chǎn)生一定的塑性變形，伴隨的是變形能的產(chǎn)生，再根據(jù)

8、聲波的傳播特點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)結(jié)構(gòu)受力薄弱處的一個(gè)初步預(yù)判，對(duì)其產(chǎn)生的部位、缺陷的大小和形成的時(shí)間也都能給出比較詳細(xì)的分析結(jié)果。該檢測(cè)方法也是在上個(gè)世紀(jì)50年代發(fā)展起來的。該檢測(cè)方法目前已經(jīng)隨著科技的發(fā)展得到了補(bǔ)充和完善、數(shù)字化和多通道等技術(shù)也已經(jīng)進(jìn)行了應(yīng)用。但是對(duì)于混合建筑材料來說，其應(yīng)用還存在一定的困難，因?yàn)樗麄兊暮芏辔锢硇阅芎吐暡▊鞑C(jī)制還不得而知，需要進(jìn)行進(jìn)一步地研究。3.4聲振檢測(cè)法聲振檢測(cè)法主要是利用聲音激起檢測(cè)對(duì)象的振動(dòng)，并根據(jù)振動(dòng)和力學(xué)性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)激勵(lì)方法的不同可以分為聲波反射法和沖擊回波法。聲波反射法也有很多的分類，但是最常見的是單點(diǎn)激振單點(diǎn)測(cè)量的方

9、法，該方法的適用范圍較窄，并且處理數(shù)據(jù)的難度大。沖擊回波法較應(yīng)用較多，不僅能夠探測(cè)缺陷的產(chǎn)生位置還能測(cè)量其他如保護(hù)層厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。3.5紅外線成像檢測(cè)法紅外線成像檢測(cè)法起源于上世紀(jì)60年代美國(guó)對(duì)紅外線成像技術(shù)的應(yīng)用，并且隨著科研人員在土木工程領(lǐng)域的引進(jìn)進(jìn)而在該領(lǐng)域推廣起來。由于結(jié)構(gòu)的位置能夠輻射出不同的紅外線，根據(jù)紅外線分布的不同，技術(shù)人員就能夠得到一系列有用的信息。該方法可以獲得較為直觀的材料狀態(tài)，并且測(cè)量的范圍也較廣，自動(dòng)化程度較高。4結(jié)語綜上所述，土木工程中可以應(yīng)用的無損檢測(cè)方法諸多，并且各自都有一定的適用條件和限制條件，一定要根據(jù)物理環(huán)境的不同，場(chǎng)地條件的限制和材料的性能綜合地進(jìn)行選擇。對(duì)于檢測(cè)結(jié)果，要全方面的進(jìn)行分析，抓住主要研究的問題，對(duì)于次要的問題可以進(jìn)行一定地忽略，但是檢測(cè)結(jié)果并不能完全評(píng)價(jià)建筑結(jié)構(gòu)的生命狀態(tài)，可以將其作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的一部分，最終的評(píng)定結(jié)果還要結(jié)合其他的合理依據(jù)。土木工程領(lǐng)域和建筑行業(yè)的發(fā)展對(duì)材料的使用、施工的工藝和工法提出了更高的要求，無損檢測(cè)也必須進(jìn)行創(chuàng)新和完善，可以從以下幾個(gè)方面著手：一定要和當(dāng)前的發(fā)展形式相互適應(yīng)，不能因循守舊；要積極響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展，盡可能地做到節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境；檢測(cè)儀器的精度要適當(dāng)?shù)靥岣撸⑶冶ＷC檢測(cè)結(jié)果可靠度；對(duì)于檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠科學(xué)的自動(dòng)處理