钢筋混凝土构件无损检测方法及实践

钢筋混凝土构件无损检测方法及实践

沈义

黑龙江建筑职业技术学院

【摘要】在混凝土结构中，钢筋是最主要的构件之一，钢筋直接决定了结构的抗压性、抗剪性、抗震性、抗冲性和抗冲性等。对钢筋位置、钢筋直径、钢筋保护层厚度及钢筋锈蚀程度的有效检验是评价钢筋混凝土结构耐久性好坏的重要前提。对混凝土结构中的钢筋进行无损检测，是在不影响其使用性能的前提下进行物理检测方声、光、电、磁、热和射线等物理方法，通过测得的物理量与结构强度尺寸及完整性等的相关性分析达到检测的目的。本文对钢筋混凝土构件无损检测方法及实践进行研究。

关键词：建筑结构；无损检测技术；电磁感应法

1.钢筋混凝土检测的传统方法

为确保钢筋混凝土的质量，必须了解其构件的强度及内部缺陷的分布情况。钢筋混强度是指指受力达到极限时的应力值。要精确掌握这些数值，就必须对混凝土进行破坏性试验。在试验中，为了不破坏钢筋混凝土结构本身，也为准确测量结构强度，通常采用搅拌前取样的方法，制作与钢筋混凝土条件相同的标准试块。对标准试块进行检测，确定钢筋混凝土的强度。该方法虽可对以钢筋混凝土的强度进行，但受成型条件、养护条件、受力等因素的影响，混凝土试块强度与钢筋混凝土本强度可能有一定差距，影响试验的准确性。因为试块是单个的，不能完全代表整体，因此这种检测方法也存在一些缺陷。

1.钢筋混凝土主体结构检测的主要内容

2.1外观质量和尺寸偏差检验

外观质量和缺陷检测分为蜂窝状、麻点表面、空洞、夹渣、露筋、裂缝、松散区和混凝土结合面质量。这类工程可采用目测和尺度来检验：建筑结构工程的检验数量和质量检验应为全部构件。采用GB50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》进行评定。对混凝土主体结构构件的尺寸及偏差进行检测，可分为截面尺寸、标高、轴线尺寸、埋入构件位置、垂直度、表面光洁度六项。上述尺寸应以设计图中规定的尺寸为准，并确定其偏差。

2.2混凝土构件压缩强度测定法

对混凝土构件抗压强度的检测可以分为两大类：静态检测法和动态检测法。

（1）传统的静态检测方法是采用的方法。该方法的数据更加精确，但是对于大型结构，其体积更大。因为部分部件有限，无法检测到。目前的静电法主要有回弹法、岩心钻法、超声波脉冲法、雷达法、冲击回波、垂直反射、红外热成像、光度和磁探测等。

（2）动态检测方法是振动反演理论在工程中的应用。采用脉冲、振子等激励方法测量结构的频率、振型等参数，根据系统辨识理论，得到了层间刚度。其根本问题是根据结构的动态响应识别其当前状态。该方法用于识别结构模态参数(自振频率和振型)和结构物理参数(刚度)。该方法可分为正弦稳定激发法、环境激发法和局部激发法检测法。每一种检测方法都有自己的特点。检测员可根据工程情况灵活选择设备。

3.无损检测技术在钢筋混凝土检测中的应用

3.1钢筋的红外线扫描检测法

红外探测技术的原理是，在自然界中任何温度高于绝对零度的物体都会辐射红外线，而红外辐射功能率与物体表面温度有着密切的关系，表面温度场的分布直接反映出材料的热工性质、内部结构和表面状态对其热分布的影响。红外线扫描采用红外扫描仪扫描建筑物结构，通过图像分析判断建筑物内钢筋状况。为了提高扫描精度，需要使用频率高于频率的交流磁场对钢筋进行感应加热。当钢筋加热到20℃以上，显像屏幕上，钢筋位置清晰，而浅埋钢筋首先显示出来，深埋钢筋后显示出来。通过对已知钢筋直径构件的扫描对比，可以推断出已知保护层厚度的构件中钢筋是否有严重锈蚀，并可推断混凝土的保护层厚度。

红外线扫描探测法具有非接触、远距离、大扫查、结果直观等优点。这种方法定性判断更为直观，但在定量判断上有较大的误差，需要通过对比确定，而且试验过程需要高频磁场感应加热，不方便现场检测。

3.2钢筋的射线检测法

高频率光子辐射主要有两种：X射线和γ射线。它们都是高能电磁波，其主要区别在于X射线是由核外电子受到激发而产生，γ射线是核反应的产物。普通工业X射线机的X射线能级通常低于γ射线，各种无损探测的加速器产生的X射线比核衰变产生的γ射线更高。这种X射线通常被称为高能量X射线。在不破坏探测要求下，射线源对X射线的能级和穿透能力影响不大。通常γ射线的能量比便携式X射线具有更高的能量，因此能探测较厚的物体，不需要有冷却、电力等问题，因此比较适合现场监测。射线成象质量好，对光焦点小，没有辐射衰减和辐射衰减等问题，所以辐射防护措施相对简单，所以辐射防护措施更适合在实验室使用。

射线探测法通过透照法给出钢筋缺陷的直观图像，既有利于快速判断缺陷的危害性，又对修补缺陷具有重要指导意义。此外，由于钢筋移动的危险性大于混凝土的缺陷，射线照相也可以得到钢筋的实际位置图像，这对钢筋混凝土结构的性能评估具有重要意义。过去对钢筋移位，特别是深筋移位，缺乏必要的检测手段，射线照相法可进行加固，这是目前的技术空白。但射线摄影所需的辐射源较大，设备笨重，需要供电设施，同时射线发射源及检测过程中存在许多安全隐患，不适合用于现场检测。

3.3基于磁场的检测方法

当RC元件附近施加足够的磁场，混凝土中钢筋的偶极子将被磁化，并按磁力线的方向有序排列。在磁场达到一定强度后，钢筋完全磁化，即发生磁饱和。此时，磁场强度的增大不会影响钢筋的磁化。在磁场沿纵向棒材运动时，棒材在任意截面上的任何变化都会引起磁通量的变化，从而在缺陷附近形成连续的磁力线。这时，用相应的检测器来测量磁场干扰引起的电波变化。当有外场的传感器和传感器能够随部件的长度运动时，就能记录下连续信号，得到缺陷的位置和范围。通常用来分析的信号指标为电波幅度和电波峰距离，然后建立这两个指标与锈蚀数量的关系。经过室内和现场试验，并用有限元分析法对其进行了验证。该磁场探测方法的优点是能够得到连续的信号，一次测量就能掌握整个构件的钢损程度。这是使用电化学方法无法做到的，另外它对抗蚀的测量十分有效

3.4超声波法

超声检测方法是利用超声波检测点对混凝土表面进行检测，并与正常情况下混凝土结构进行对比，得出混凝土内部结构。超声波法是根据声波的主频、振幅变换和波传播速度等参数来判断混凝土结构内部结构，并根据所获得的信息选择合适的补救措施。超声检测通常用于对外部环境相对稳定的结构进行检测。在外部环境干扰的情况下，不能准确地测量混凝土的强度。

4.无损检测技术的发展趋势

（1）材料创新促进了检测技术的创新。随着高强度、高性能材料的广泛应用，现有的无损检测技术在检测新型建筑结构质量方面还存在一定的不足。因此，混凝土结构无损检测技术的研究应适应新技术的发展。

（2）技术人员的检测手段越来越多样化，而测量仪器的人工智能化降低从数据测量采集到数据处理和评估的过技术人员的依赖。这也减少了人为错误带来的影响。既可提高检测效率，提高检测水平，又可提检测结果的准确性。

5.结束语

伴随着建筑业的快速发展，钢筋混凝土结构检测技术也得到了极大的发展。检测技术从借鉴其它行业发展到具备完善的理论体系；检测结果由依靠经验判断走向高精度测量分析。无损检测技术是一种比较常用的检测方法，它不仅能对建筑物外部结构进行直观的质量检测，而且还能对建筑结构内部进行缺陷检测，从而达到对结构内外质量的整体检测与控制。

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作者简介：

姓名沈义、出生年19810721、籍贯辽宁省岫岩，民族汉，性别女、学历大学本科、单位+职务黑龙江建筑职业技术学院、职称讲师、研究方向道路与桥梁

横向课题：钢筋混凝土构件无损检测方法及实践