常用的無損檢測方法

   日期：2017-03-28

  
     日常見到的取芯法，屬于破損檢測方法。那么，什么是無損檢測方法呢？
    結構無損檢測與鑒定的對象為已建工程結構，根據已建結構的性質，可分為新建結構和服役結構。

    對于新建結構，無損檢測和鑒定的目的包括驗證工程質量，處理工程質量事故，評估新結構、新材料很新工藝的應用等；
    對于服役結構，通常用結構可靠性鑒定涵蓋無損檢測與鑒定的內容，其目的主要是評估已建結構的安全性和可靠性，為結構的維修改造和加固處理提供依據。

    不論是新建結構還是服役結構，通過試驗檢測的方法來獲取表征結構性能的相關參數時，都不應該對結構造成損傷，影響結構的使用和安全。這就是結構無損檢測技術不斷發展的背景。

    對于工程結構進行無損檢測和可靠性鑒定，要通過各種手段得到結構相關參數，捕捉反映結構當前狀態的特征信息，對結構作用和結構抗力的關系進行分析，并根據實踐經驗給出綜合判斷。結構無損檢測與鑒定涉及結構理論、概率統計、測試技術、工程材料、力學分析等基礎理論和專業知識，具有多學科交叉的特點。特別是近年來，測試方法以及相應的儀器儀表不斷更新，使這一領域的技術不斷發展。

    無損檢測技術有著常規檢查方法所不具有的優勢和特點：
    1）對被檢測材料沒有損害，只是通過物理手段得到其內部信息；
    2）檢查的隨機性使得檢查存在客觀真實性，具有代表性。
    3）檢測出來的數據可以得到很好的存儲，并通過科學的合理的計算方法轉換成工程質量現狀，使得出的檢測結論更具有權威性、真實性、可靠性。在很大程度上彌補了以往的宏觀檢測和判定結果的不準確性，使得監督工作更容易、更準確。

  

    混凝土結構是常見的工程結構，它是由混凝土和鋼筋組成。混凝土強度的檢測是混凝土結構可靠性鑒定的一個重要內容。根據混凝土的物理和力學性能，如混凝土的表面硬度、密實度等，不同的混凝土強度無損檢測技術廣泛地應用于工程實踐。


01 回彈法無損檢測

    回彈法的原理：根據混凝土表面的硬度與抗壓強度之間有一定的關系，利用混凝土表面硬度來推定混凝土的強度。所用的儀器是回彈儀，在建筑結構檢測中常采用的為中型回彈儀。回彈儀最大的優點就是簡單、方便、快速。在國內外實際工程中已使用50余年。

    近年來，新型回彈儀將微電腦芯片安裝在回彈儀上，稱為數顯回彈儀，加快了回彈儀的數據處理過程，使用更加方便。現行標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》(JGJ/T23--2001)有相應的規定，應嚴格遵守。

    每根構件測區數量應按規范規定布置，測區布置應均勻，混凝土表面應平整，干燥，表面浮灰應去掉。測試時應避開鋼筋位置，否則測試數據會偏大，如測試大梁，因梁較高，下部粗石料相對集中，上部相對較少，故宜在梁中部位置測試。

    按批評定時，應確保該批混凝土是同批混凝土或齡期相差不大，施工工藝相同，成型工藝相同，養護條件相近。如測試結果同批評定相差過大，則應分析原因，進行補測或分批評定。如混凝土齡期較長，超過規范允許齡期，應取芯樣進行修正。


02 超聲脈沖法無損檢測

    聲波是一種機械波，起源于物體的振動。將脈沖信息轉化為機械振動，即超聲波。超聲波穿過混凝土構件，接收探頭再將超聲波轉換為電信號。在一個工程大量采用同一種混凝土時，還可以用超聲脈沖法檢測混凝土的強度。

    就聲脈沖在混凝土中傳播速度的本質而言,則是混凝土應力應變質的反映。雖然在應變性質與強度關系的理論推導中可以推論，混凝土強度與聲速之間應有一定的關，但由于實際材料的種種復雜的影響因素，這種關系并不是完全穩定的。

    所以還需事先建立聲速與混凝土抗壓強度之間關系的曲線，來實現超聲脈沖法檢測混凝土的強度。在已知混凝土的超聲波聲速的條件下，利用超聲檢測儀測量聲時，還可以得到混凝土構件的厚度。


03 超聲回彈綜合法無損檢測

    超聲回彈綜合法是指采用超聲檢測儀和回彈儀，在結構或結構混凝土的同一測區分別測量超聲聲時和回彈值，再利用已建立的測強公式，推算該測區混凝土強度的方法。
與單一的回彈法或超聲法相比，超聲回彈綜合法可以減少混凝土齡期和含水率的影響，對較高強度的混凝土不敏感，較全面的反映了混凝土的實際質量，綜上優點，使其測量范圍加大，測試精度也有明顯的提高。  


04 鉆芯法無損檢測

    鉆芯法就是利用鉆芯機及配套機具，在混凝土結構構件上鉆取芯樣，通過芯樣抗壓強度直接推定結構的混凝土強度的方法。鉆芯法無須混凝土立方體試塊或測強曲線，具有直觀、準確，代表性強，可同時檢測混凝土內部缺陷等優點，在工程檢測中得到廣泛應用。

    鉆芯法除檢測混凝土的強度外，還可以通過芯樣檢測混凝土結構或結構的裂縫深度、受火或受凍混凝土的損傷深度等內部缺陷。


05 拔出法無損檢測

    拔出法是將安裝在混凝土中的錨固件拔出，測出最大拔出力，根據預先建立的拔出力與混凝土強度之間的關系推進混凝土強度的方法。這是一種局部微破損檢測方法。
拔出法分為兩類，一類是預埋拔出法，即在混凝土構件或構件的施工過程中預先安裝錨固件，待混凝土硬化再將錨件拔出，檢驗新澆混凝土的強度。另一類是后裝拔出法，在已硬化的混凝土構件表面鉆孔，安裝一特制的膨脹螺栓，然后將膨脹螺栓拔出，測定混凝土的強度。實際工程中，后裝拔出法應用較多。


06 檢測混凝土強度的各種方法比較

    在實際工程中，現場檢測混凝土強度常用方法是回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、鉆芯法和拔出法。出這些方法外，還有貫入阻力法、表面拉剝法、脈沖回波法等，這些方法都各自有其各自的特色。每一種無損檢測方法都有優點，但適用范圍也都受到不同程度的限制。



  

    當前建筑鋼結構工程無損檢測的對象是鋼結構材料本身以及焊縫，主要問題就是缺陷，分為表面和內部缺陷兩種。

    常見的表面缺陷有：燒穿、表面有氣孔、焊縫不完全、咬邊等等；
    內部缺陷有：裂紋、未熔合、未焊透、雜質嵌入等等，針對這兩種類型的缺陷，常用的無損檢測技術主要有如下幾種。


01 射線探傷檢測技術

    射線探傷檢測技術是射線在通過被檢測物體時的強度衰減，來檢測出結構的缺陷。常用的射線是x射線和γ射線。該方法的具體點來講就是射線在穿過被檢物體后，受到不同程度的衰減，被投射到x或γ射線的膠片上，通過顯影技術，得到物體厚度的變化和內部缺陷情況的圖像，然后就可以根據圖像上的缺陷尺寸大小、形狀以及數量，對結果進行評價。

    射線探傷檢測技術隨著電子成像技術的發展，在鋼結構質量檢測中的應用優勢非常明顯。通過成像技術，能夠直截了當的反映出鋼結構材料、焊縫缺陷的物理性質，形狀、大小、數量，還可以直接獲得永久性記錄，供日后檢查。但是該方法的最大缺點就是危害人體健康，射線具有放射性，設備投入較大，攜帶不方便。 


02 超聲無損探測技術

    超聲無損探測技術是利用超聲波在鋼結構焊縫缺陷中的傳播受到不同程度的影響而使得聲時、振幅、波形等參數改變，來檢測材料和焊縫缺陷的性質，超聲檢測的常用頻率是0.5-5MHz，常用的超聲檢測是A型脈沖反射法。

    超聲檢測技術的優點是對平面型缺陷的檢測敏感，能夠非常迅速的檢測出未焊透、未熔合等缺陷。檢測速度快，超聲檢測儀器方便攜帶、價格優勢使得成本低廉。該檢測對材料焊縫表面的粗糙程度有一定的要求，且只適合厚度在8mm以上的板材、管材對接焊縫，缺陷的表達沒有射線探傷直觀，同時受到檢測人員的操作水平和熟練程度影響，對焊縫根部的缺陷檢測比較困難，主要受表面焊縫的形狀影響。


03 磁粉探傷檢測技術

    磁粉探傷檢測技術是根據被檢鐵磁性材料在磁化后內部產生強烈的磁感應強度，當鋼結構材料中有缺陷或者材質、形狀造成非連續性時，磁力線會發生變化，而透出材料本身的范圍，形成漏磁場，此時磁粉受到磁力線的作用在材料表面或近表面進行重新堆積，可以宏觀現實出缺陷的情況。

    該方法的優點是檢測速度迅速、稍微有點缺陷或者裂縫就能檢測出來，靈敏度高，檢測的投資成本較低。該技術只能對表面或者近表面缺陷進行檢測，要求被檢測材料為鐵磁性，對一些材料的內部或者較深的缺陷無法檢測出來。只適合8mm以下的板材和管材對接焊縫的外觀檢測。另外，對某些要求嚴格的鋼結構材料還需要進行檢測后消磁。


04 滲透探傷檢測技術

    滲透探傷檢測技術是在一些零部件表面進行涂抹含有熒光材料或者染色材料的滲透液體，待一段時間就能滲透到表面具有開口的缺陷中，一直滲滿整個缺陷。待去除材料表面的滲透液后，再利用涂抹的顯像劑的吸引作用，將缺陷內的滲透液反吸回顯像劑中。通過光源的照射，可以是紫外線也可用白光，顯示出缺陷的形狀和大小尺寸。

    該滲透探傷檢測技術的優點是檢測設備簡單、方便攜帶，在沒有電源的情況下就可以進行探傷檢測，適合于各種金屬和非金屬材料，材料作用范圍比較廣泛，對缺陷的顯示比較直觀。但是，對于比較微小的缺陷，滲透液難以滲入和吸出，缺陷的深度就難以檢測出來，所以只適合表面缺陷的檢測以及近表面的缺陷檢測。檢測后的清潔工作也是必須進行的，然而有相當的部分的檢測人員忽略此操作步驟。



  

    砌體結構是我國工業與民用建筑中普遍常用的結構形式之一，具有造價低、建筑性能良好、施工簡便等優點。但氣體結構的強度較低，對基礎不均勻沉降以及溫度應力非常敏感，結構性能受施工質量的影響較大，結構的耐久性和抗震性能不如混凝土結構和鋼結構。新建砌體結構的施工質量和已建砌體結構的可靠性鑒定是工程結構檢測鑒定的主要任務之一。

    砌體的現場非破損檢測或微破損檢測方法很多，有直接對砌體施加荷載的原位壓力方法試驗，有檢測塊體與砂漿之間的抗剪性能的剪切試驗，還有對砂漿進行檢測試驗的各種方法。

    通常，可用回彈法檢測塊體的強度，現場檢檢測得到砂漿強度后即可推定砌體抗壓強度。但這種檢測方法不能反映組砌方式、灰縫飽滿度等因素對砌體抗壓強度的影響，因此，現場直接檢測砌體強度的微破損檢測方法仍大量應用于砌體工程。


01 原位軸壓法

    在墻體的原位軸壓法檢測中，直接對局部墻體施加軸向壓力荷載，并使這部分局部墻體的手里達到極限狀態，通過實測的破壞荷載和變形，得到墻體的抗壓強度。

    采用原位軸壓法對于墻體進行檢測時，為避免對墻體造成太大的損傷，在同一墻體上，測點不宜多于1個，測試的部位對于墻體受力性能應具有代表性。可選相鄰墻體的測點為同一測區測點，也可以在同一樓層選擇同一測區測點。測點數不宜太多。


02 扁頂法

    扁頂法可用來推定普通磚砌體的受壓工作應力、彈性模量和抗壓強度。通過測量開槽前后的位移變化，并用扁頂壓力恢復因開槽而卸載的應變，根據扁頂壓力推定砌體的工作應力。推定砌體的工作應力，可以只開鑿一條水平槽。在完成工作應力測試后，再開鑿第二條水平槽，并在第二條水平槽內安裝第二個扁頂。  


03 原位單剪法

    對砌體的承載能力進行現場檢測時，出抗壓試驗外，另一類試驗就是砌體的原位抗剪試驗，原位單剪法就是其中一種。砌體的原位單剪法的試驗裝置一般取窗洞口或其他洞口下墻體為試驗對象，第三皮磚下的水平灰縫為剪切破壞面。

    試驗前，先清理出安裝鋼筋混凝土傳力方和加載裝置的空間；在剪切破壞面的端部加工切口，保證水平灰縫剪切破壞時，該水平灰縫以上的墻體能夠在水平方向上發生位移；現澆鋼筋混凝土傳力方到達足夠強度后，安裝千斤頂和測試儀表進行加載試驗，當出現水平灰縫剪切破壞時，記錄破壞荷載，并將剪切破壞后的墻體翻轉，記錄破壞特征以及水平灰縫飽滿度等與砌體質量有關的數據。

    原位單剪法所得到試驗結構為砌體沿通縫抗剪強度。將同一測區個測點所得到結果取平均值，得到砌體沿通縫抗剪強度平均值。


04 原位單磚雙剪法

    原位單剪法造成較大區域的墻體破損。對于已建造的并投入使用的房屋建筑，原位單剪法試驗往往難以實施。原位單磚雙剪法造成的墻體破損較小。


05 推出法

    推出法是將240mm厚的磚墻中的丁磚推出，通過鑒定單塊丁磚推出力與砂漿飽滿度來推斷砌體砂漿的抗壓強度。一般取單片墻為一個測區，每個測區的測點數不少于5個。