无损检测在土木工程中的应用

摘 要：本文介绍了无损检测的基本内涵，并列举了常见的几种无损检测的基本方法，包括回弹法、超声波检测法、声发射法、声振检测法和红外线成像检测法，对于研究土木工程中的无损检测有一定的参考价值。

关键词：无损检测；土木工程；应用研究

对于土木工程来说，为了确定材料的性能参数和使用状态，经常需要进行相关的检测，因为随着使用时间的推进，材料的力学性能会发生变化，并且安全系数逐渐降低，因此进行相应的检测是十分重要和必要的。但是很多检测都具有一定的破坏性和干扰性，对结构和建筑产生不利的影响，也会大大影响今后的使用，无损检测由于其极低的影响较为土木工程领域青睐，无损检测主要依靠的是物理学原理，由于原理的不同，目前正在应用的无损检测方法有很多，本文针对这些检测方法的原理和检测特点、适用条件及使用的优缺点进行分析，根据目前的发展趋势，对各种方法的应用前景进行预测，以期对同行业的相关检测提供一定的参考和借鉴。

1 引言

随着国民经济的不断发展、科学技术的持续推进并在土木工程领域的应用，建筑结构越来越复杂也越来越具有挑战性。其安全性就变得非常重要，一方面可以保障人民的生命财产安全，还能够延长建筑的使用寿命，相应可持续发展的号召，环保节约。因此相应的监督管理部门需要定期组织或委派相关机构进行建筑性能和参数的鉴定，及时排除不安全的因素，并预估建筑的剩余使用寿命，对于现场检测来说，任何具有破坏性质的检测都是不允许的，这也是现场检测和实验室检测的最大区别。因为对于即将验收的和正在使用的建筑来说，外界的破坏应该是严格禁止的。因此无损检测也成为现场检测的主要方法，许多的科研和专业技术工作者也都在致力于无损检测的研究。由于无损检测的方法较多，缺少系统的总结和理论上的分析，本文针对这一空缺进行相关的补充，以期促进无损检测在土木工程领域的应用和发展。

2 无损检测

无损检测顾名思义就是在没有破坏和损伤的情况下对关注的对象进行检测，检测对象主要是建筑结构或者结构构件，包括其力学性能、耐久性和相关的生命参数，根据检测出来的数据，结合相应的分析方法，对建筑结构的生命状况和质量状态给出合理的评价。无损检测的方法非常多，从物理学、到化学和计算机学等，其发展也是经历了很长的时间，大致可以分为以下三个阶段：从最开始关注材料的承载力状态发展起来的无损检测；再到对材料和产品参数进行测定的无损检测；最后就是对检测对象全生命周期的生命状态评价。

但是无损检测必须具备很高的可信性，因此在正式推广前，还需要对无损检测方法的正确性进行评价，也就是建立无损检测结果和破坏检测之间的对比，随后来验证无损检测给出的评价结果的正确性，这个是必须进行的程序，如果不进行这样的对比就无法确定该检测方法是否科学，对其给出的评价结果也就不具备任何的意义，自然也无法在评估中予以采用。因为即使是做过这样的对比校正，也不能保证无损检测结果的可靠性和精度，但是这一个方法可以通过采用多种无损检测的方法来弥补，换言之就是对于同一个检测对象采用多种可靠的无损检测方法，提炼出他们的共性结论，并且根据各自的检测特点分析差异产生的原因，保证相互之间的包容性和可检验性。因此提高无损检测方法的可靠性与精度一共有两种方法，一种方法是与破坏性检测进行对比，在实验中修正方法的可信性，另外一种是综合采用多种检测方法并给出综合的评价结论。并且我国也制定了相应的规范和标准，这样在检测的时候就能有据可循。

3 常用的无损检测技术

3.1回弹法

回弹法主要是通过测定结构表面的硬度，并根据材料的硬度和强度之间的关系推测其抗压强度，该方法最开始起源于瑞士，并且经过英国科学家Kolek的试验论证。目前借用压痕与强度关系的拟合曲线，并且我国目前已经形成了成熟的技术规范，该技术规范一方面进行了比较全面的理论技术研究，另外一方面在试验中对缺少的数据也进行了补充。该种方法的检测设备不复杂，测试的原理比较容易理解，技术人员也会比较快地掌握测试的方法，因此从整个测试周期来看，所耗费的人力物力都是较少的，主要应用在混凝土的强度测试中。

3.2超声波检测法

由于波在介质中可以传播，借助波的该特点的广泛性可以进行相应的检测，超声波检测方法起源于上个世纪，并且在中期已经开始了超声波检测的应用，我国也是从该时期开始在土木工程领域引进了超声波检测。根据超声波传播会随着介质对其进行耗散而逐渐减弱的特点，并且减弱是有一定规律的，与介质组成结构有很大的关系，这个指的是能量的耗散。同时速度也可以作为检测评价的一个指标，其和强度、密度等物理参数都有很大的关系。但是超声波的使用也是有着它的局限性的，因此有必要针对超声波传播过程与信息获取搜集的过程进行一定的优化和研究。目前超声波在我国土木工程领域的应用也已经逐渐趋于成熟，并且有相应的规定作为保障。

3.3声发射法

建筑结构在自身的缺陷处受到外界的扰动时就会产生应力集中的现象，声发射法就是根据该特点而衍生而来的检测方法。因为在缺陷处往往会产生一定的塑性变形，伴随的是变形能的产生，再根据声波的传播特点进行一个结构受力薄弱处的一个初步预判，对其产生的部位、缺陷的大小和形成的时间也都能给出比较详细的分析结果。该检测方法也是在上个世纪50年代发展起来的。该检测方法目前已经随着科技的发展得到了补充和完善、数字化和多通道等技术也已经进行了应用。但是对于混合建筑材料来说，其应用还存在一定的困难，因为他们的很多物理性能和声波传播机制还不得而知，需要进行进一步地研究。

3.4声振检测法

声振检测法主要是利用声音激起检测对象的振动，并根据振动和力学性能的对应关系对结构进行评价。在实际应用中根据激励方法的不同可以分为声波反射法和冲击回波法。声波反射法也有很多的分类，但是最常见的是单点激振单点测量的方法，该方法的适用范围较窄，并且处理数据的难度大。冲击回波法较应用较多，不仅能够探测缺陷的产生位置还能测量其他如保护层厚度等结构参数。

3.5红外线成像检测法

红外线成像检测法起源于上世纪60年代美国对红外线成像技术的应用，并且随着科研人员在土木工程领域的引进进而在该领域推广起来。由于结构的位置能够辐射出不同的红外线，根据红外线分布的不同，技术人员就能够得到一系列有用的信息。该方法可以获得较为直观的材料状态，并且测量的范围也较广，自动化程度较高。

4结语

综上所述，土木工程中可以应用的无损检测方法诸多，并且各自都有一定的适用条件和限制条件，一定要根据物理环境的不同，场地条件的限制和材料的性能综合地进行选择。对于检测结果，要全方面的进行分析，抓住主要研究的问题，对于次要的问题可以进行一定地忽略，但是检测结果并不能完全评价建筑结构的生命状态，可以将其作为评价指标的一部分，最终的评定结果还要结合其他的合理依据。

土木工程領域和建筑行业的发展对材料的使用、施工的工艺和工法提出了更高的要求，无损检测也必须进行创新和完善，可以从以下几个方面着手：一定要和当前的发展形式相互适应，不能因循守旧；要积极响应可持续发展，尽可能地做到节约资源、保护环境；检测仪器的精度要适当地提高，并且保证检测结果可靠度；对于检测数据能够科学的自动处理，给出需要的检测结果。

参考文献

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[2]陈静波. 浅谈房屋建筑施工工程的质量管理[J]. 中国高新技术企业，2012，Z2：81-83.

[3]聂宜博. 无损检测在土木工程施工过程中的探究[J]. 四川水泥，2015，04：60.

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