混凝土开裂破坏无损检测方法的研究进展

混凝土开裂破坏无损检测方法的研究进展
摘要：在现代土木工程中，混凝土是一种重要的结构材料。

混凝土的无损检测
技术，是一种新型应用技术，可以在不影响混凝土结构整体性的前提下，进行的
一种检测技术，其检测的方法有很多，优缺点也各异，因此只有不断的进行技术
的发展，才能更精准的检测混凝土的强度。

本文浅析混凝土开裂破坏无损检测方
法的研究进展。

关键词：混凝土开裂损坏；无损检测方法
引言
混凝土无损检测（包括局部破损）技术，很多来自某些基础学科或其它技术
领域，但各项移植的测试技术都必须使之适应于混凝土的结构特点，从而逐渐形
成混凝土特有的测试技术体系。

在不破坏混凝土结构的前提下，利用混凝土无损
检测技术进行检测，获得人们最需要的混凝土物理量信息并将信息数字化、图像
化处理，发现工程中可能出现的各种缺陷，减少工程损失，解决工程中出现的问题。

实践证明，混凝土无损检测技术具有强大的生命力。

1混凝土无损检测的含义
混凝土无损检测是指在不破坏混凝土结构的条件下,在混凝土结构的原位上对
混凝土的强度以及缺陷等进行直接的定量和定性的检测。

无损检测具有三层意义,
分别为无损评价、无损检查、无损检测。

传统的无损检测即指无损检测最基本的
内容,但是随着近些年有关技术和要求的发展,无损检测已经从无损检测转向了无
损检查和无损评价,其内涵大大扩大了。

由于无损评价涵盖了无损检查及无损检测,所以无损评价就具有了更加广泛的含义。

2无损检测的特点
(1)无损检测方法不仅在已有的旧建筑的检测、评价等方面有应用,而且还广泛
的应用在新建的建筑物,该方法具有很好的适用性。

(2)在所要检测的对象表面即可进行实施,很够很好的检测所要检测对象的强度、缺陷等信息。

(3)应用该方法检测的对象不受本身条件的影响,无损检测都可以进行检测评价。

(4)该方法对所检测的建筑物的损害最小,不会造成较大的伤害,同时该方法还具有操作简单,灵活方便等
特点,反复使用也不影响其使用性的优势。

3混凝土开裂破坏无损检测方法
3.1声发射法
声发射技术是由Kaiser于20世纪中期提出的，其原理是利用声发射源释放能
量引起被测物体产生机械扰动，利用传感器检测介质表面的机械扰动并转化为可
识别的电信号。

国际上较早将声发射技术应用于混凝土无损检测的是OhtsuM等，其通过测试混凝土结构受压破坏时的声发射特性，捕捉到混凝土内部微小裂纹的
产生和发展。

在国内，专家较早利用声发射时域波形进行航空复合材料的故障和
缺陷识别。

随后，专家应用声发射技术研究混凝土裂缝种类和破坏机理，认为声
发射是一种动态的检测方法，可利用该技术判断开裂破坏的程度和严重性。

相对
于传统检测方法，声发射技术具有以下3项优点：（1）可检测混凝土内部开裂
破坏；（2）对损伤缺陷较敏感，并可反映其发生发展的全过程；（3）检测面积
较全面，适用范围较广。

声发射法的缺点是存在声发射信号处理困难、在混凝土
检测方面多为定性分析、缺乏混凝土力学参数与声发射参数间的定量关系等问题。

3.2超声波检测法
目前最常用的无损检测法就是超声波检测法。

超声波法在应用时,需要在被测
物体表面或者是钻孔内部布置一些测量点,利用低频超声波可以测混凝土的质量均
匀性和内部缺陷等。

在测量时,可以在被物体的表面或者相向面进行对测,同时也
可以在钻孔内部进行测量。

当测试时的超声脉可以冲穿透混凝土的全部厚度,这测
试结果就可以很好地反映出被测对象的质量优劣。

所以这样的测试具有很好的灵
活性,同时可以在同一部位进行多次的重复性无损检测。

超声法已经大量地应用到
了混凝土裂缝深度、内部缺陷、钻孔桩基检测等诸多领域。

但是超声法检测缺陷
时也受到了一些因素的限制,这包括混凝土的含水量以及钢筋量等。

3.3射线成像法
射线成像法的检测原理是：Ｘ射线透照混凝土后，穿过混凝土中钢筋或空洞
后的强度与穿过混凝土的强度会不同，底片上的黑度也就不同，于是可根据底片
上的黑度差来判断混凝土的质量。

以Ｘ射线检测有空洞混凝土试件为例，有空洞
的混凝土对应的底片比无空洞混凝土对应的底片要黑。

这是因为含有空气的空洞
部位对射线的吸收能力低于不含空洞的部分，透过空洞部位的射线强度高于无空
洞部位，则对应于空洞部位的Ｘ射线感光胶片上将接受较多的射线光粒子，从而
形成黑度较大的空洞影像。

射线成像法无损检测技术的优势在于显示直观，能较
精确地检测出缺陷的数量、大小、厚薄和分布，精确度较高，适用性广泛；缺陷
是易受透照角度的影响，对垂直方向的缺陷难以检出，成本较高，检测速度较慢，且射线对人体有辐射，需采取防护措施。

3.4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0.76μm~1000μm，频率为4×1014~3×1011Hz。

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。

3.5可视化数字拍摄图像处理法
可视化数字拍摄图像处理法的原理是基于相机拍摄的矢量数据模型，通过对
影像特征点的提取和识别，分析混凝土表面裂缝的分布特点，最终得出混凝土结
构损伤的发展特性和趋势。

国外专家最早利用数字分布式传感器为检测核心单元，检测混凝土结构损伤裂缝分布，并认为结构破坏过程是随机的。

随后，国外专家
为降低混凝土内部气泡空洞等噪声对裂缝图像的影响，提出了一种图像渗滤模型，并成功消除了影响分析结果的噪声。

在国内，专家较早将该技术用于混凝土的开
裂破坏检测，利用数字图像处理技术对混凝土受压破坏图像进行研究，成功提取
了混凝土裂纹的分布和开展。

专家采用阈值分割方法，选取合适的灰度阈值区分
混凝土区域和裂缝区域。

专家将可视化图像处理技术运用于再生混凝土疲劳破坏
研究，得到再生混凝土疲劳破坏与粗骨料脱粘面积有关的结论。

可视化数字拍摄
图像处理法可快速获取混凝土结构的缺陷形态和损伤分布，适合于动态损伤检测，后期结果处理速度快，检测精度相对较高。

但在图像处理算法选用、裂缝提取识别、表观裂缝如何反映内部实际破坏情况等方面仍存在较多难点。

结语
目前，对混凝土开裂与损坏的无损检测已取得了较多研究成果，对深入分析混凝土材料性能和探寻其破坏机理提供了新的思路与方法。

混凝土检测技术的总体发展趋势是由人工检测转向自动化检测，由破损检测转向无损检测，并由低精度向高精度的方向发展。

混凝土无损检测技术还将继续朝多技术融合、高效信号处理、可视化等方向发展。

未来将会建立更加完善的无损检测体系和健康监测体系，并极大地促进现代建筑工程技术的进步。

参考文献
[1]刘亚南．混凝土超声无损检测技术的应用［J］．土工基础，2015(04)．
[2]刘镇清,陈广.超声无损检测中的谱分析技术[J].无损检测,2015.。