1 国内研究现状
我国是从上个世纪50年代中期才开始进行混凝土无损检测的研究工作。首先是引进先进国家比较成熟的标准试验方法和检测仪器,并结合工程应用以及在高校科研开展了许多研究工作。如同济大学在混凝土无损检测的研究中,首先开展了我国通过超声波检测的研究,通过试验,研究分析了混凝土强度与超声脉冲速度之间的相互关系,得出了超声检测混凝土抗压强度的原理,并研制出了我国第一台非金属超声仪。60年代初对回弹仪的制作已经形成规模,并将国外仪器与中国工程实际相结合,研制了各种超声检测仪,在混凝土无损检测方法的多样性上也取得了许多成就。在超声法检测方面,大量引进国外先进的检测技术和研究经验,进行混凝土裂缝的探测并用专用测强曲线进行混凝土强度推定。以混凝土原材料为研究对象,分析其对超声检测的影响,得出更为广泛的曲线,如建材研究院提出的“水泥净浆声速核算法”,陕西省建筑科学研究院提出的“砂浆声速核算法”,以及湖南大学提出的“声速衰减综合测强法”等。这些方法给测强曲线的研究指出了新的研究方向,但是由于实验和测试的繁琐以及不确定性而未能得到广泛应用。
70年代后期,以国家最主要的研究院为主要研究单位,各个相关卑位协作,共同研究,这使我国混凝土无损检测技术研究进入了一个新的发展期。通过各个单位直接的交流和资源共享,使研究工作进行的更加迅速有效,也解决了公共问题,例如超声测试中仪器零读数问题。
80年代,研究工作得到快速发展,在以前的基础上面,通过各地区实际检测数据的收集和处理,制定了本地区的混凝土强度测强曲线,编写了地区性有关的检测技术规范。通过引用国外比较先进的检测技术,使得混凝土结构无损检测技术的研究和应用在我国的工程应用中蓬勃发展。混凝土无损检测在以上的研究基础下,形成了不同方法的技术规程,并不断试验进行修正。我国制定了第一个全国性的技术标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规范》
90年代以来,我国工程建设迅速增加,同时无损检测技术也向更加全面的方向发展,检测人员的素质、检测单位的资质也都在不断地提高和完善。随着科技的发展,各种高技术都被应用于混凝土无损检测中,超声波检测仪有了很大发展,从模拟式发展为数字式,不仅提高了无损检测的精度和可靠性,同时也为计算机进行数据的进一步处理提供了便利。此外,红外成像技术、雷达技术、冲击回波技术等等也相继进入实用阶段。其中,雷达技术等已在实际工程中得到应用。例如在检测技术方面,测试仪器有模拟的发展为数字的,最后上升为成像的,大大的提高了工程实际检测的准确性。混凝土作为最主要的工程结构材料,它的质量好坏直接影响着混凝土结构的安全,与人民生命、财产安全密不可分,近年来,随着工程结构的大跨度和超高度,与工程质量有关的结构事故也越来越多,因此,混凝土的施工过程和工程竣工后的质量验收显得尤为重要。当下,这也成为混凝土结构的主要研究方向。但是,回弹法以其实际操作的简便性、经济性使得它在工程检测中的应用最广泛。
2 国外研究现状
混凝土的无损检测技术历史悠久,这项技术的研究在国外已经有八十多年的历史[1-3]。
1945 年,加拿大科学家莱斯利(Leslie)、英国科学家琼斯(Jones)研究开发出超声法;
1948 年,瑞士科学家施密特(E.Schmidt)研制出回弹仪并研究开发出回弹法,该方法的出现大大推动了混凝土无损检测技术的发展并一直沿用至今;
1949 年,莱斯利、琼斯等人成功用超声脉冲检测混凝土;之后琼斯使用放射性同位素检测混凝土的密实度和强度,超声波检测混凝土的方法就此形成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这些理论和技术方法的提出,极大推动了混凝土无损检测技术的发展,拓展了研究新型技术及开发检测仪器的思路,多个国家陆续开展了各自的研究工作。
上世纪 60 年代,罗马尼亚科学家费格瓦洛(I.Facaoaru)[4]提出用声速、回弹综合法估算混凝土强度。以超声法为基础,回弹法为主要检测方法对混凝土抗压强度以及混凝土的内部缺陷进行了检测,提高了无损检测的精度。并且在1961-1962年期间,通过现场具体试验,编写出了“回弹法、超声法检测技术规程”。
80 年代中期,美国科学家玛丽(Mary Sansalone)和伽利诺(Nicholas J.Carino)实现了采用机械波反射法对混凝土进行无损检测。在研究混凝土无损检测技术的同时,也不能忽视混凝土检测的另一分支—半破损检测法。半破损检测法是通过对混凝土表面或者钻芯样本进行试验破坏的方式,测量破坏过程中施加力的大小来推测混凝土强度,这种方法比无损法更加直接,也更加准确,常见检测方法如取芯法、拔出法、针贯入法等,但成本较高,周期长,还有可能对结构造成破坏,因此,除非必要,否则不建议使用。在无损检测技术发展的同时,半破损检测法检测混凝土强度技术也不断发展并完善成一套系统完成的混凝土强度检测体系。同时混凝土检测技术并未停滞发展,随着科学技术的快速发展,新型检测技术不断被研究与开展,上世纪 90 年代以来,涌现出一批新型的检测方法,如脉冲回波、雷达扫描、微波吸收、红外热谱等。随着混凝土检测技术的不断发展与实际工程的不断应用,各国制订了自己的标准,例如
美国——《硬化混凝土的回弹指数的标准试验方法》ASTM C 805-2002;
《对通过混凝土的脉冲速度的标准试验方法》ASTM C 597-2002;
《硬化混凝土拔出强度的标准测试方法》ASTM C 900-2001;
英国—— 《结构中的混凝土试验第2部分:无损检验-回弹数的测定》 EN 12504-2-2001;
《混凝土试验:混凝土的超声波脉冲速度测量的推荐方法》BS1881-203-1986;
德国——《结构中的混凝土试验无损检验回弹数的测定》DINEN12504-2-2001;
日本——《混凝土表面回弹数的测量方法》JISA1155-2003;
法国——《结构中的混凝土试验无损检验回弹数的测定》NF P18-445-2003;
《结构中的试验混凝土芯样本压缩时的取样、检验和试验》
国际标准化组织,也在随后的几年中,相继提出了混凝土构件无损检测的国际标准草案。在坚实的理论和实践基础下,回弹法作为混凝土抗压强度无损检测方法,在国外已有长久的研究和工程实践应。影响混凝土无损检测方法的因素比较多,因此国外一些专业规范都同时指出,回弹法等无损检测技术只能进行混凝土强度值的推定,而不能够直接代替混凝土结构的抗压强度。到前为止,世界上大部分国家都已经制定了无损检测混凝土抗压强度技术规程,但是在国家内每个地区建立测强曲线还不是很普遍。世界上各国对无损检测的仪器也制定了相关使用标准,对仪器使用规定中,都有相似的要求,由于仪器都是批量生产的,所以每一个仪器的工作状态和工作性能都存在着差异,在工程现场进行混凝土无损检测时,需要对仪器进行校准,才能使用。另外,在大多数混凝土强度检测标准中,对于混凝土龄期影响回弹值的处理方法是:用磨石磨去混凝土结构表面的碳化层,对不同龄期采用不同的推定公式,在统一测强曲线下试验得出龄期修正系数。但是,对于以上提出的关于龄期修正推定值的方法在工程实践中操作难度大,可实现程度低,阻碍了回弹法的发展速度。由于对回弹法研究深度的不够,国外很多国家测强标准不与设计规范和验收规范相关,在工程实践中作为独立的标准单独使用。
论文作者:王明,王晓宣,韩少杰,金楠,李牵慧
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/25
标签:混凝土论文; 检测技术论文; 超声论文; 强度论文; 抗压强度论文; 工程论文; 标准论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;