大体积混凝土无损探伤技术

摘 要：本文详细的介绍了大体积混凝土无损探伤技术的发展史，裂缝处理方面也做了具体研究。

关键词：大体积混凝土；无损探伤；混凝土裂缝；超声波探伤

一、大体积混凝土无损探伤技术的发展现状

20世纪前――20世纪开始前，许多硅酸盐水泥是从欧洲进口到美国。用现在标准来说是非常粗的水泥，且具有高游离石灰含量。1900-1930――在世纪变换之时，所有混凝土坝的施工以大的速度发展。通过塔和斜槽浇注混凝土变得一般。在美国硅酸盐水泥工业己完好建立，且水泥很少从欧洲进口。1930-1970――这是大体积混凝土快速发展的时期。混凝土典型地使用有吊车的大料斗，架空索道、轨道系统或它们的组合来浇注。工作度的改善是通过使用细分矿物外加剂（火山灰）、加气和化学外加剂获得。20世纪五十年代起减少混凝土拌合物水份、控制凝固和增强强度作用的外加剂开始被认识到是对大体积混凝土有益的材料。1970-目前――在这一时期，碾压混凝土得到发展并是浇注混凝土的支配方法。化学外加剂的继续发展使可以浇注非常大的水下浇注工程。我国自从1978年改革开放后，随着经济的迅猛发展，建筑业也取得了令人瞩目的成就，高层、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起，鳞次栉比。以2008年竣工的上海环球金融中心（492米）、2011年的深圳京基大厦（439米）和1999年的上海金茂大厦（420.5米）为代表的超高层建筑，在施工过程中我国的混凝土结构、预应力混凝土结构、混凝土结构设计理论与设计规范等技术已经处于世界领先水平，在此期间我国也逐渐成为工程大国。并且与此同时，我国又自主研发了一批新型高强度、高性能的建筑材料。比如说：轻型混凝土、高强度混凝土、高性能混凝土、约束混凝土等等。然而随着大体积混凝土在工程中越来越广泛的运用，大体积混凝土出现的问题也越来越凸显。其中，混凝土裂缝就是最常见的质量问题之一。于是怎样检查出大体积混凝土内部是否出现裂缝、裂缝的类型及对裂缝做出评估和处理意见并且不破坏现有的大体积混凝土结构就成为了首要待研究的课题。而检测结构构件内部出现的不良现象即为无损检测。

二、大体积混凝土无损探伤

我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。水工建筑物里一般能够常常见到大体积混凝土，类似混凝土重力坝，经典工程为三峡大坝、葛洲坝、小浪底水库等。混凝土量大、结构厚实、工程条件复杂是大体积混凝土结构的最大特征，其中大多数都是地下现浇筑的钢筋混凝土结构。大体积混凝土施工技术要求高，如果水泥水化热较大（预计超过25度）就会容易使结构物产生温度变形。大体混凝土除了在最小断面和内外温度具有一定的严格的规定外，对平面尺寸也有一定的限制。因为随着平面尺寸的增加，约束作用所产生的温度力也随之增加，如果采取温度控制措施不恰当，使温度应力超过了混凝土所能承受的拉力极限值，那么大体积混凝土就会有裂缝产生

三、无损探伤技术

（一）磁粉探伤技术

磁粉探伤利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，它利用了钢铁制品表面和近表面缺陷（如裂纹，夹渣，发纹等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生崎变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积--磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。

在工业中，磁粉探伤可用来作最后的成品检验，以保证工件在经过各道加工工序（如焊接、金属热处理、磨削）后，在表面上不产生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、钢坯、锻件、铸件等的检验，以发现原来就存在的表面缺陷。铁道、航空等运输部门、冶炼、化工、动力和各种机械制造厂等，在设备定期检修时对重要的钢制零部件也常采用磁粉探伤，以发现使用中所产生的疲劳裂纹等缺陷，防止设备在继续使用中发生灾害性事故。

（二）荧光探伤技术

将溶有荧光染料的渗透剂渗入工件表面的微小裂纹中，清洗后涂吸附剂，使缺陷内的荧光油液渗出表面，在紫外线灯照射下显现黄绿色荧光斑点或条纹，从而发现和判断缺陷。

晒馓缴说颇芊射出强烈的365.0纳米波长紫外线，玻壳内壁镀有反射层，光线集中，可直接进行荧光探伤和荧光分析，产品广泛用机、铁路、锻造、冶金机械等行业，倍受赞誉。

（三）着色探伤技术

用着色剂涂在材料的表面，着色剂渗入受损部位。放置一段时间后将表面的着色剂冲洗掉。在已经清洗干净的表面涂上显影剂，损伤部位由于着色剂渗入其中从而看得一清二楚。主要利用毛细现象使渗透液渗入缺陷，经清洗剂清洗使表面渗透液清除，而缺陷中的渗透液残留，再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中残留的渗透液而达到检验缺陷的目的 。

适用于检查致密性金属材料（焊缝）、非金属材料（玻璃、陶瓷、氟塑料）及制品表面开口性的缺陷（裂纹、气孔等）。

（四）涡流探伤技术

用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。按探测线圈的形状不同，可分为穿过式（用于线材、棒材和管材的检测）、探头式（用于构件表面的局部检测）和插入式（用于管孔的内部检测）三种。

由于试件形状的不同，检测部位的不同，所以检验线圈的形状与接近试件的方式与不尽相同。为了适应各种检测需要，人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。但是它只适用于导电材料，包括铁磁性和非铁磁性金属材料构件的缺陷检测。

（五）射线探伤技术

被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。当X射线或γ射线在穿透被检物时，射线被吸收的程度也将不同。若将受到不同程度吸收的射线投射在X射线胶片上，经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片（X射线底片），这种方法称为X射线照相法。如用荧光屏代替胶片直接观察被检物体，称为透视法。如用光敏元件逐点测定透过后的射线强度而加以记录或显示，则称为仪器测定法。

射线探伤法已广泛应用于焊缝和铸件的内部质量检验，例如各种受压容器、锅炉、船体、输油和输气管道等的焊缝，各种铸钢阀门、泵体、石油钻探和化工、炼油设备中的受压铸件，精密铸造的透平叶片，航空和汽车工业用的各种铝镁合金铸件等。

（六）超声波探伤技术

超声波探伤是利用超声能透入构件的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查构件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至构件内部，遇到缺陷与构件底面时就分别发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

由于能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷的检测、定位，并且超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低，被检测的构件材料不限、大小不限等特点，所以它在工业、建筑业等各个领域都有运用。

四、结论及超声波大体积无损探伤技术的展望

基于以上的介绍和分析可以看出超声波无损探伤技术是目前最适合大体积混凝土裂缝的探伤、分析和评估的技术手段。但在此同时也可以看出虽然超声波无损探伤技术在无损探伤技术的应用上有着自己大放光彩的一面，同样也有着基于自身特点无法去触及的部分。所以，在实际生产生活中应考虑把两种或者以上不同的无损探伤技术综合起来运用，取长补短、相互配合。只有这样才能对大体积混凝土进行更加全面的裂缝检测。开发复试无损探伤系统是世界范围内的无损探伤技术的发展趋势。采用数据综合技术通过对多种无损探伤技术所获得的关于大体积混凝土裂缝信息的数据进行综合分析，才能提高大体积混凝土内部缺陷识别、评估的准确性和全面性。

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