马春林

【摘要】当前，随着我国建筑领域发展脚步的不断加快，各种不同的施工方法以及工程类型也如雨后春笋般破土而出。作为当前阶段建筑行业中的重点施工类型之一，装配式混凝土结构工程受到了较大范围的关注，也受到了较大程度的应用。为了研究装配式混凝土结构内部缺陷的检测方法，设计制作了含有不同类型缺陷的装配式混凝土结构用叠合构件，并对试件内部缺陷进行了基于阵列超声和电磁波雷达的无损检测方法试验研究。

【关键词】装配式建筑;混凝土结梅;内部缺隐;无损检测

1、引言

随着建筑施工工艺的不断成熟，人们对于建筑质量要求越来越高，因此建筑施工单位对建筑工程质量检测工作的重视程度也越来越高。装配式混凝土结构工程指的是提前在工厂制作装配式混凝土结构构件，然后将其运输到建筑现场对其进行吊装，从而连接组合成稳定建筑物的一种现代化工程方式。相比于传统的工程类型来说，装配式混凝土结构工程具有更强的经济性以及环保性，既能够有效增强我国的经济效益，同时也能够响应国家所推出的可持续性发展理念。

2、装配式混凝土结构内部缺陷无损检测试验原理

2.1阵列超声检测

超声波具有能够穿透实体物质对其内部构造进行声波探测的功能，而且灵敏度高，对人体也没有明显伤害，所以应用范围十分广泛。其原理是对电晶体施加高频率的电振荡，然后电晶体就会受到电压影响产生机械振动效果，振动频率的高低会随着施加的高压频率变化而变化，电晶体振动会发出电波信号，这种高频率的电波入耳是听不到的，但是传递到建筑实体结构当中便可以实时反映出其内部性能特征，从而帮助检测人员判断是否存在结构异常问题。

2.2电磁波雷达法检测

地质雷达作为工程物探检测的一项新技术，具有连续、无损、高效和高精度等优点。地质雷达一般由主机、天线及配套软件等部分组成，根据电磁波在有耗介质中的传播特性，地质雷达以宽频带短脉冲的形式向介质内发射高频电磁波，当其遇到不均匀体（界面）时会反射部分电磁波，其反射系数由介质的相对介电常数决定，通过对雷达主机所接收的反射信号进行处理和图像解译，分析相位及回波能量、波形的变化，达到识别隐蔽目标物的目的。

3、试验概况

3.1试件设计

本试验选用的桁架钢筋混凝土叠合板尺寸为2400mmx2720mmx60mm，板面設有规则菱形拉毛，深度为5mm，其余设计参数均符合国家标准图集《桁架钢筋混凝土叠合板（60mm厚底板）》（15G366-1）的要求。在清理掉疏松部分及积灰的叠合板面，通过布置各种物件以模拟不同类型的内部缺陷，其中后浇混凝土内部孔洞、不密实等缺陷采用不同直径的钢管/PVC管模拟，夹杂缺陷采用不同尺寸的木板/保温板模拟，预制混凝土构件与后浇混凝土结合面间的脱空采用不同尺寸的矩形钢管/空玻璃瓶进行模拟。另外，考虑钢筋对缺陷的遮挡作用，将部分缺陷布置于钢筋下方。

3.2试件制作

试件制作流程如下：完成叠合板面缺陷布置，布置双向分布筋→安装固定叠合板四边钢模，调整高度以确保后浇层厚度满足设计要求→浇筑混凝土并振捣，然后用刮杠刮平浇筑面→自然养护7d后拆除模板→继续养护至28d后进行缺陷检测。试件具体制作过程见图1。

4、试验结果与分析

4.1阵列超声法试验结果与分析

根据试验构件内部缺陷的位置、大小及类型，确定低频超声断面成像仪的检测路径及测线布置，其中测线间距为100mm，测线1边距为300mm，测线18边距为400mm。测试参数方面取彩色增益为20dB，模拟增益为40dB，工作频率为50kHz，声速为2550m/s。具体测试方法如下：1）以后浇混凝土施工面为测试面，测点（X1，Y1）为起点，通过低频超声断面成像仪自带的激光十字标将该测点与传感器阵列中点相重合;2）使低频超声断面成像仪传感器阵列紧贴测试面，按下触发键开始进行测试，约8s完成超声波的发射、采集、数据处理及实时成像;3）按上述测试方法，沿检测路径依次顺序对测线上的测点采集数据，直至所有测线上测点的数据采集处理完毕;4）将数据导入仪器配套后处理软件IDealviewer，形成试验构件测试范围内的二维断面及三维仿真虚拟图像。

试验构件经各测点图像合并而成的主要二维断面成像试验结果如图2所示。图中由板底与空气界面反射导致的呈断续条带状分布的反射效果十分明显，反射带中心距离测试面约150mm，与试验构件设计厚度相符。

由图2（a）可见，RES1，W1和W2缺陷位置处的超声波反射效果比较明显，缺陷轮廓均符合预设;P1和P2缺陷位置处的反射效果虽也可分辨，但相较而言其反射强度偏弱，而缺陷轮廓基本符合预设;GB1缺陷位置处同样存在偏弱的反射强度，且缺陷轮廓不符合预设。

由图2（b）可见，S3，RES2和RES3缺陷位置处的超声波反射效果比较明显，缺陷轮廓均符合预设。由于RES2缺陷与RES3缺陷内部空隙横截面面积相差4倍，因此RES2缺陷位置处中心的超声波反射效果更加明显;s1和S2缺陷位置处的反射强度与周边其他部位相比区分度不高，缺陷轮廓亦无明显辨识度，这可能是由于缺陷横截面为圆形且内部空隙偏小，超过仪器的最小缺陷识别尺寸所致。

由图2（c）可见，由于保温板是本次试验中所有构成缺陷外部轮廓的材料中密度最小的材料，其与混凝土之间的声阻抗差异最大，而且所设XPS1-XPS5缺陷横截面面积较大，因此超声波在混凝土与保温板界面上产生的反射效果十分明显，缺陷轮廓也符合预设。

4.2电磁波雷达法试验结果与分析

同样以试件后浇混凝土施工面为测试面，将钢筋混凝土雷达以一定速度沿着水平及竖向测线运动，进行连续检测并保存所测数据。

其中，测线间距均为100mm，测线H1边距为200mm，测线H19边距为400mm，测线V1边距为260mm，测线V24边距为160mm。试验构件各主要二维断面成像试验结果如图3所示。

由图3（a）可见，RESI和W1缺陷位置处的电磁波反射效果比较明显，缺陷位置也符合预设;通过与正常钢筋反射山形图像比较可知，由于GB1缺陷水平投影尺寸较大，其附近钢筋的反射山形图像因GB1缺陷的存在而产生可辨的微弱扭曲变形，缺陷位置也符合预设;P1，P2和W2缺陷位置处的反射效果基本无辨识度，附近钢筋的反射山形图像也不存在受干扰的情况。其中P1和P2可能是由于其本身材质及水平投影尺寸偏小所致。

由图3（b）可见，S1，S2，RES2和RES3缺陷位置处的电磁波反射效果比较明显，缺陷位置也符合预设。由于在水平投影上RES2缺陷尺寸较RES3缺陷尺寸大，RES2缺陷位置处的电磁波反射效果更加明显，范围也更大;而S3缺陷位置处的反射效果无明显辨识度，这可能是由于该缺陷水平投影尺寸较小且水平投影距离与其上方钢筋相近，导致两者的反射山形图像几乎重叠，无法分辨所致。

由图3（c）可见，XPS1，XPS2，XPS3和XPS4缺陷位置处的反射效果比较明显，缺陷位置同样符合预设。然而，位于钢筋正下方、水平投影尺寸远大于其上方钢筋水平投影尺寸的XPS5缺陷位置处却无类似前述缺陷的反射效果，附近钢筋的反射山形图像也不存在受干扰的情况。

结语：

装配式建筑混凝土结构内部缺陷类型复杂多样，对于同一位置的缺陷，可通过不同断面的成像结果进行对比分析，以此来判断其位置和尺寸。后续将在此研究基础上针对离析、疏松、裂缝等其他类型的缺陷开展进一步的无损检测研究校验，希望通过本文试验可以为装配式建筑混凝土工程施工提供一定帮助，从而促进我国建筑行业的长效健康发展。

参考文献：

[1]杨荣科.无损检测技术在建筑工程质量检测中的应用[J].数码世界，2018（07）.

[2]钟永.无损检测技术在建筑工程质量检测中的应用[J].环球市场信息导报，2017（43）.

[3]崔士起.裝配式混凝土结构套筒灌浆饱满度检测试验研究[J].建筑结构，2018（02）.

[4]隗俊东.装配式混凝土结构质量检测控制[J].四川建材，2018（06）.

[5]朱平.装配式混凝土结构建筑质量检测技术的发展研究[J].山西建筑，2018（16）.

[6]曹志清.装配式混凝土结构工程质量控制要点[J].中国住宅设施，2019（06）.

作者简介：

冯春林（1989-），男，汉族，湖南衡阳人，本科，工程师，主要从事工程项目管理工作。