摘要：在我国社会经济快速发展和科学技术不断进步的今天，人们越来越追求良好的居住环境，为了满足人们对良好的居住环境的要求，房屋的设计建设也越来越多样，这就需要在对建筑进行无检测的同时不破坏建筑本身结构的方法，针对土木工程当中的无损检测，首先提出直接测量技术与负荷响应技术，然后在介绍应用探测媒介技术基本原理的基础上，对冲击回波技术、超声脉冲回波技术和声发射技术三种以机械波为探测媒介的无损检测技术进行深入分析，以此为无损检测技术的推广应用和未来发展提供参考借鉴。
关键词：土木工程；无损检测技术及其应用；
引言：在人们生命财产安全与国民经济建设和发展中建筑质量对其具有重要作用。在对建筑物提出所有要求当中，安全始终是放在首位的。近几年，建筑倒塌事件时有发生，无损检测是尽早发现建筑缺陷，并防止事故发生的有效手段。此外，对既有建筑进行保养与维修是很困难的，需要耗费大量的人力物力。采用无损检测，能使建筑保养与维修不再盲目，节省开支。在土木工程中，采用无损检测，能为新建或既有建筑的状态评估提供依据，并估计材料与结构的基本性质和使用性能，同时对所有类型的损伤及缺陷实施测量与定位，也可用于确定结构中特殊元件所处位置，起到防止在大洞施工中出现意外的作用。因此，无损检测可以以较低的成本发挥监督作用、诊断作用与测量作用。
1 负荷响应技术
即对物体受到载荷作用后的响应进行检测。检测时，载荷不可过大，否则将使待测物体破坏。该技术最常见的例子是振动分析。对建筑物而言，其本征振动频率主要由所用材料、结构形式及刚度三个因素决定。当受到风力和其它形式的扰动力持续作用时，建筑将发生振动。扰动力一般是没有规则的，是广谱的，几乎能激发出每一种本征振动。对建筑振动进行测量，然后通过对测量值的分析，即可确定本征振动。在此基础上，对振动频率实测值和设计值进行对比，能推断出目标建筑是否有宏观缺陷存在。以上基于本征振动频率监测的无损检测方法属于综合技术。而以下叙述的采用激光干涉方法对本征振动进行遥测的技术则属于常用技术范畴。考虑到建筑的体积往往较大，且结构体系复杂，所以本征振动频率通常较低，只有几赫兹，并且频谱也很复杂。这就会带来两个后果：（1）测量会受到环境振动影响；（2）频率提取与比较将变得十分困难。对此，在频率分析中必须借助计算机及数字信号处理手段，此外，对频率进行计算时多采用有限元，这也需要借助计算机才能完成。振动分析不仅简单可行，而且十分高效，是建筑完整性监测及判断的重要方法。值得一提的是，计算机作为众多技术的基础，它的快速发展将带动振动分析不断进步，使其具有越来越丰富的功能。
2直接测量技术
直接对某个物理量进行测量是最简单且有效的检测方法，适用于待测性质为能通过直接测量得出的情况，或能根据直接测量结果通过推断确定的情况。这些情况包括：含水量测定，通过对称量法的应用来确定含水量，即先称取当混凝土含水时的重量，然后将其烘干，再次称取不含水时的重量，两者之差即为含水量。可见，该方法只能在实验室条件下使用，几乎无法在现场开展。但在实际情况中，若能接受以轻微损坏为检测的代价，则也用于现场。如从待测的墙体上截取一块样品，采用以上方法测定其含水量，是一种操作简单且不容易出错的方法。事实上，电化学检测属于直接检测范畴，即在待测物体上设置电极，对通过的电流进行测量，然后用公式计算，即可得出腐蚀电流值，进而推测钢筋腐蚀速度。然而，它会受到很多因素的影响，并且难以控制，所以它的测量精度不高。
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3探测媒介技术
波与场是两个最常见的探测媒介，现在有着广泛应用的探测媒介包括：机械波，如声波与超声波等；电磁波，如S段微波与超高频电磁波等；可见与不可见光；射线；电、磁场。该技术可分成两类，即主动与被动检测。其中，主动检测的探测媒介主要由检测设备负责产生与发送；而被动检测的探测媒介全部来自于待测物体本身。现在还以主动检测居多，在被动检测中，声发射技术是最常见的一种。现以机械波这种探测媒介为例，对其无损检测技术作如下分析：（1）冲击回波技术对结构受冲击负载后的响应进行测量。由人工使用小锤对样品进行敲击，使其发出声音，此时产生的声波将被传感器接收到，如果样品中存在异常及缺陷，则频率将发生变化。对回波频率进行分析时，需要用到FFT技术完成数字信号的处理。在空穴、裂缝及分层的检测与定位上，这项技术的效果是很显著的。因将空气作为声波传播耦合介质，所以它对待测物体表面是否平整和光滑没有太高要求。然而，这项技术的分辨力及灵敏度都不高，而其速度也很慢。但使用近几年研制处的专用装置，能使其速度提高至3000点/h。（2）超声脉冲回波技术超声波的产生与接收借助PZT压电换能器实现，根据声学规律，对于脉冲回波，其声学量都和物体力学量有一定联系。而对超声声速而言，它主要由材料密度及刚度决定，传播所需时间和声速、距离有直接关系，衰减则和频谱发生的变化及介质主要成分等有关。基于此，该技术在实际情况中的应用十分广泛，既能在缺陷探测及定位项目中使用，又能在强度形成过程监测中发挥重要作用。但需要注意，在土木工程中，超声检测会遇到许多问题，包括混凝土对超声有一定吸收作用、而骨料却对超声有散射作用等，很多问题目前还没有行之有效的解决方式，都需要通过进一步的研究才能掌握和解决，这在一定程度上限制了这项技术的推广应用。目前，经研究得知，采用增大超声功率的方法能有效解决以上问题，但这需要大功率，甚至是超大功率换能器，利用其发出的超高功率超声束，直接通过空气从砖块上穿透。另外，借助当前先进的信号处理手段及显示方式，也能解决以上实际问题。（3）声发射技术声发射是一种物理现象，即物体受外界载荷作用后，其内部弹性能量以应力波形式快速释放。其中，应力波声源即为物体内部的缺陷或有宏观或微观改变的部位。基于此，这是一项在获取的信号当中对声源性质进行探测的检测技术。声发射信号会受到很多因素共同影响，无论是试样方面的因素，还是外载荷因素，都会对声发射造成影响。这一特性说明此种信号当中必定带有丰富信息，然而，从另外一个角度讲，信号过于复杂将使有价值信息的提取和使用变得十分困难。因此，信号采集与处理就变成这项技术应用的关键所在，也使得这项技术比几乎所有其它技术都依赖设备。土木工程的声发射技术还主要用于实验室，在测量分析中使用，如界面性质的测量、断裂的性质与机制测量和判断、钢筋腐蚀定位、腐蚀速度评估与水泥强度测定。最初，这项技术主要是偏经验性的分析，在信号中提取不同的参数实现声发射特征的分析。如今，模拟技术的兴起与发展，使这项技术的研究与发展有了全新的路径。相较于其它技术，该技术最大的优势在于能实现动态监测。基于大容量计算机等先进技术的支持，这项技术能实现对大型建筑物的连续动态监测，这是其它检测技术无法达到的。
结束语：综上所述，无损检测的应用十分广泛，通过对这项技术的应用能减少开支，降低人员劳动强度，并实现对目标建筑整体或局部结构的动静态监测。目前，各行业对无损检测的需求越来越大，在土木工程中，无论检测正面临很多挑战，这会以引起很多人的注意与重视，力求通过深入探究，研制更多种类的无损检测方法，从而应用在土木工程的方方面面。
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论文作者:陈帅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：技术论文; 测量论文; 土木工程论文; 建筑论文; 回波论文; 超声论文; 媒介论文; 《基层建设》2019年第10期论文;