建筑砌块抗压强度快速无损检测方法对比与优化

引言：

本研究聚焦建筑砌块抗压强度的快速无损检测技术，旨在对比主流方法的性能差异，探索优化路径，以提升检测效率。通过分析回弹法、超声波法、红外热成像法及电磁法的物理原理、适用条件及误差来源，本研究为工程实践提供了方法选择的科学依据，研究成果有助于推动无损检测技术在建筑质量监控中的标准化应用。

一、建筑砌块抗压强度无损检测方法对比综述

（一）回弹法

回弹法作为建筑砌块抗压强度的经典无损检测手段，其原理是基于弹性回弹值与材料表面硬度的正相关性，通过弹簧驱动的冲击锤撞击砌块表面后测定回弹高度，进而推算抗压强度。该方法凭借其操作便捷性、设备轻量化以及极低的实施成本，在施工现场快速筛查中占据主导地位，尤其适用于大批量砌块的初筛。

回弹法受表面状态影响显著，当砌块表面存在浮浆、碳化层或局部破损时，回弹值可能偏离真实强度；其对低强度砌块的敏感性不足，且无法反映内部缺陷。现有研究通过引入表面粗糙度修正系数或与碳化深度测试联用，但仍要配合局部破损试验进行校准。

（二）超声波法

超声波法通过测定纵波在砌块中的传播速度与材料动态弹性模量的关联性来反演抗压强度，其物理本质是声波在密实材料中的传播速度与孔隙率呈负相关。相较于回弹法，超声波法的突出优势在于可以穿透砌块内部，同步识别裂缝、空洞等缺陷，且对表面状态不敏感。

该方法受含水率影响显著，饱和状态下砌块的声速测量值可能偏高，要通过烘干或建立含水率-声速补偿模型进行数据校正；同时，耦合剂的均匀性会引入约 ±5% 的随机误差。

（三）红外热成像法

红外热成像法通过捕捉砌块在外加热激励或自然温差下的表面温度场分布，利用热传导系数与密实度的相关性间接评估强度。该方法的优势在于非接触、全场检测特性，特别适合大面积墙体或异形砌体的快速评估，且能可视化呈现内部层析缺陷。然而，环境温度波动、日照辐射等干扰会导致热噪声，要采用锁相热成像或脉冲相位法等信号处理技术抑制干扰；砌块材料的热物性参数离散性较大，需配合标样建立温度-强度数据库。

实践表明，在恒温实验室条件下，红外法对加气混凝土砌块的强度预测误差可控制在 ±12% ，但现场检测时要结合局部回弹法验证。

（四）电磁法

电磁法涵盖涡流检测、微波透射等多种技术，其共性原理是利用砌块介电常数或导电率与密实度的关联性进行强度推算。

具体方法及特点：以涡流检测为例，当高频交变磁场作用于含金属纤维的砌块时，涡流损耗值与浆体密实度呈负相关，该方法对轻质保温砌块的检测灵敏度显著高于传统方法；微波透射法则通过分析电磁波的衰减相位差来构建内部结构图像，尤其适用于石膏基砌块的含水率与强度同步检测。

局限性与最新研究：电磁法的局限性在于仅适用于特定材料体系，且设备成本高昂；最新研究通过融合太赫兹波段与深度学习算法，在蒸压加气砌块的强度预测中实现了 ±7% 的误差。

二、快速无损检测方法优化路径

（一）现场适应性改进

建筑砌块抗压强度无损检测的现场适应性改进，主要聚焦于操作流程简化，以提升检测结果的效率。

不同检测方法的改进措施及效果：（1）针对回弹法易受表面状态影响的缺陷，采用预打磨结合数字图像处理技术，可显著降低人为误差。（2）超声波法则通过开发自适应耦合技术克服了传统耦合剂对检测效率的限制，在潮湿环境下仍能保持 ±5% 的测量稳定性；同时，嵌入式温湿度传感器实时采集环境参数，自动触发修正算法，使野外作业的适用性大幅提升。（3）红外热成像的改进重点在于动态背景噪声消除，采用移动平均滤波结合小波变换的混合算法，可在日照变化条件下将热信号信噪比提高 40% 以上。（4）电磁法则通过优化频率选择策略，有效降低了周边钢筋网架的电磁干扰。

（二）多方法融合检测

多方法融合检测通过集成不同物理原理的互补优势，构建了更全面的砌块强度评价体系。回弹超声波联合检测是最成熟的融合方案，其中回弹值反映表面硬度，超声波传播速度表征内部密实度，二者通过加权回归模型可将综合误差控制在 ±6% 以内。

不同算法的应用及提升:(1)机器学习进一步提升了融合效能，如采用随机森林算法处理回弹值、声速、红外热图等多源数据时，对蒸压加气混凝土砌块的强度预测决定系数 R² 可达0.93，较单一方法提高0.15；(2)深度学习方法则突破了传统模型的局限性，卷积神经网络对红外热像和超声波时频图谱的特征提取，可以自动识别裂缝发育程度与强度劣化的关联规律。

（三）便携式设备开发

便携式检测设备的革新正推动无损检测向智能化、轻量化方向发展。（1）硬件与传输技术:新一代手持终端整合了微机电系统传感器和边缘计算能力，如采用STM32H7 系列芯片的超声测厚仪，重量不足 500g 却可实现 50MHz 采样率，配合 BLE5.0 无线传输，检测数据可实时同步至云端数据库；（2）软件应用:移动端APP 的介入彻底改变了传统工作流程，通过开发适配Android/iOS 的检测软件，现场人员可直接调用预置算法分析回弹曲线或热图，生成 PDF 报告，全过程耗时从传统方法的 2 小时压缩至 15 分钟；（3）功耗设计:低功耗设计是另一突破点，基于 LoRa 的物联网检测节点仅需2 节AA 电池即可连续工作72 小时，特别适合偏远工地使用；（4）与新兴技术融合:便携设备正与增强现实技术深度融合，微软 HoloLens2 在砌块检测中的应用，允许工程师通过手势操作虚拟控制面板，同时叠加显示红外热像与超声断层扫描的混合现实图像，使隐蔽缺陷的定位效率提升3 倍。随着柔性电子技术的发展，可穿戴式检测设备或将开启无损检测的新范式。

三、结语：

建筑砌块抗压强度的无损检测技术发展至今，已从单一物理参数测量迈向多模态融合，技术的发展反映了检测技术的进步，也映射出建筑业对高效质量控制的迫切需求。在绿色建筑与装配式结构快速推广的背景下，传统破坏性检测的滞后性愈发凸显，而无损检测的实时动态评估能力，恰好填补了施工过程质量监控的空白。但是，当前技术仍存在环境适应性不足、检测标准不统一等问题，特别是在极端气候或复杂结构中的应用仍需进一步优化。随着人工智能、物联网以及新型传感技术等的深度整合，无损检测或有望升级为集质量诊断、寿命预测于一体的智能决策系统，从而在建筑全生命周期管理中发挥更重要的作用。

参考文献：

[1]薛红星,冯爱民,李姝.一种建筑砌块抗压强度检测机:CN202221739931.X[P].CN217819670U.

[2]范旗军,胡建兵.半块型混凝土砌块的抗压强度值研究[J].建筑砌块与砌块建筑,2012(4):5.

[3]苏妍.混凝土预制砌块抗压强度检测研究[J].佛山陶瓷,2024,(3):93-95.