无损检测技术在建筑工程质量检测中的研究

【摘要】建筑工程质量取决于多方面，而混凝土、钢筋等建筑材料是最直观的影响因素，因此为提高建筑工程质量，需要对建筑材料的质量和细节进行把控。而无损检测技术是指基于各类非破坏性检查技术对建筑材料实施高效性以及精准性的检测。本文旨在分析超声检测技术、渗透检测技术等无损检测技术在建筑工程质量中的原理和作用，以期为建筑工程质量的提高做出必要贡献。

【关键词】无损检测技术；建筑工程；质量检测；超声检测技术；渗透检测技术；涡流检测技术；射线检测技术；混凝土检测；声发射；

随着社会经济的发展，我国的建筑工程总量也在节节攀升。据相关土木工程以及建筑工程数据统计，我国目前的建筑工程质量规模高达数万亿美元，在全球总行业内占比50%以上[1]。从我国建筑工程质量发展现状和前景来看，其行业发展是良好的。而随着行业的发展，其建筑工程质量的相关内容也备受关注。而加强建筑工程质量是当前行业发展的主要方向之一，也是整体建筑工程的可持续性发展核心所在[2]。建筑材料是影响建筑工程质量的主要因素，也是最直观因素，因此从提高建筑工程质量原则出发，务必要加强对建筑材料的管理，基于这一背景，无损检测技术应运而生。

1.无损检测技术原理和类型

无损检测技术从其宏观概念来说，是在不破坏材料的状态、性能、外观等情况下，对其材料的内容、成分以及化学情报等进行检测。而在陈加伟[3]研究中补充到，无损检测技术是一门综合性的技术，集合了材料科学、物理学、机械功能、电子学等多种内容，同时还集合了电子信息化技术以及人工智能技术等。而随着现代工业和物理学等交叉学科的发展，无损检测技术在大量行业内获得了广泛的应用，其对于质量的把控已经成为多家企业和科技人员的认可。无损检测技术具有不需提前准备、不损伤检测物品、没有污染、检测方便等多种检测特点，同时相较常规性的检测，无损检测还具有全程性、全面性以及可靠性的多项特点。而无损检测根据其原理主要分为常规检测技术以及非常规检测技术，其中超声检测、射线检测、磁粉检测以及渗透检测等均是常规检测技术，而非常规检测技术主要有声发射以及红外线检测等。

2.无损检测技术在建筑工程质量检测中的研究

2.1 超声检测技术

超声检测的原理是基于超声波的特性而衍生出的无损检测技术，如超声波具有反射、折射以及散射等物理特性，这些物理特性的存在能让人评估材料是否存在有内部缺陷以及不足。Liu J [4]曾深入地总结过超声检测技术的核心原理，即不同的介质内超声波遇到不同的平面可产生不同的反射，如凹面可反射，凸面则折射，而这种反射或者折射产生的信号可呈现不同层次的衰减，根据这种衰减，即可以判断材料内部的缺陷。以建筑工程内的钢结构为例，如果对其实施超声检测技术，可以发现内部的缺陷。如常见的钢结构内部的缺陷主要集中在裂纹、未焊透以及夹渣和气孔等缺陷内。以裂纹为例，超声波信号特点为线性衰减以及面状衰减，且有较强的反射信号。而此时对其施加外力，这种反射波依旧存在。当人为性的移动探头时，内部的裂纹又可展现出多峰波的最大值交替。而未焊透是指母材的金属间没有熔化导致焊缝的金属无法进入接头的部位根部，这种情况可造成焊缝有效面积减少以及接头强度下降。而对这种内部缺陷进行超声探测时，可以发现未焊透的结构内部的反射波表面规则明显，当对其施加外力移动时则信号波动趋向于稳定。而根据超声检测技术的质量要求，一般将检测的等级划分为ABC三个等级，其难度则呈现正比增长。如A级是最为简单的，一般适用于在焊缝的单侧面进行检查。而B级则是同个角度下焊缝的单侧面以及双侧面均检查。如果被检测的母材的厚度超过100mm，一般要求B级检测，如果要求较高，还可加用横向缺陷的监测。而C级的要求最高，是指以2个角度探头实施双侧检验，能发现2个扫查方向以及2个横向方向的缺陷[5]。

2.2 射线检测

射线检测在各行业内均有大量的应用，如医学、建筑业等。其原理是通过对检测的物品以及材料实施X射线和Y射线的发射，通过检测件对射线的吸收度以及投射度来分析其内部的结构组成和缺陷。一般情况下，混凝土、钢结构等物质对射线的吸收以及穿透均有不同，同时信号的衰减也呈现出不同的趋势。这种方法尤其适合在混凝土以及金属材料内的缺陷。其检测工作主要分为如下5个步骤。①准备工作：首先选择合适的射线源以及检测设备，同时考虑到被射线普遍具有辐射，因此需要根据被检测对象的尺寸以及材料强度等确定射线的强度以及曝光的时间，同时需要采取各类安全措施来保障检测区域的安全，如设置必要的警示标识，同时佩戴各类防护辐射的相关措施。②安装设备：将X射线或者射线等放在被检测的一侧，而后将射线检测器放在对侧，调整相关的设备位置，确保射线可以全部的穿透要检测的材料的部位。③实施检测：开启射线发射源，促使射线穿透过被检测物质的部位，而后由对侧的射线接收器，收集折射信号，且对信号实施转换形成电信号。④数据处理和分析：现代化的射线检测系统可以直接转变电信号后，对内部缺陷实施增强和分析。⑤缺陷评估：依据投射的结果和检测效果，评估缺陷的尺寸、部位、类型、数量等，同时对其评估这种内部缺陷是否会影响整体建筑工程的质量，以便采取必要修复措施[6]。

2.3 磁粉检测技术

磁粉检测也被称为磁粉探伤，其原理是通过磁的感应线圈以及磁敏感等设备对相关材料实施检测。对相关材料实施磁化后，材料的磁力可出现不连续性，而这种不连续性可导致材料局部出现畸形变化，从而形成漏磁场，此时应用光源对这些漏磁场实施观察，可以显示出材料内部的性质的不连续性位置，从而识别和探查后缺陷的严重程度以及位置等。如在建筑工程内常用到的装配式结构钢材，其主要的材料组成为马氏体不锈钢以及沉淀硬化不锈钢材料，这些材料因磁粉检测有较大的优势，检测直观的同时且操作简单。但值得注意的是这种检查方法对被检测件的光滑度要求很高，且因为磁粉操作有一定的难度，对工作人员的专业素质也要求高。而在检测前，需要做好如下检测步骤，即在进行磁粉检查前，需要对被检查件表面实施必要的清洁，如清除表面的油污、颗粒、油漆等杂质，而后根据被检测件的性质，选择合适的磁粉类型，如干粉以及荧光粉等，同时还要选择磁粉的浓度以及磁化方式。一般磁化方法主要分为2种，一种为直流电，一种为交流电[7]。徐万宝[8]研究中补充到交流电适合检测结构内部的深层缺陷，而直流电则主要检测表面缺陷。磁化方法可以选择以手动洒粉或者机器喷粉的方式，其要求为要足够覆盖检查表面，又不能过量磁性致使检测结果受到影响。而后在自然光线或者是紫外线光的照射下，观察磁粉的分布情况，模式、形状等，进而标记出缺陷的准确位置，从而采取必要的方法进行修复和处理。

2.4 渗透检测技术

渗透检测技术衍生于毛细原理，该理论是指物体本身具有一定的毛细作用，以液体为外力施加，可促使液体缓慢渗透，进而显示物体的状态、内部缺陷以及内部小开口。而渗透检测技术是指将被专门处理过的含有荧光染料的液体投放在钢筋、钢管等的表面，这些物体表面可因毛细作用可被液体缓慢地渗入，待一段时间后对这种渗透液予以清除，可以再通过加入显像剂的方式，促使缺陷被重新吸附在结构表面，从而形成放大型的缺陷显示，进而展示缺陷的相关特性和分布模式。李辉[9]研究中补充到渗透检测技术的优势是适应症十分广泛，可以检测包含有塑料、有色金属、陶瓷以及玻璃等在内的主要物质，且对于受检件表面的开口和缺陷之处如气孔以及疏松和裂缝等可以较好地检测出，且检测的缺陷尺寸十分精细细致，最小可以检查出0.5μm、深10μm的细缝，且一次性检查完全可以检测出所有的内部结构缺陷，效率高的同时检测的方法和手法十分简单，因此对工作人员的专业素质要求不高。此外，该地方检测的成本也较低，更容易被工程方选择。但该项技术也有一定的弊端，即无法在多孔性以及疏松性材料构件中应用，如多孔玻璃、泡沫金属、多孔陶瓷、多孔结构的水泥以及等，如果对这些材料实施渗透检测技术，可呈现出强荧光背景，无法看清受检件表面的内部缺陷进而致使检查结果失效。此外，如果有材料被污染或者被堵塞，毛细作用无法发挥渗透作用，也无法检查出结构的内部缺陷和相关构造。

2.5 涡流检测技术

涡流检测的原理基本等同于磁粉检测，也是基于磁电感应而进行检查，其具体操作模式是将检测的信号加载在探头的线圈上，当线圈靠近受检件时，可以感应出相关的电流，且产生局部磁场，如果这种受检件处于磁场的中间，则可以在结构的内部检测出一种涡流，这种涡流有大小和一定的变化，通过对大小以及变化进行观察，可以实现检测。王志刚[10]研究中用涡流检测技术检测过外层铝合金构件的腐蚀损伤，分析了涡流的变化，判断出材料的内部缺陷，该学者得出结论涡流检测技术接触性高、精准性高、灵敏度大，同时检测速度也很快，同时不会因为结构表面有污迹和污渍等干扰检测结果。而该项技术还可在复杂的检测环境下被检测。但值得注意的是，因为涡流检测是以磁电感应为基础设施检测，因此其只能适用到导电的材料。其检测的深度也不如磁粉检测以及渗透检测，而对玻璃、陶瓷类无法导电的材料无法实施检测，同时检测的成本较高，无法大批量使用。

2.6 声发射检测技术

声发射虽然和超声波原理有类似，但同时也有本质的区别，声发射是指材料的内部因为塑性变形以及断裂等产生突然性的能量释放，这种能量释放可以产生弹性波现象，对弹性波检测可以识别其内部的变形和缺陷。现目前，声发射的被定义为瞬态机械波发射，最大频次可高达200Hz，且弹性波的大小主要取决于材料的变形以及断裂机制，因此适应于瞬态以及稳态形态下的信号表征的检测，如各类结构件内的裂缝、裂纹，其技术特点的优势为一次性采集的数据量大，同时可以检测到很小的裂纹开裂信号，即使这种信号一闪而过，也可较好捕捉。对于后期磨损的微小开裂也有较好的检测价值，但其缺点在于容易受环境机械波的干扰，容易产生误差和二次检验[11]。

2.7 红外线检测技术

红外线检测是除声发射以外的无损检测中常规检测的又一方法，其原理是基于建筑物品材料的热传导性进行检测。这项检测方法常用于混凝土的检测，当混凝土受到外部热源的作用时，其内部会产生热传导，而混凝土内的水分以及杂质会一定程度上影响热传导的方向和速度，从而导致混凝土的温度分布不均匀，而对这种温度分布实施观察和记录，可以记载下温度分布图像，推断出混凝土的内部结构以及质量情况。如混凝土中常见的缺陷主要包含有空鼓、麻面以及裂缝，而对其实施检测后，可以发现缺陷部位的温度明显低于周围部分，进而分析出混凝土的内部缺陷[12]。而研究证实，混凝土的强度一定程度上受水分影响，对其实施红外线检测，可以评估水分以及混凝土的强度，进而提高混凝土的制备质量，减少对工程质量的影响。

3.总结

无损检测技术在建筑工程质量检测中具有极其重要的经济价值和安全价值，能在不同的检测对象中使用，也不会造成工程材料以及零件的损伤，既能实施抽样检查也可大批量进行全面检测，且同一批零件还可用不同的检测方法实施交叉检测，进一步提高检测的精准性和灵活性。无损检测可以精确地检查出多种材料以及产品的缺陷，保持材料的可靠性，进而提高建筑工程安全和建筑工程质量。未来如加大的对无损检测技术的探究和分析，或可在智能建筑以及绿色建筑内发挥更大优势，促使我国建筑工程行业发生全面性的转型和优化。

参考文献

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