试验无损检测技术在建筑工程检测中的应用

徐 凡

（中铁二十二局集团第三工程有限公司，福建 厦门 361000）

1 无损检测技术的特点

近年来，随着无损检测技术的不断发展，国家陆续出台了多种检测技术规范和标准，为检测技术的实施提供了权威的科学依据和法律保障。通过无损检测技术，可以将工程质量进行相应的量化，将材料结构的质量进行指标量化后，利用检测技术确定其是否满足质量要求。无损检测的使用不能影响原结构的正常性能。比如在钢结构建筑中，需要进行大量的焊接作业，焊缝的质量直接关系到钢结构的整体稳定性以及结构安全，因此无损检测的重点就是焊缝结构。无损检测技术的实施应当建立在不破坏检测材料性能的基础上，通过物理方法获取检测对象的内部信息。同时，应采取随机检测的方式，因为随机检测更具有代表性和客观性，更能真实反映结构的整体质量。通过检测技术中的科学计算，将结构性能进行具体的量化直观反映其质量，也便于数据的存储，避免因判断依据模糊而造成检测结果不准确等问题，切实提高质量控制水平。

2 常用的无损检测技术

2.1 混凝土结构无损检测技术

对混凝土结构的建筑工程进行无损检测时，常用的检测技术有超声波检测技术、红外线检测技术、冲击回波检测技术等［1］。超声波检测技术又可以细分为超声波无损检测和回弹检测，前者多用于检测混凝土结构强度，检测原理是根据声波振幅的变化以及传播速度判断其结构强度；后者多用于检测混凝土的表面质量，该技术能够检测较薄表面的混凝土质量。红外线检测技术的原理是通过混凝土结构内部的热流变化以及热量实现质量的检测，根据热传导的具体情况即可判断出混凝土结构内部是否有较大的缺陷，同时混凝土结构的表面缺陷也能通过该技术快速检测出来。冲击回波检测技术在应用时需要在混凝土表面放置钢珠，利用信号发生装置发出相应的信号，形成应力波，并激发缺陷形成相应的频谱图由传感器接收，完成对混凝土结构缺陷的检测和判断，该技术的应用原理如图1所示。

图1 冲击回波检测技术应用原理

2.2 钢结构无损检测技术

钢结构无损检测技术在建筑工程的无损检测中发挥重要的作用，该类检测技术通常有渗透无损检测技术、超声无损检测技术、磁粉无损检测技术。在使用渗透无损检测技术时需要在钢结构物体表面涂抹一定量的含有色料或荧光料的渗透液，若钢结构物体表面存在缺陷则会在缺陷处聚集一定的渗透液，当清理多余渗透液并干燥处理后，则可以利用显像剂判断表面是否存在缺陷，以此实现无损检测的目的。渗透无损检测技术的应用范围较小，并且不适于检测有涂料、氧化皮或者铁锈的钢结构，因此实用性较低。超声无损检测技术能够广泛应用于管材、焊缝、锻件以及复合材料的检测，尤其是对厚度较大的工件更具有无损检测的优势，检测时需要借助探伤仪完成。探伤仪能够产生相应的超声波，当遇到异面介质时超声波会产生反射作用，则表明检测对象的内部结构中存在一定的缺陷。磁粉无损检测技术多用于需磁化处理的磁性材料检测，由于钢结构工件会不可避免存在磁力线变形，利用光照技术探测工件的磁痕，从而准确判断检测工件存在的结构缺陷。

3 新型无损检测技术的具体应用要点

3.1 基于BIM的钢结构无损检测技术

在使用该技术检测时，首先应将建筑结构进行小波分解，并设定相应的阈值，由此得出相应的变换系数并保存有效值，确保变换系数在阈值范围内。然后对钢结构检测图像进行去噪处理，结合先进的红外图像技术可以显著提高检测图像的清晰度，由此实现对钢结构缺陷边缘的无损检测。

基于BIM的钢结构无损检测技术，在实际应用时应首先选取小波基，然后选定分解层数并设定合理的阈值，通过小波消噪、形态学处理后进行缺陷边缘检测。在检测时应选择线性相位属性良好、高阶消失矩、紧支性、正则性等属性明显的双正交小波基，即双正交小波基bior3.1，用来检测钢结构的噪声信号；需根据最小近似信号噪声标准确定信号的分解层数，比如当信号信噪比SNR＜20时，分解层数需设为5，否则需设为4，为确保钢结构的实时无损检测，可将分解层数确定为4；作为信号去噪的重要环节，判定阈值可根据式（1）确定，式中的y、α、e、M分别为尺度向量、噪声大小、常数、小波系数数量。噪声的大小α可同最小尺度空间的小波系数确定，由此结合小波系数空间中信号和噪声拥有的具备传播性小波变换系数，可基于式（2）确定α值，式中的ji、j分别为首次小波变换获取的小波系数与小波系数均值。

小波消噪应建立相应的零通小波，并根据重构公式完成信息回复，从而实现消噪的目的，该环节需要利用奇异性指数对信号的局部奇异点特征进行科学判断；形态学处理则需要分别进行膨胀处理以及腐蚀处理，通常是删除检测目标边界某类像素的方法来保证图像清晰度的增强；而缺陷边缘检测则需要结合红外图像技术，同时辅以旋转跟踪法，按照图2所示的原理实现缺陷边缘的检测。

图2 缺陷边缘检测原理

3.2 基于阻尼振动法的灌浆套筒无损检测技术

为实现对灌浆套筒的无损检测，本文建议尝试阻尼振动法这一先进的新型技术。该技术是在灌浆套筒中预埋阻尼振动传感器，然后分辨灌浆料和空气两种不同介质的振动传感情况检测灌浆套筒的饱满度［2］。使用阻尼振动法时，灌浆前后振动波形会产生一定的变化从而判断套筒内灌浆情况，灌浆前的振动波形图具有输出能量值大、振幅衰减速度慢、振幅大等特点，在灌浆后其波形图的输出能量值、振幅衰减速度以及振幅等方面都会相应产生相反变化，由此实现套筒内灌浆密实度的无损检测。该技术可以判断装配式建筑工程灌浆套筒施工质量，必要时需要采取二次补灌的措施，同时还能合理评估灌浆作业的质量，因此阻尼振动法对灌浆套筒的无损检测具有较大的推广价值。

结合实际的装配式建筑施工工程，阻尼振动传感器应在套筒灌浆作业前预埋于出浆孔的底部，灌浆作业完成后浆料初凝前实施检测。针对信号波幅的衰减大小可以确定传感器是否被灌浆料包裹，浆料的饱和度也有利于工程质量的管控。检测时应确保传感器、检查仪器等处于正常状态然后录入相关数据，注意检测至少在灌浆结束5min后进行并至少进行1／3的抽样检测，若抽样检测确定灌浆不饱满，则需要补灌直到满足检测标准。

本项目为装配式钢筋混凝土框架结构商业楼，竖向支撑结构为框架柱，并通过套筒灌浆的方式连接纵向受力钢筋。利用阻尼振动传感器对灌浆套筒进行无损检测，该商业楼9层两个柱共设置18个测点。根据检测结果可知，部分测点在初凝前检测结果表明未达到饱满状态，因此施工单位采取了补灌措施，确保了套管灌浆的质量。在灌浆料固化后，再使用该技术进行检测发现各测点都达到了饱满状态，这也表明阻尼振动传感技术能够指导装配式建筑施工作业，保证灌浆的质量。

4 结语

无损检测技术能够检测工程结构的表面缺陷以及内部缺陷，是一种有效的工程质量检测技术，同时避免了对钢结构的破坏，也适用于各种工程项目的开发建设。无损检测技术的不断完善和优化在很大程度上推动了建筑工程行业的发展，促进建设质量和建设水平进一步提升。