混凝土裂缝检测文献综述.pdf

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 实用而且较为普遍的方式； 不降板， 管道设于地面上和设于外墙适用范 围较窄， 应用起来比较受限， 随着经济的发展， 住宅建设质量及建设标 准的提升， 隐蔽式安装系统作为发过国家先进技术的引进， 能适合高档 住宅装修品质的要求， 必将受到极大关注， 在实际应用中具体采用何种 形式必须结合实际情况， 与建筑、 结构专业配合， 不必拘泥于一种做法。 总之， 住宅同层排水具有使用、 安装、 维修、 装修和改造方面的优越 性， 值得我们在设计施工中积极有效地推广和普及。随着人们对住宅 品质的要求的提高， 同层排水技术具有广阔的发展前景。 参考文献 李成 建筑给排水设计 长安大学， 王井红 同层给排水施工要点 同济大学， 混凝土裂缝检测文献综述 陈雁群 江西省建筑材料工业科学研究设计院， 江西 南昌 摘 要： 混凝土抗拉强度很低， 受到拉应力的作用时就会有裂缝产生， 裂缝的存 在就会影响混凝土结构的强度、 耐久性以及安全性， 甚至使整个建筑结 构垮塌而造成重大事故。建筑结构裂缝的检测是采用相应的技术手段 和检测设备对建筑结构进行检测， 根据检测结果来判定结构的损害程 度。通过混凝土裂缝检测认真分析其产生的原因， 为以后加固补救提供 可靠的信息。论述了混凝土裂缝检测的重要性、 检测的常用方法， 并就 混凝土检测技术的所存在的问题和发展进行了探讨。 关键词： 建筑结构 混凝土 裂缝 检测 引言 混凝土是当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料， 普通钢筋 混凝土结构在一般情况下是允许带裂缝工作的 。近代科学关于混 凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明： 混凝土 结构的裂缝是不可避免的， 裂缝是一种人们可以接受的材料特征 。 在混凝土结构中， 裂缝是破坏混凝土结构安全的首要因素。当混凝土 结构裂缝发展过大时就会影响结构可靠性， 给建筑的使用带来潜在的 安全隐患， 甚至使整个结构垮塌而带来重大的人员伤亡和巨大的财产 损失。很多工程结构事故就是由于裂缝的不稳定发展所造成的 。 例如， 年 月 日， 新加波的六层新世界酒店在 秒时间内轰然 倒塌造成 人遇难； 年 月 日， 葡萄牙北部的 大桥坍塌， 造成 人死亡； 年 月 日， 巴西里约日内卢一座 层办公楼突然倒塌， 造成 人死亡； 年 月 日， 孟加拉国一座 名为“ 拉纳大厦” 的八层楼建筑垮塌， 造成 人死亡， 属重大建筑事 故。为了保证建筑结构的安全性， 混凝土裂缝的检测和监测成为关键 工作之一。混凝土裂缝检测与监测技术的发展不断前进， 这使得这些 技术逐渐成熟。 和 将多模光纤埋入混凝土来测裂缝； 等 利用新型分布式光纤传感器测量裂缝； 等利用红外热像对混凝土检测得出了混凝土裂缝 与温度之间的关系； 等将扫描技术用于混凝土超声波检测。层 析技术也被用在混凝土裂缝检测上， 我国虽然对层析成像技术理论研 究和实际应用起步比较晚， 但在借鉴国外先进的理论和仪器同时， 经过 数十年的不懈努力和研究， 也取得了丰硕的成果。此外， 我国探地雷达 （ ） 还处于初步研究阶段， 很多技术还不够成熟和完善， 还需要完善 其研究 。 常用混凝土裂缝检测技术 目前， 混凝土裂缝检测主要工作分别为裂缝的粗检测（ 也即判断裂 缝是否存在） 、 裂缝宽度的检测以及裂缝深度的检测（ 定量的检测裂 缝） ， 这些工作所采用的技术手段也不尽相同。现在对混凝土裂缝判断 检测的技术有： 目测法、 雷达法、 云纹法、 红外热像法、 声发射法以及全 息干涉法等； 对混凝土裂缝宽度检测的技术有： 脆漆涂层法、 裂纹扩展 片法、 光纤裂缝传感器法等； 对混凝土裂缝深度检测的技术有： 冲击回 波法、 超声波法等。 裂缝粗检方法 判断检测裂缝的存在， 就是定性的检测裂缝是否已经存在， 并不是 定量化的去检测混凝土裂缝。目测法是用纯石灰水溶液均匀地刷在结 构表面并等待干燥， 当试件受外荷载作用后， 白色涂层将在高应变下开 裂并脱落。目测法有时也可利用裂缝放大设备观察。 雷达法是利用高频率宽带脉冲电磁波， 根据电磁波的传播特性来 检测混凝土中的孔洞、 裂缝及缺陷的技术。其原理是根据波在传播的 过程中不同介质的分界面反射和折射的规律， 再由接收器接收到的波 行程的时间、 波幅及形状， 来判断混凝土裂缝是否存在。雷达法波动方 程可以选用由麦克斯韦方程推导出的方程如下式（ ） 。 ? （ ） 由上式得出波速和相位系数的关系， 从而可以测出混凝土内部结 构的缺陷。但是雷达法不宜在有强电场的场合使用， 检测的结构误差 较大。 云纹法（ 也称莫尔纹法） 属于变形分析的一种模拟方法， 分为面内 和面外两种方法。云纹法是用黑线栅（ 等节栅或异节栅） 作为元件， 结 构表面存在损伤或裂缝时， 明暗相间重叠的栅线会产生变动的干涉条 纹， 根据这些不同的云纹来检测混凝土裂缝， 此方法检测局域较小只适 合在实验室使用。 红外热像法是借助红外线进行探测的， 在红外线波长中只有 和 的波段有很好的穿透性， 红外探测器就是利用这个波段进 行探测的 。当混凝土内部存在裂缝和缺陷时， 在连续区和非连续区 的热扩散系数不一样， 使混凝土表面产生温度差降， 再利用红外热成像 仪测量它的不同热辐射， 经信号处理系统将热像显示出来， 得到混凝土 的裂缝或缺陷的位置。红外热像技术的重要特点是可以快速、 非接触、 大面积地扫查检测表面， 并且不损伤检测物， 但由于对象是混凝土， 混 凝土内部材料分布不均匀性、 表面发射不均匀性以及背景辐射的影响 会影响检测结果。 声能也是在这过程中产生的一种能量， 声能是以弹性波在混凝土 内部进行传播的。声测法通过测试位置上应力波到达的时间差， 可确 定损伤、 断裂的位置。但是， 用 检测裂缝和其他方法最大的不同是 只能检测正在发生的裂缝， 不能检测已经发生的旧裂缝。 全息干涉法是在同一张底片上进行双曝光， 物体在变形前后分别曝光 照相一次， 两个光波波阵重叠， 固定在一张全息图中。如果物体的变形很微 小， 则由于这两个波阵面相互干涉的结果， 将产生一组干涉条纹图。通过观 察干涉条纹的变化， 从而可观察到物体出现任何微小的变化。 裂缝宽度的检测方法 混凝土裂缝宽度的检测就是采取定量的检测手段， 得到具体的数 值。 脆漆涂层法是用特殊的涂漆涂在混凝土表面形成脆性层， 受荷载作 用后根据裂纹确定主应力方向和主应力大小的方法， 此方法各异用于各 种形式的结构构件表面。 年， 德国 等 首次提出脆性涂层 法， 用于测弹性应变。 年 制成一种用来指示弹性应力分布的脆 性涂料， 这种方法得到广泛应用。混凝土因受拉而产生裂缝， 当混凝土 裂缝宽度达到 时， 随混凝土一起拉长的导电漆膜会出 现火花直至烧断， 这样的方法可以粗略测出裂缝的宽度大小。 年第 期（ 总第 期） 江西建材 施工技术 裂纹扩展片就是一种根据要求设计出的具有特殊形状的电阻应变 片， 由栅体和基底组成。当裂纹到达某处时， 与栅体链接的仪器就能测 出该处栅条断裂情况， 从而得出裂缝的位置。裂纹扩展片法（ 也称间接 直流电位法） 常用于断裂力学试验中。从八十年代初， 国外开始采用一 种裂纹扩展片法进行裂纹长度测试 。 光纤传感器法是利用埋在混凝土内部的光纤传感器作为元件， 来 测得混凝土内部缺陷和裂缝的。其原理是： 结构的损伤将引起埋设在 损伤部位的光纤损伤、 微弯或裂断， 导致光纤能力下降， 布置在光纤网 络出口处的光探测器将检测出光纤输出光强变化， 从而得到结构的损 伤信息。 年， 等人 将光纤传感技术应用在土木工程领 域， 应用包括检测钢筋混凝土结构的内部损伤如混凝土开裂、 钢筋锈 蚀、 钢筋与混凝土的分离等。 裂缝深度的检测方法 混凝土裂缝深度检测是对混凝土裂缝进行定量检测， 得出具体的 数值， 凭借检测所获得的数据可知混凝土结构损害的程度。 冲击波回波法是一种检测裂缝深度的方法， 也属于声波反射波法 之一， 其原理是利用小钢球或小锤轻击一下混凝土表面产生低频应力 脉冲， 脉冲传播到结构内部， 在缺陷和构件底部反射回来， 到达表面后 又反射回去， 这样就会产生多次反射形成瞬态共振， 根据数据采集器及 信号处理器进行幅值谱分析， 就可以识别混凝土缺陷的位置及深度。 等 在混凝土无损检测中采用了冲击回波法， 在这以后冲击 回波法的发展很快。 年代末， 我国研制成冲击回波法仪器 系统， 并在工程检测中成功应用。目前， 已经有 扫描式冲击回波系统、 带 表面波的冲击回波系统、 超薄冲击回波系统等。由同济大学自制 型超声检测仪也可用于冲击回波试验。 超声波法是现在应用最为广泛的无损检测技术， 分为平测法（ 即将 发射探头和接受探头安装在构件同一侧） 和斜测法（ 即将发射探头和接 受探头对称的安装在裂缝两侧） 。超声波法的原理是利用高频超声波 （ ） 作为信息的载体， 对混凝土构件进行探测， 测量超声脉冲 纵波在混凝土中的传播速度、 首波波幅变化和接受信号频率等参数， 并 根据这些参数的相对变化， 判定混凝土中的缺陷情况。 等人率先 将超声波用用于混凝土检测。该检测技术得到快速发展。由于混凝土 是一种混合非匀质材料， 超声波不会按着理想直线在其内部传播， 使得 发射器与接收器之间关系不稳定， 检测精度有待提高。超声波法也有 一定的局限性， 其采用逐点径向检测， 检测速度慢而且容易漏检 。 目前混凝土检测存在的问题 检测环境适用性 目前混凝土检测技术很难同时实现在线实时检测和检测精度的要 求， 另外检测设备受所处环境的影响很大， 实验室检测设备和实地检测 设备的精度相差很大， 而且不能很好地建立数据连接平台， 进行全天候 检测。传统检测方法的工作量大， 效率很低， 而且结果的精准度不高。 精度好、 效率高、 能实现各种结构样式、 各种场地环境的检测仪器及方 法是很有必要的。 检测仪器可靠性 建筑结构检测采用的设备也相对陈旧老化， 以至于不能很好地满 足现代结构检测的需求。质量好、 精度高、 性能稳定、 操作方便的仪器 是高质量检测工作的保证。在这方面， 我们国家与一些发达国家有着 明显的差距， 特别是在数字化检测仪器设备方面。加大对建筑结构检 测的投入显得很有必要。 检测体系完备性 我国混凝土检测系统还不够完善， 裂缝检测的理论基础较为薄弱。 随着建筑业的飞速发展， 大型结构、 大跨度结构、 超高层结构等一些新 型结构的出现， 传统的检测方法不能很好地接合新规范、 新标准， 会出 现一些检测盲区， 给现代结构检测带来很大的不便， 传统建筑结构检测 的标准与规范亟待修订。建筑结构检测与加固相关的资料很缺乏。在 结构检测与加固技术相关的资料文献相对较少， 没有明确的领域划分。 现在可查的一些资料也相对较为陈旧， 技术在不断地更新， 建立该领域 完善的资料库以及结构检测数据库是一个值得探讨的问题。 检测结果一般性 混凝土结构一种非线性材料， 缺陷的位置是随机性的， 土木工程结 构检测技术中非线性诊断技术的应用尚不成熟， 相较于线性诊断而言， 这种技术更加需要复杂的计算算法和技术操作， 但是非线性诊断技术 更加贴近实际， 非线性结构检测技术在发展中应该不断针对土木工程 的建筑结构作出调整和优化， 改进和完善整个非线性结构诊断技术的 应用。非线性技术的研究和应用在未来的结构检测技术发展中， 应该 成为一个研究重点。遗传算法、 小波分析和神经网络在非线性分析和 数据处理上所具有的优势， 这使得非线性结构检测在结构损伤的辨识 上有着很大发展空间和前景。 混凝土检测技术的发展与展望 随着建筑使用年龄的增长， 建筑结构所呈现的各种病态问题。这 引起我国建筑相关部门的广泛关注， 并加大对旧建筑检测加固力度， 其 中混凝土裂缝检测在建筑工程质量管理中起到了重要的作用。随着科 学技术的不断发展， 混凝土检测技术及相关的检测设备在不断地更新 完善， 测试仪器由模拟仪器发展为数字仪器， 如我国岩海公司研制的 型、 同济大学自制的 型、 岩土领域采用的 型。目前超声层析技术虽然已经应用在混凝土检测中， 但是目前只能 实现二维波走时成像， 与混凝土内部三维形体缺陷有很大区别， 会给检 测带来很大误差甚至错误判断， 所以在三维波成像方面还有很大的发 展空间。前面所讲述大多技术很难实现实时、 在线检测， 处理数据也是 逐点化， 使得的工作量大、 效率低。透射技术可以实行全构件检测， 免 去了以往逐点一一检测， 大大提高了工作效率。 但是， 我国在透射技术领域开展的研究较少， 起步也相对较晚， 不 能很好的在工程上应用透射技术， 因此应积极开展这方面的研究工作。 水工类建筑结构中混凝土的检测比普通建筑结构混凝土的检测有困难 些， 随着一些软件的研制开发， 如 面波处理软件、 多次波压制 与非线性反演软件等， 使得水工类建筑混凝土检测一些难题得到了一 定的解决。目前所用的技术多为单一使用技术， 如果将超声波技术和 技术结合、 探底雷达技术和红外热像技术结合等， 将会使各种技术 避免短处利用长处， 在这些领域的研究很少， 还有待研究探讨。 参考文献 黄敏 工程结构裂缝检测方法及试验研究 湖北： 湖北工业大 学， 王铁梦 工程结构裂缝控制 北京： 中国建筑工业出版社， 欧进萍 重大工程结构的累计损伤与安全度评定 中国科协第 九次青年科学