黃躍峰

（廈門合誠(chéng)工程檢測(cè)有限公司，福建 廈門 361012）

0 引言

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑（Precast Concrete Structures）已成為現(xiàn)代建筑工程的重要組成部分。為確保裝配式結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量及在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)能夠安全可靠地運(yùn)行，其施工建造全過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)至關(guān)重要，其檢測(cè)技術(shù)關(guān)系到建筑行業(yè)可持續(xù)性和高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)程。本文以分析裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，展望其未來(lái)創(chuàng)新發(fā)展的模式，僅供交流。

1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

（1）超聲波檢測(cè)技術(shù)（Ultrasonic Testing，簡(jiǎn)稱UT）已廣泛應(yīng)用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量評(píng)估[1]。UT 通過(guò)測(cè)量聲波在混凝土中的傳播速度和衰減來(lái)檢測(cè)內(nèi)部缺陷。此外，光纖光柵傳感技術(shù)（Fiber Bragg Grating，簡(jiǎn)稱FBG）可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變和溫度，提供了對(duì)結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵信息。

（2）磁粉探傷技術(shù)（Magnetic Particle Testing，簡(jiǎn)稱MPT）和渦流檢測(cè)技術(shù)（Eddy Current Testing，ECT）用于檢測(cè)表面和近表面缺陷，如裂紋和焊縫的質(zhì)量。磁粉探傷是傳統(tǒng)的無(wú)損探傷方法之一，其原理是利用漏磁場(chǎng)可以吸附磁粉這個(gè)基本原理進(jìn)行探傷檢測(cè)；渦流檢測(cè)技術(shù)則是利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)測(cè)定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來(lái)無(wú)損評(píng)定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無(wú)損檢測(cè)。

（3）紅外熱成像（Infrared Thermography，簡(jiǎn)IRT）被廣泛用于檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的隱性缺陷。IRT 通過(guò)測(cè)量表面溫度分布來(lái)識(shí)別異常熱點(diǎn)，從而確定可能存在的問(wèn)題區(qū)域。

總的來(lái)說(shuō)，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑在非破壞性質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)展，這對(duì)提高這些結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性起到了至關(guān)重要的作用。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的施工準(zhǔn)備階段，常用的檢測(cè)技術(shù)有超聲波檢測(cè)技術(shù)（UT）、磁粉探傷技術(shù)（MPT）和紅外熱成像技術(shù)（IRT）。

（1）超聲波檢測(cè)技術(shù)（UT）的應(yīng)用：在此階段，UT技術(shù)通常采用頻率為20～100kHz 的超聲波脈沖，以獲取最佳穿透深度和分辨率。檢測(cè)過(guò)程中，超聲波在混凝土中的傳播速度一般應(yīng)控制在2000～4000m/s，衰減系數(shù)通常不超過(guò)0.02dB/m（在1MHz下），以評(píng)估混凝土結(jié)構(gòu)的完整性[2]。超聲波檢測(cè)設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)在

120 dB以上，以確保捕捉微弱的信號(hào)。

（2）磁粉探傷技術(shù)（MPT）的應(yīng)用：在MPT 檢測(cè)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)調(diào)節(jié)至30～60 奧斯特（Oe），以有效顯示混凝土中鋼筋或金屬件表面的微小缺陷。磁粉的粒徑應(yīng)選擇在10～30μm，以保證足夠的敏感度。對(duì)于不同混凝土厚度，適用的電流大小會(huì)從幾百安培（A）到數(shù)千安培不等，以生成足夠的磁通量。

（3）紅外熱成像技術(shù)（IRT）的應(yīng)用：IRT 檢測(cè)時(shí)，應(yīng)使用具有至少640×480 像素分辨率的熱像儀，溫度分辨率應(yīng)達(dá)到0.05℃以內(nèi)，以準(zhǔn)確識(shí)別溫差。掃描過(guò)程中，設(shè)定的溫差閾值應(yīng)不超過(guò)0.1℃，確保能夠檢測(cè)到細(xì)微的溫度變化。觀察時(shí)間通常在夜間或溫度變化較小的時(shí)段，以減少環(huán)境因素的影響。

2.2 運(yùn)輸期間的應(yīng)用

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)成品構(gòu)件的運(yùn)輸環(huán)節(jié)也是影響結(jié)構(gòu)安全與完整性的關(guān)鍵階段，在此過(guò)程中常用的檢測(cè)技術(shù)有超聲波檢測(cè)技術(shù)（UT）、磁粉探傷技術(shù)（MPT）、渦流檢測(cè)技術(shù)（ECT）和紅外熱成像技術(shù)（IRT）。

（1）超聲波檢測(cè)技術(shù)（UT）：在運(yùn)輸期間，UT設(shè)備通常采用2.5MHz 的探頭對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，以優(yōu)化對(duì)微小缺陷的檢測(cè)能力[3]。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，聲波的傳播時(shí)間應(yīng)控制在10～1000μs 之間，以評(píng)估混凝土內(nèi)部的空洞和不均勻固化情況。對(duì)于特定構(gòu)件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，信號(hào)增益設(shè)置應(yīng)不低于60dB，以保證檢測(cè)的靈敏度。

（2）磁粉探傷技術(shù)（MPT）與渦流檢測(cè)技術(shù)（ECT）：MPT 在檢測(cè)過(guò)程中，磁場(chǎng)強(qiáng)度通常設(shè)置在30～60 奧斯特（Oe），以便顯露微小裂紋。而ECT檢測(cè)時(shí)，頻率范圍應(yīng)選擇在100kHz 至2MHz，以最大化對(duì)金屬配件表面和導(dǎo)電性變化的感應(yīng)能力。在運(yùn)輸過(guò)程中的動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，渦流檢測(cè)的靈敏度參數(shù)應(yīng)調(diào)至能夠探測(cè)到0.5mm的表面缺陷。

（3）紅外熱成像技術(shù)（IRT）：對(duì)于IRT，關(guān)鍵參數(shù)包括熱像儀的空間分辨率應(yīng)至少為0.1℃，以便在運(yùn)輸過(guò)程中快速檢測(cè)溫度分布[4]。溫差檢測(cè)的靈敏度應(yīng)設(shè)置為0.05℃，這樣可以有效識(shí)別由于內(nèi)部缺陷或運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力差異。熱像儀的測(cè)量范圍至少應(yīng)為-20～150℃，以覆蓋可能出現(xiàn)的所有環(huán)境條件。

2.3 安裝階段的應(yīng)用

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的安裝階段，超聲波檢測(cè)技術(shù)（UT）與光纖光柵傳感技術(shù)（FBG）均有深入應(yīng)用。

（1）UT 技術(shù)能詳細(xì)地檢測(cè)混凝土內(nèi)部，例如，設(shè)定探頭發(fā)送頻率為2.5MHz 的超聲波，這些波會(huì)穿越混凝土并在遇到內(nèi)部缺陷時(shí)反射。如，內(nèi)部裂縫的存在，會(huì)使得超聲波在混凝土中的傳播速度從約4500m/s 降到4100m/s左右。探頭接收到的信號(hào)中，通過(guò)分析其時(shí)間延遲和強(qiáng)度衰減，可以精確判定缺陷的位置與大小，為工程團(tuán)隊(duì)提供更換或修復(fù)構(gòu)件的依據(jù)。

（2）FBG 傳感器通過(guò)測(cè)量傳遞過(guò)光纖的光的波長(zhǎng)變化來(lái)感知應(yīng)變與溫度變化。例如，當(dāng)混凝土產(chǎn)生0.1%的應(yīng)變時(shí)，光纖中的光波長(zhǎng)可能會(huì)變化約1.2nm。通過(guò)監(jiān)測(cè)這些微小的波長(zhǎng)變化，可以實(shí)時(shí)計(jì)算出混凝土構(gòu)件的應(yīng)變情況。如在安裝過(guò)程中某一構(gòu)件的應(yīng)變值超過(guò)預(yù)定的0.2%，便需要調(diào)整或更換，以確保其長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和安全性。

（3）通過(guò)UT 與FBG 的聯(lián)合使用，可以在安裝階段就做到對(duì)構(gòu)件的全面質(zhì)量控制。UT提供內(nèi)部缺陷的精確信息，而FBG則持續(xù)監(jiān)測(cè)其在安裝過(guò)程中的狀態(tài)，確保每個(gè)構(gòu)件都能在允許的應(yīng)變和溫度范圍內(nèi)運(yùn)作，從而為整個(gè)建筑工程的成功安裝和施工安全提供保障。

3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向

3.1 檢測(cè)技術(shù)的集成化和智能化

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程檢測(cè)是保證質(zhì)量的核心，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將更加聚焦于技術(shù)的集成化和智能化[5]。

（1）未來(lái)的混凝土結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程檢測(cè)將實(shí)現(xiàn)技術(shù)的無(wú)縫集成。超聲波檢測(cè)技術(shù)（UT）、光纖光柵傳感技術(shù)（FBG）、磁粉探傷技術(shù)（MPT）、渦流檢測(cè)技術(shù)（ECT）及紅外熱成像技術(shù)（IRT）等，將通過(guò)集成化平臺(tái)共同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。集成化平臺(tái)將采用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)時(shí)分析多維度數(shù)據(jù)，為工程團(tuán)隊(duì)提供實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的反饋。

（2）自動(dòng)化和智能化將是全過(guò)程檢測(cè)的重要發(fā)展方向。例如，集成化平臺(tái)將采用人工智能算法，實(shí)時(shí)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，并與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，自動(dòng)識(shí)別可能的質(zhì)量問(wèn)題，并及時(shí)報(bào)警。此外，無(wú)人機(jī)和機(jī)器人技術(shù)也將被廣泛應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)，它們將搭載各種檢測(cè)設(shè)備，無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)完成混凝土結(jié)構(gòu)的表面和內(nèi)部檢測(cè)工作。

（3）數(shù)字孿生技術(shù)將在未來(lái)的混凝土結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程檢測(cè)中發(fā)揮重要作用。通過(guò)創(chuàng)建混凝土結(jié)構(gòu)的數(shù)字模型，工程團(tuán)隊(duì)可以在虛擬環(huán)境中模擬和預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的實(shí)際行為，并與實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)和性能。

（4）未來(lái)的混凝土結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程檢測(cè)還將更加注重環(huán)境和可持續(xù)性。檢測(cè)技術(shù)將更加環(huán)保和節(jié)能，同時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)也將被用于評(píng)估和優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境性能和可持續(xù)性。

未來(lái)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程檢測(cè)將是一個(gè)集成、智能、自動(dòng)化和可持續(xù)的系統(tǒng)。通過(guò)采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和管理方法，工程團(tuán)隊(duì)將能更有效地保證混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能，滿足社會(huì)對(duì)可持續(xù)建筑的需求。

3.2 完善檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用模式

3.2.1 構(gòu)建先進(jìn)的智能檢測(cè)系統(tǒng)

（1）先進(jìn)傳感器網(wǎng)絡(luò)[6]。智能傳感器在結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位布置，監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力和振動(dòng)。這些傳感器使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。

（2）機(jī)器學(xué)習(xí)和模型預(yù)測(cè)。采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，識(shí)別潛在的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。建立結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)模擬分析預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)行為。

（3）自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。一旦檢測(cè)到異常，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)立即通知相關(guān)人員，同時(shí)提供緊急修復(fù)建議。

3.2.2 構(gòu)建科學(xué)的檢測(cè)模式

（1）構(gòu)建集中性的檢測(cè)技術(shù)模式。針對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的集中性問(wèn)題，確保每個(gè)構(gòu)件的正確裝配[7]。其中，包含了虛擬現(xiàn)實(shí)模擬：在施工前，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建集中性模擬，模擬裝配過(guò)程并檢查構(gòu)件之間的相互作用；AR 助手：施工人員佩戴增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）頭盔，顯示虛擬現(xiàn)實(shí)模擬，提供裝配指導(dǎo)，確保構(gòu)件準(zhǔn)確對(duì)接；傳感器和機(jī)器視覺：采用傳感器和機(jī)器視覺系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)裝配過(guò)程，檢測(cè)并糾正裝配誤差。

（2）構(gòu)建混凝土結(jié)構(gòu)裝配精確度的檢測(cè)模式。在施工過(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注混凝土結(jié)構(gòu)的裝配精確度，確保每個(gè)構(gòu)件的精確性[8]。通過(guò)利用激光掃描儀檢測(cè)混凝土表面的平整度和垂直度，提供高精度的數(shù)據(jù)、高精度GPS 定位，實(shí)時(shí)跟蹤構(gòu)件的位置和相對(duì)位置，確保精確對(duì)接、云計(jì)算數(shù)據(jù)分析，將激光掃描和GPS 數(shù)據(jù)上傳到云端，使用云計(jì)算進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和精度評(píng)估。確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，為未來(lái)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)將通過(guò)檢測(cè)技術(shù)的集成化和智能化以及完善檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用模式，大大提升監(jiān)測(cè)精度和檢測(cè)質(zhì)量，為更安全、更高效、可持續(xù)的裝配式混凝土建筑提供質(zhì)量保障，為人們提供更安全、更舒適的居住和工作環(huán)境，為環(huán)境的可持續(xù)性和資源的節(jié)約做出貢獻(xiàn)。