【摘要】土木工程項目的安全性、可靠性和耐久性至關重要，需要有效的方法來監(jiān)測和評估建筑房屋結構的性能，以確保其長期穩(wěn)定運行。文中探討無損檢測技術在土木工程中的應用，分析了射線檢測技術、磁粉檢測技術、滲透檢測技術和渦流檢測技術等常見技術的原理和應用。這些技術不僅可以幫助工程師建筑中的問題，還有助于建筑的壽命、降低維護成本、提高環(huán)境可持續(xù)性。

【關鍵詞】土木工程；無損檢測技術；射線檢測技術；磁粉檢測

【中圖分類號】TU712.3" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2023）23-0184-03

0 引言

土木工程的安全性至關重要，從橋梁到建筑物，從水壩到公路，都需要確保其結構的安全性和可靠性。無損檢測技術作為一種非破壞性的檢測方法，在土木工程中扮演著不可或缺的角色。本文旨在探討無損檢測技術在土木工程中的應用，以及其在確保結構安全性和可維護性方面的意義和作用。

1 無損檢測的意義和作用

無損檢測是一種通過不破壞被測物體的物理特性來評估其內部結構、質量和完整性的方法。它的意義和作用在土木工程中表現(xiàn)得尤為明顯。

1.1 安全性保障

在土木工程中，安全性是至關重要的因素。結構物體的缺陷或損傷可能導致嚴重的事故，危及人們的生命和財產(chǎn)安全。無損檢測技術允許工程師在不破壞結構的情況下，深入了解其內部情況。通過定期的無損檢測，工程師可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，如混凝土結構中的裂縫、鋼筋的腐蝕等，從而采取適當?shù)木S修措施，確保結構的安全性。這有助于減少事故風險，保護人們的生命和財產(chǎn)。

1.2 延長壽命

土木工程項目通常需要投入大量的資金和資源。因此，延長工程的使用壽命對于降低總體成本非常重要。無損檢測技術可以幫助工程師及早發(fā)現(xiàn)結構中的問題，如金屬結構的腐蝕、建筑物的疲勞裂紋等。一旦這些問題被識別出來，可以采取修復和維護措施，以建筑的壽命，減少維修和更換的費用。這不僅節(jié)省了資金，還有助于保持工程項目的可用性和可維護性。

1.3 節(jié)約成本

傳統(tǒng)的破壞性檢測方法通常需要建筑或材料，以獲得內部信息。這不僅會造成結構的破壞，還會增加維修和修復的成本。相比之下，無損檢測技術不需要破壞結構，因此節(jié)約了拆除和重建的時間和成本。此外，無損檢測技術通常更快速、更精確，減少了工程停工的時間，從而降低了生產(chǎn)損失。

1.4 環(huán)保

現(xiàn)代社會對環(huán)保的重視日益增加，土木工程也不例外。傳統(tǒng)的破壞性檢測方法會產(chǎn)生大量的廢棄材料，對環(huán)境造成負面影響。無損檢測技術在這方面具有明顯的優(yōu)勢，因為它們很少產(chǎn)生廢棄材料。此外，無損檢測技術通常使用較少的能源和資源，也有助于減少對環(huán)境的壓力。因此，無損檢測技術與環(huán)保的理念相符，有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

2 常見的無損檢測技術

2.1 直接測量技術

直接測量技術在土木工程中起到了關鍵作用，此技術通過使用各種傳感器和儀器來獲取結構體表面的物理參數(shù)，更加全面地了解結構的狀態(tài)和性能。以下是一些常見的直接測量技術的應用：①溫度測量：溫度傳感器廣泛用于土木工程中，以監(jiān)測結構的溫度變化。高溫可能會導致材料膨脹，而低溫可能導致收縮，因此溫度測量對于確定結構是否處于正常工作范圍非常重要[1]。例如，在橋梁和建筑物中，溫度傳感器可以幫助工程師了解結構的熱應力情況。②壓力和應力測量：在混凝土、金屬和其他材料的結構中，壓力和應力是至關重要的參數(shù)。通過在關鍵部位安裝壓力和應力傳感器，工程師可以實時監(jiān)測結構的應力分布，以確保結構不會超過其承載能力。這對于大型橋梁、水壩的安全性至關重要。③振動測量：振動傳感器用于監(jiān)測結構的振動頻率和振幅。這對于評估建筑物或橋梁的結構穩(wěn)定性和動態(tài)性能至關重要。振動傳感器可以幫助工程師檢測到任何異常振動。④應變測量 ：應變計是一種用于測量結構內部應變的傳感器。它們可以用于監(jiān)測材料的伸縮和扭轉，以及檢測裂紋和疲勞損傷。應變測量在大型工程中的使用尤為廣泛，例如高速公路橋梁建設和建筑物的監(jiān)測。

2.2 負荷響應技術

負荷響應技術是一種非常有價值的無損檢測方法，技術通過在建筑結構上施加負荷或荷載，并監(jiān)測結構的響應來評估其健康狀況和性能。這項技術在土木工程中的應用范圍廣泛，具有以下特點和應用領域。①振動分析：負荷響應技術中的振動分析是一種常見的方法。通過施加振動負荷或激勵力到結建筑構上，工程師可以測量建筑結構的振動響應（包括振動頻率、振幅和振動模式），這些數(shù)據(jù)可以用來識別結構中的異?；虿环€(wěn)定行為，例如裂縫、松動的連接部件或疲勞損傷。振動分析也可以用于評估橋梁、建筑物和風力發(fā)電機等結構的動態(tài)性能，以確保它們符合設計規(guī)范。②荷載測試：負荷響應技術還可用于評估建筑結構的負荷承載能力。通過施加不同類型和大小的荷載，可以測量建筑結構的變形和應力分布。這對于評估大型橋梁、水壩、支撐結構建筑等的穩(wěn)定性和安全性至關重要。通過在建筑結構上施加模擬實際荷載的條件，工程師可以確定結構的承載極限，并進行必要的改進和維護[2]。③動態(tài)荷載測試：負荷響應技術還可用于評估建筑結構在動態(tài)荷載下的響應。這在地震工程中特別重要，因為建筑結構在地震時會受到復雜的動態(tài)荷載。通過模擬地震條件并測量建筑結構的響應，工程師可以評估建筑結構的抗震性能，并進行必要的改進和加固。

2.3 應用探測媒介技術

應用探測媒介技術在土木工程中是一種非常有用的無損檢測方法，它通過引入特定的探測媒介來評估建筑結構的內部情況。以下是兩種常見的應用探測媒介技術及其應用領域的詳細介紹。①沖擊回波技術：沖擊回波技術是一種通過在建筑結構上施加沖擊或敲擊并測量回波信號的方法，用于檢測結構中發(fā)現(xiàn)的問題。這種技術特別適用于混凝土建筑結構的評估。在沖擊過程中，聲波或沖擊波將傳播到建筑結構內部，并反彈回來。通過記錄回波信號的時間延遲和強度，工程師可以識別結構中的缺陷，如裂縫、空洞和松動的部件。在混凝土橋梁、建筑物和壩體等建筑結構中，沖擊回波技術常用于評估混凝土的質量和完整性。例如，當沖擊波遇到裂縫或空洞時，回波信號會顯示明顯的變化，從而幫助工程師確定建筑結構中存在的問題。這有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在的建筑結構損傷，采取適當?shù)男迯痛胧?，確保建筑結構的安全性和可維護性。②超聲脈沖回波技術：超聲脈沖回波技術使用超聲波來探測結構內部的缺陷和問題。這是一種非常靈敏的技術，特別適用于金屬結構建筑和焊縫的檢測。在超聲脈沖回波技術中，超聲波在建筑結構內傳播，當遇到缺陷或界面時，一部分超聲波將反射回來，而另一部分將繼續(xù)傳播。通過測量回波信號的時間延遲和幅度，工程師可以確定缺陷的位置、大小和性質。這種技術在焊縫檢測中特別有用，因為焊縫是許多建筑結構中的薄弱點。通過使用超聲脈沖回波技術，工程師可以檢測到焊縫中的裂紋、氣泡或夾雜物，確保焊接質量符合標準[3]。此外，它也適用于金屬管道、儲罐和飛機結構的檢測，有助于維護和保養(yǎng)這些關鍵設施的安全性和性能。

這些技術提供了一種非破壞性的方式，可以在不影響結構完整性的情況下，檢測材料和建筑結構中的潛在問題。每種無損檢測技術都具有特定的應用領域和優(yōu)勢。比如，超聲波檢測常用于混凝土、金屬和復合材料的缺陷檢測。磁粉檢測主要應用于金屬構件的表面和近表面缺陷診斷。渦流檢測適用于金屬材料的裂紋和腐蝕檢測。磁共振成像在混凝土結構的水分和缺陷評估中表現(xiàn)出色。熱成像技術可用于識別隱蔽的問題，如水滲漏和能源浪費。雷達技術在地下管線和土壤特性的測量中非常有用。X射線和伽馬射線檢測則適用于深層材料和建筑結構的內部缺陷檢測。這些無損檢測技術的廣泛應用有助于延長工程壽命、降低維護成本、提高工程質量，同時確保了工程項目的可靠性和安全性。因此，在土木工程領域，不斷發(fā)展和應用這些技術是至關重要的，以滿足不斷增長的基礎設施需求和安全標準。

3 土木工程中無損檢測技術的應用

3.1 射線檢測技術的應用

射線檢測技術在土木工程中的應用是無損檢測的一項重要方法。不同構件和部位的密度、結構和材料性質在土木工程中常常會有所差異。射線檢測技術利用高能射線（如X射線或伽馬射線）穿透材料，通過檢測射線在材料內部的吸收情況，可以生成材料內部的圖像，從而非破壞性地檢測構件的缺陷位置和狀態(tài)。這項技術在土木工程中的應用十分廣泛。①裂縫和裂紋檢測：射線檢測可以用于發(fā)現(xiàn)混凝土、金屬或其他材料中的微小裂縫和裂紋，這些裂縫可能會導致建筑結構的弱點突出和失效。②焊縫質量檢測：在橋梁、建筑和管道等工程中，焊縫的質量至關重要。射線檢測可以檢查焊縫是否存在氣孔、夾雜物或不良結構，以確保焊接的強度和耐久性。③管道和管道連接點的檢測：在管道系統(tǒng)中，射線檢測可用于檢測管道壁的腐蝕、內部堵塞或管道連接點的問題，以預防泄漏和損壞。④混凝土結構評估：對于混凝土結構，射線檢測可以揭示混凝土中的孔洞、氣孔或均勻性問題，幫助評估建筑結構的健康狀況。⑤地下管線探測：射線檢測也可用于地下管道和電纜的定位和檢測，避免在施工過程中損壞這些設施?？偟膩碚f，射線檢測技術在土木工程中的應用可以幫助工程師和建筑師更好地理解建筑結構和材料的內部情況，有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在的問題并采取適當?shù)木S修和改進措施，確保工程的安全性、可靠性和持久性。

3.2 磁粉檢測技術的運用

磁粉檢測技術是一種在土木工程中用于金屬結構裂紋檢測的重要方法。這項技術通過在結構表面涂覆磁粉并施加磁場，來幫助工程師觀察和檢測裂紋。以下是磁粉檢測技術在土木工程中的應用。①裂紋檢測 ：金屬結構中的裂紋是常見的問題，可能對建筑結構的安全性和性能產(chǎn)生影響。磁粉檢測技術金屬可用于檢測這些裂紋的位置、大小和方向。在結構表面涂覆磁粉，然后施加一個磁場。在裂紋附近，由于裂紋的存在，磁粉會聚集在裂紋處，形成可見的線狀或曲線狀磁粉痕跡。工程師可以通過觀察這些磁粉痕跡來確定裂紋的位置和尺寸。②焊縫檢測：焊縫是金屬結構中的另一個關鍵區(qū)域，磁粉檢測技術也可以應用于焊縫的質量和缺陷檢測。通過在焊縫表面涂覆磁粉并施加磁場，工程師可以檢測到焊縫中的缺陷，如裂紋、氣泡或夾雜物。這有助于確保焊接質量符合標準，特別是在重要結構中，如橋梁、壓力容器和管道的焊縫檢測方面非常重要。磁粉檢測技術的優(yōu)勢在于它可以用于不同類型的金屬結構，包括鋼鐵、鋁和銅等。此外，它對于檢測表面和近表面的裂紋非常敏感，能夠檢測到較小的缺陷。

3.3 滲透檢測技術的運用

滲透檢測技術的原理是將特定的滲透劑涂覆在混凝土表面，讓其滲透到混凝土內部，并觀察滲透劑的滲透情況，從而確定結構中微小裂縫和孔洞的存在和程度。以下是滲透檢測技術在土木工程中的應用。①裂縫檢測：混凝土結構中的裂縫可能是由于材料疲勞、荷載變化或環(huán)境因素引起的。這些微小裂縫可能在肉眼無法看到的情況下存在，但它們可能會逐漸擴大并影響結構的性能。滲透檢測技術可以用來探測這些微小裂縫，通過觀察滲透劑在裂縫周圍的滲透情況，工程師可以確定裂縫的位置、尺寸和密度。這有助于及早發(fā)現(xiàn)裂縫問題，采取維修措施，防止進一步的損害。②孔洞檢測：混凝土結構中的孔洞可能會導致結構脆弱和耐久性下降。滲透檢測技術也可用于檢測孔洞。通過觀察滲透劑在孔洞周圍的分布，工程師可以確定孔洞的位置和大小。這對于評估混凝土結構的質量和完整性至關重要，特別是在高要求的工程項目中，如核電站和高層建筑。滲透檢測技術的優(yōu)勢在于它是一種非常靈敏的方法，可以檢測到微小的裂縫和孔洞，即使它們在表面下。

3.4 渦流檢測技術的運用

渦流檢測技術是一種在金屬結構焊縫檢測中廣泛應用的無損檢測方法。它基于渦流感應原理，利用電磁感應的原理來探測焊縫中的缺陷。以下是渦流檢測技術在土木工程中的應用。①焊縫質量控制：在金屬結構的制造和維護中，焊接是一項關鍵工藝，焊縫的質量直接影響建筑結構的安全性和性能。渦流檢測技術可用于檢測焊縫中的缺陷，如裂紋、氣泡、夾雜物等。通過在焊縫區(qū)域施加交變電流，渦流將在金屬中形成，而在存在缺陷的區(qū)域，渦流的特性將發(fā)生變化。工程師可以通過測量這些渦流的變化來確定焊縫中是否存在問題，從而采取必要的修復措施，確保焊接質量達到標準。②焊縫缺陷定位：渦流檢測技術不僅可以檢測焊縫中的缺陷，還可以精確定位它們的位置。這對于維護和修復工作非常重要，因為工程師可以準確找到問題所在，避免不必要的拆卸和維修。這有助于降低維護成本和減少停工時間，特別是對于大型工程項目來說尤為關鍵。③高效性和非侵入性：渦流檢測技術具有高效性和非侵入性，不需要對金屬結構進行破壞性干預。這使得它成為一種受歡迎的無損檢測方法，可以在運行中的設備和建筑結構上使用。這不僅提高了檢測的效率，還降低了維護和檢修工程的風險和成本。

參考文獻

[1] 顧國威.土木工程中無損檢測技術的應用策略[J].散裝

水泥，2022（01）：166-168.

[2] 李濤.土木工程中的無損檢測技術及其應用分析[J].綠

色環(huán)保建材，2020（10）：141-142.

[3] 陳承佑.土木工程中的無損檢測技術及其應用分析[J].

低碳世界，2019，9（03）：151-152.

[作者簡介]趙建（1990 —），男，山東臨邑人，本科，研究方向：節(jié)能材料檢測、混凝土工程及鋼結構工程的檢測。