引言

　　相較于傳統(tǒng)檢測(cè)，無損檢測(cè)技術(shù)不僅能不損傷檢測(cè)對(duì)象，且檢測(cè)結(jié)果更為全面，因?yàn)闄z測(cè)是非破壞性的，在必要時(shí)，可對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行100%的全面檢測(cè)，這是傳統(tǒng)檢測(cè)方法所不能辦到的[1]。免拆鋼模板剪力墻由于自重輕，施工速度快，整體性好等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)工程中受到了較大的關(guān)注，但是由于鋼模板為結(jié)構(gòu)的一部分，造成了無法按照常規(guī)方法對(duì)模板內(nèi)部混凝土施工質(zhì)量進(jìn)行觀察與測(cè)試，施工質(zhì)量難以得到保障。目前尚未存在能夠有效表征這種多介質(zhì)條件下內(nèi)部混凝土缺陷的無損檢測(cè)方法。

　　目前常見的無損檢測(cè)有人工敲擊法、X射線分析法、滲透探傷法、雷達(dá)法、沖擊回波法、超聲透射法、紅外熱像法。人工敲擊法不需要專業(yè)的設(shè)備，但是無法得出測(cè)試數(shù)據(jù)，不能準(zhǔn)確判斷缺陷是否存在[2]，X射線分析法所用設(shè)備昂貴，可以直觀表征鋼結(jié)構(gòu)的缺陷，但是對(duì)于混凝土并沒有較好的檢測(cè)效果，滲透探傷技術(shù)僅適用于表面缺陷的表征，無法表征內(nèi)部混凝土質(zhì)量。雷達(dá)法是采用電磁波射入待測(cè)物，通過反射判定缺陷[3]，但鋼板為金屬，電磁波在金屬表面即發(fā)生反射，因此雷達(dá)法不適用；沖擊回波法，是采用機(jī)械波射入待測(cè)物，通過反射波來反饋缺陷，但沖擊回波法的機(jī)械波波長(zhǎng)較大，不適用于小構(gòu)件，適用于路面、底板的檢測(cè)[4]。

　　對(duì)于超聲透射法，超聲波穿過介質(zhì)后聲時(shí)、振幅、頻率等性質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化，超聲檢測(cè)法即是依靠這些變化情況來推斷被測(cè)物內(nèi)的缺陷狀況[5]。超聲波通過含有缺陷的鋼管混凝土?xí)r，傳播時(shí)間會(huì)增大，比較無缺陷和有缺陷的鋼管混凝土檢測(cè)結(jié)果，就可以分析判斷出內(nèi)部是否存在脫空缺陷[6]。常有的測(cè)試方法大致分為平測(cè)法、對(duì)測(cè)法、斜測(cè)法[7]。紅外熱相法則可以通過表面形成的溫差對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行反饋[8]。因此這種方法從理論上能夠?qū)?nèi)部缺陷情況進(jìn)行有效的反饋。

　　本文采用了超聲透射法與紅外熱像法對(duì)多介質(zhì)條件下內(nèi)部混凝土缺陷的可行性進(jìn)行了進(jìn)一步探究。

　　1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　1.1超聲透射法

　　對(duì)于超聲檢測(cè)，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了制樣模擬，分別模擬了缺陷類型，缺陷尺寸與缺陷深度對(duì)超聲法檢測(cè)結(jié)果的影響。如圖2-1與2-2所示試樣制備采用150mm×150mm×150mm立方體試塊制備采用電鉆采用不同直徑鉆頭制備圓柱形缺陷及掉角缺陷后粘貼3mm金屬板制成。試樣具體設(shè)置如表2-1所示。

圖2-1 缺陷制備

圖2-2粘貼金屬板

　　表2-1 試樣缺陷設(shè)置

　　為避免試塊本身對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響，在制備前對(duì)用于本次試樣制備的試塊抽樣后進(jìn)行了超聲分析，設(shè)備選用經(jīng)檢定的NM-4A非金屬超聲儀。試驗(yàn)結(jié)果見表2-2，抽取樣品聲時(shí)基本一致，排除了試塊本身的影響。表中A組用于制備g-1；B組用于制備G-2、G-3；C組用于制備G-4、G-5。在試樣制備完成后，采用對(duì)測(cè)法在缺陷與正常非缺陷處進(jìn)行多次測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果求取平均值。

　　表2-2 空白混凝土試塊聲時(shí)

　　1.2紅外熱像法

　　進(jìn)行紅外法需要通過表面溫度的差異來反饋內(nèi)部缺陷問題，因此為了制造與室內(nèi)空氣的溫差，本次試驗(yàn)將砂放入105℃烘箱先進(jìn)行充分加熱，取出砂進(jìn)行攪拌，使砂溫度均勻，再將加熱后的砂放入150mm×150mm×150mm的試模，取一個(gè)30mm×30mm×20mm的用于模擬缺陷的模塑板埋置在砂子表面，將金屬板（鋁板和鐵板）蓋在上面。分別在10s、20s、30s、40s采用T610型紅外熱像儀進(jìn)行拍攝。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1超聲透射法

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總表見表3-1所示，從表中可以看出，各個(gè)試塊的正常部位相對(duì)于同一個(gè)試塊缺陷部位，其聲速值均較高，超聲法已將缺陷定性的表征了出來。掉角缺陷存在時(shí)，由于界面的增多，導(dǎo)致傳播聲時(shí)明顯升高。

圖3-1缺陷深度影響

　　為分析不同因素的影響，進(jìn)行了作圖分析。首先對(duì)比G-2組G-3組和G-4組G-5組，可以得出在相同部位缺陷尺寸相同的情況下，缺陷的深度越深，聲波傳播的時(shí)間越長(zhǎng)，波速越小；

圖3-2 缺陷尺寸的影響

　　而再將G-2、G-4、g-1的聲速對(duì)比，可以得出在缺陷的深度相同的情況下，缺陷的尺寸越大，聲速越小。

　　表3-1測(cè)試結(jié)果

　　通過以上實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果可知，存在缺陷時(shí)，超聲測(cè)試結(jié)果能反饋出缺陷的存在，且隨缺陷尺寸，缺陷深度的增大，聲速值會(huì)隨之減小。

　　2.2紅外熱像法

　　本次實(shí)驗(yàn)中相關(guān)介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)分別為鋁板237 W/M·K、鐵板81.1 W/M·K、空氣0.024W/M·K、混凝土1.28 W/M·K，鋁板導(dǎo)熱系數(shù)＞鐵板，金屬材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于混凝土和空氣。

　　圖3-3蓋鋁板試樣  

                 圖3-4蓋鐵板試樣

　　首先對(duì)比加蓋鋁板與加蓋鐵板試件的效果。圖3-3為加蓋鋁板試樣，其表面溫度較為均勻，圖3-4為加蓋鐵板試件，加蓋鐵板試件由于模塑板的存在，出現(xiàn)了一個(gè)明顯的冷點(diǎn)，金屬鋁的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于金屬鐵，熱量擴(kuò)散的越快，使得表面溫度更快的趨于平衡狀態(tài)，無法形成明顯的溫差，因此左圖由于鋁板表面熱量擴(kuò)散太快缺陷不太明顯。

　　圖3-5蓋金屬板后10s

                  圖3-6 蓋金屬板后20s

　　圖3-7蓋金屬板后30s    

              圖3-8 蓋金屬板后40s

　　再對(duì)比加蓋鐵板不同時(shí)間的效果。圖3-5、3-6、3-7、3-8分別為加蓋鐵板后10s、20s、30s、40s拍攝的圖像，隨著熱量傳遞時(shí)間的增加，砂子的熱量傳遞給鐵板，而泡沫阻礙了砂子熱量的傳遞，使得兩者之間的溫差很大，在紅外熱圖像上面出現(xiàn)了明顯的冷點(diǎn)。

　　出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是由于金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比較大，熱量高的地方向低的地方擴(kuò)散，在圖像上表現(xiàn)為亮的地方向暗的地方擴(kuò)散，圖3.0缺陷邊緣處出現(xiàn)模糊，即所以隨時(shí)間增加，金屬表面的溫度逐步均勻。即對(duì)存在一種較好的熱激勵(lì)狀態(tài)。

　　3 結(jié)論

　　a通過實(shí)驗(yàn)室采用超聲與紅外方法的試驗(yàn)，均表明了這兩種方法對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鋼板內(nèi)部缺陷具有可行性；

　　b存在缺陷時(shí)，超聲測(cè)試結(jié)果能反饋出缺陷的存在，且隨缺陷尺寸，缺陷深度的增大，聲速值會(huì)隨之減??；

　　c當(dāng)采用紅外熱像法表征混凝土缺陷時(shí)需要達(dá)到與環(huán)境相適應(yīng)的熱激勵(lì)條件。

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