混凝土结构实体强度现场检测技术探讨

混凝土结构实体强度现场检测技术探讨

白进军

身份证号：622827199403243712

摘要：当前，加强对混凝土结构检测对于保证工程项目建设质量具有极其重要的现实意义。同时，由于混凝土原材料具有抗腐蚀、抗寒以及成本低廉等的特点，在工程建设中得到了迅速的推广和应用，并受到了业内人士的一致好评。尽管如此，由于混凝土结构占比较大，主要是由集料、胶凝材料混合而成的非均质复合型材料，在外力的作用下其性质极易受到破坏，为保证工程项目建成后可以满足相关质量要求，需要从前期准备工作做起，加强对混凝土结构强度的检测与质量控制。

关键词：混凝土结构；现场检测；技术

引言

开裂是维保期土木基础设施发生灾变的重要诱因，及早发现裂缝并采取合理的维护措施对于避免灾难性事故的发生具有重要意义。基于深度学习的裂缝视觉检测可有效提高行业整体检测效率并节约运维成本，符合土木工程领域信息化和智能化的发展趋势，具有广阔的应用前景。基于深度学习的裂缝检测一般只能根据裂缝的分布形态进行外观分类，难以判断其是否属于结构性裂缝。结构性裂缝的判断对结构安全评估具有重要意义，如何通过深度学习方法对结构性裂缝进行有效判定值得进一步探讨。

1.混凝土结构实体强度现场检测的意义

（1）有利于工程项目的质量控制。混凝土构件是案例工程质量关键控制点，现场检测能够直观反映混凝土质量，全面评价工程质量指标，有助于工程管理目标全面达成。（2）有利于工程项目的经济管理。混凝土部分施工阶段成本支出高，现场检测可避免因质量问题和结构安全事故等造成的经济损失，进而利于项目经济管理工作开展。（3）有利于现场施工优化与应用评价。现场施工阶段具有较多特殊要点，混凝土结构检测工作有助于优化现场施工。可辅助管理方、业主方对工程质量进行全面评价。

2.建筑混凝土结构构件强度检测方法

2.1碳化深度检测

结合已经取得的混凝土强度检测位置进一步确定碳化深度检测点位，分别检测中隔板、腹板、顶板等承重混凝土结构碳化深度，将测得的结果进行归纳总结后得出不同承重混凝土结构碳化深度均值，用碳化深度均值与构件钢筋保护层厚度之比进行碳化程度对钢筋锈蚀影响的判定。根据评定标准，当全部构件实测碳化层深度/钢筋保护层厚度均小于1时，存在轻微影响；当实测碳化层深度/钢筋保护层厚度等于1时，有一定程度影响；当实测碳化层深度/钢筋保护层厚度大于1时，碳化程度对钢筋锈蚀存在较大影响。土木结构在长期服役过程中因受到行车荷载作用及环境影响，出现裂缝、筋材外露、破损等现象的可能性非常大，必须定期对土木混凝土结构耐久性展开检测与评定。该土木中隔板、腹板及箱室顶板混凝土结构外观、碳化长度、强度等力学性能、钢筋保护层厚、钢筋锈蚀电位等检测结果显示，土木承重构件混凝土使用状态良好，全桥混凝土结构强度基本满足安全运行方面的要求。出于土木结构长期稳定运行方面的考虑，可采取裂缝填充、混凝土表面涂层封闭、修复桥面排水系统、伸缩缝更换及铰缝加固等措施。

2.2钢筋保护层厚度检测

现场检测时用钢筋定位仪检测现浇板板底及板面钢筋保护层厚度。《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）第E.0.4条规定：结构实体纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差，现浇板为+8mm、-5mm。检测的该现浇板板面纵、横向钢筋保护层厚度平均值分别为37mm和35mm，保护层厚度均偏大。检测的该现浇板板板底钢筋保护层厚度平均值为19mm，符合设计和规范允许偏差值的要求。检测的该现浇板板面纵、横向钢筋保护层厚度平均值分别为37mm和35mm，保护层厚度均偏大。检测的该现浇板板板底钢筋保护层厚度平均值为19mm，符合设计和规范允许偏差值的要求。检测的该现浇板板板底碳化深度平均值为4.5mm小于钢筋保护层厚度，钢筋没有失去混凝土的碱性保护，处于完好状态。

3.混凝土结构实体强度现场检测技术

3.1裂缝图像分类算法

裂缝图像分类的目的是确定图像内是否包含裂缝，若存在则将其归为正样本，反之为负样本。裂缝图像的正负样本分类是定位并提取裂缝详细信息的前提，前期分类错误将直接影响后期裂缝危害评估的准确性以及维护方案的制定。为此，一些研究人员针对包含结构裂缝的完整图像进行分类。将预训练深度卷积神经网络模型用于裂缝图像数据的迁移学习，结合无人机技术对民用基础设施图像中的裂缝损伤进行检测。开发一种基于ＶＧＧ１６架构的图像分类算法，对混凝土表面裂缝进行识别，该模型很大程度上消除了混凝土表面明暗程度、粗糙度和湿度对检测结果的影响。提出了一种基于卷积空间金字塔池化模块和深度可分离卷积神经网络架构的裂缝检测方法，在没有预训练的情况下其精度就超过了常规卷积神经网络模型。对当前裂缝分类算法进行了总结，可以看出裂缝分类研究主要集中于补丁级分类。与图像级分类相比，补丁级分类首先需要将图像切割成子块，该过程可生成更多数据；其次，通过对原始图像的子图像块进行分类与重组，可获得原始图像中裂缝的位置信息，其分类结果可进一步用于裂缝类型分类。尽管补丁级分类可以获得裂缝的位置信息，但其运算步骤相对繁琐且结果粗糙，因而无法用于裂纹特征的精细化评估。

3.2超声法

超声检测法是利用声波反射原理对混凝土内部情况进行检验的一种方法，其直观反映的指标是混凝土构件内部质地是否均匀，配合数据处理和计算，超声检测法能够检测混凝土构件的形状、尺寸、内部开裂、材料均匀性等多种指标。案例工程在实施过程中，多次应用超声检测法进行验收工作。构造柱和部分外墙的单次浇筑体积较大，而对于大型混凝土构件，内部的裂缝、空腔等问题无法直接判断，若存在相关问题最为直接的影响就是构件性能的下降。仅采取表面回弹检测的形式也无法判断内部的质量问题。因此针对该位置采取超声检测方法。主要探究材料内部质地均匀性，通过超声波技术，结合反射波情况探究内部是否有裂缝和空腔。超声检测对于大型混凝土构件和隐蔽验收是准确、快捷的，但缺点是其对于混凝土强度等性能指标无法判断。此外，超声检测需要使用专用的仪器设备，技术的专业性较高，因此在本案例工程中并未大规模使用此技术，仅对于大体积构件和隐蔽位置采取超声检测技术进行混凝土构件质量评价。

3.3冲击回波检测技术

冲击回波检测技术（IMPACT-ECHO）是一门新型无损检测方法，英文缩写IE，近年来被广泛应用到混凝土质量的检测中。IE检测首次提出于上世纪末，由时任美国康奈尔大学土木工程学院的SansaloneM.J教授联合美国标准研究所合作开发。经过数十年的发展，IE检测法已被广泛应用到建筑、道路、土木检测等领域，成为学术界公认的检测混凝土质量行之有效的一种方法。IE法拾取的是波形信号，但波形信号比较复杂，如何快速准确地提取到关键信息，就成了冲击回波检测领域亟需解决的一项课题。1）冲击回波经过FFT变换后的频谱可以携带混凝土厚度和缺陷的信息，是有着广阔应用前景的一种波形信号分析手段。2）当满足时频转换条件时，两个时域的卷积可以用两个频域的乘积来表示，两个频域的卷积可以用两个时域的乘积来表示，时频之间能够自由转换且结果等价。3）对比分析了DFT和FFT的运算次数，发现当越大时FFT相对于DFT的简化效果越明显。4）分析参数的选取应该同时满足采样周期、点数、最小记录时长的要求。

结束语

本文主要围绕着混凝土结构实体现场检测的一系列内容展开研究，大型工程项目中的混凝土结构具有施工内容多、质量影响因素多的特点，应用多种检测技术对混凝土结构的质量进行全面评价是保障工程管理质量的重要手段，同时，应在不同场景和需求下采取差异化的检测技术，确保检测结果的准确、高效。

参考文献

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