摘要：混凝土是现代化建筑工程的主要材料，可用于多种的建筑中。随着混凝土的大量使用，结构裂缝问题越来越突出。裂缝是混凝土结构裂缝最常见的缺陷，裂缝的发生结构破坏的前兆。裂缝是混凝土严重的缺陷之一，关系到建筑物的安全。因此，加强混凝土质量的监测，保证混凝土质量符合建筑工程的要求。分析混凝土结构裂缝性质、范围及尺寸，采取相应的维修加固手段，确保混凝土结构的稳定性。
关键词：混凝土；结构裂缝；无损检测；方法
中图分类号： TV543+.6 文献标识码：B
引言
混凝土裂缝的产生，无论是荷载还是温度变化引起的裂缝，都对混凝土结构性能功能产生直接的影响。裂缝的分布、长度和宽度等特征可以直接检查，对于裂缝的深度可以用声波法检查。混凝土结构无损检测可以在不影响使用的前提下，对部件进行缺陷检测、形状测量、组织结构和性能评估。应用科学的技术，无损检测技术基于多学科紧密结合的产物，
为混凝土结构裂缝检测发展提供了现代化技术服务。与普通破坏检测相比，无损检测具有不破坏建筑物结构，能够真实地反映混凝土的强度。可对内部裂缝表层进行检查，体现了非接触混凝土结构裂缝检测的简单快捷，并且可进行连续试验，确保了混凝土结构的稳定性和安全性。
1混凝土结构裂缝原因及无损检测方法综述
1.1混凝土结构裂缝原因
由于混凝土的抗压不抗拉特性，在使用中容易产生裂缝。一般混凝土裂缝和缺陷的原因有温度变形收缩、质量等级、地基变形及自然灾害。混凝土结构使用量很大，结构件的水化热将会导致容易发生变形收缩，变形收缩会形成内部的裂缝。混凝土质量等级由于土量过多，在干燥时会产生不规则的裂缝。骨料在使用中，水和混凝土发生反应容易发生开裂。在建造混凝土建筑物中，地基变形对混凝土结构影响较大，容易对建筑物结构产生减弱和破坏，造成混凝土的裂缝。从地震灾害可以看出，在强震的作用下，混凝土会遭到严重破坏，即使是强度较高的混凝土，也会导致结构的永久性变形，形成混凝土结构病害。
1.2混凝土裂缝无损检测研究
混凝土无损检测主要是分析内部状态下的物理现象，评价裂缝的位置、形状、分布、尺寸和性质等。对混凝土的非破坏检测初，将超声波应用于混凝土质量检测并取得了一定的成功。反射综合回弹法来测定混凝土的强度，这标志着非破坏检查多技术的综合应用，使用机械波反射实现了材料介质的非破坏性检测。随着非破坏性检测的成熟，混凝土结构裂缝检测体现了非破坏性检测的标准化，这对非破坏性检测技术应用起到了促进作用。目前应用于混凝土结构裂缝无损检测方法较多，应用比较广泛的有回弹法、超声波回弹综合法、探地雷达法和红外成像法等。回弹法具有仪器测试简单和检测效率高等优点，常被用作建筑工程混凝土结构质量控制手段。这种方法受混凝土表面的影响，只能得到浅层的强度，测量分散性很大，实际的裂缝测量范围有限。超声波回弹综合法是用弹击混凝土表面，将反弹的距离与初始比率作为反射值，在此基础上测量超声波速度，分析反射值与超声波波速度来确定混凝土强度指标，有效应用于检测缺陷。但该方法涉及内部构成和环境条件，目前存在检测密度不足和强度检测困难。探地雷达法应用于道路路面、桥梁隧道、钢筋混凝土检测等，是基于检测目标介质间性质差异，对介质目标进行定位的高频电子技术。结构中的介质差异越大，反射波信号越强。通过张力产生电磁波，并发射天线照射目标。如果遇到电子介质，例如结构内部的裂缝缺陷，电磁波会再次发射。表面的接收捕获目标介 质的信号。雷达接收到信号并进行处理，生成直观的图像图，判断混凝土结构裂缝的详细变化。在钢筋较少的结构、地下水位较深的情况下，雷达法检测效果较好。红外线成像法中检测裂缝的应用逐渐成熟，混凝土缺陷在热流作用下会产生温度异常，各部位的热辐射也会不同。红外热成像接收到不同部位的辐射后，形成热成像图判断缺陷部。对于混凝土质量评估具有直观的优点。红外成像需要稳定的热源和均匀的热结构，对混凝土结构裂缝检测环境有严格的要求，同时也容易受太阳和风等条件的影响，检测分辨率相对较低。冲击反射法是与目标结构相对应的谐振图案，对结构施加冲击，从检测目标物回收波。基于频谱分析频率，确定回音点的距离或结构厚度，推测结构的裂缝缺陷。
2超声波检查的基本原理
超声波是超声机械振动通过介质传播。比如空气、水和铁等都属于弹性介质，将其比作连接在一起的质点结构，通过弹力连接，离开平衡位置的质点具有回到平衡的能力。声音的电波是振动传播，是物质运动的传播，振动是运动的根源，波是振动的传播。在超声波检查中使用超声波的发射转换器，换能器发射的超声波不是连续的，而是以一定的频率发射一系列超声波。超声波波动不是单一频率，而是复波频率，它有自己的主频率。脉冲波如
果传播有频率偏差，不同频率成分波以不同的速度传播，随着脉冲波传播距离变大就会发生失真。超声波的产生和接收方法有很多，如热学、力学、电子传动、激光和压电法等。目前在超声波中使用广泛的是压电法。压电法是利用材料施加电压，交替压缩产生振动。电压以相同的频率振动，如果电压的频率是超声波的频率，当振动施加到基因组时，基因组波动就会变成超声波。从超声波的产生和接收分析，超声波发射将电能转换成能量，利用材料的压电效果，超声波能量转换成电能。利用材料的压电效应，具有压电效果和反压电效果，在超声波检查中，使用波段从一侧发送超声波，从另一侧接收超声波。
3常见的混凝土结构裂缝无损失检测方法
3.1超声波法
超声波检测混凝土裂缝利用纵波，弹性基因在体积变化时具有一定的弹性。超声波检测到裂缝时，结构体向内部发出脉冲波。发射器接收脉冲波，记录和振幅特征，以此来分析参数变化。超声波到达空气界面时会反射，接收转换器接收声波信号看作是衍射波。分析到达时间计算，获得混凝土结构裂缝深度信息。利用超声波表层测量,利用超声波在正常混凝土传播的速度改变接收发射机。发送方和接收方的间隔小时，传播时间比绕过区域传播的
时间短。转换器的距离越大，超声波绕过非密度时间要长，通过计算声波参数得到厚度。
3.2表面波
表面波的主要是瑞利波，瑞利波是将纵向振动和横向振动结合在一起的合成振动，以此来传递混凝土结构的表面。瑞利波集中在弹性体表面和较浅的部分，适合感知混凝土结构裂缝深度。在结构体的表面检测，如果利用一个冲击波就会产生纵波、横波等多种形态的弹性波，瑞利波的重叠，以此来传播结构体的表面。通过校正保持一定的振幅。瑞利波碰到裂纹时，电波会被切断，通过裂纹时振幅会减少。感知裂缝前后瑞利波的振幅以此来得知裂缝的深度。
3.3检测方法分析
分析超声波法和表面波法，测试不同的先导深度识别准确度，在检测时选择合适的检测方法。采用超声波法检测裂缝具有穿透能力强和操作简单等优点。对于混凝土结构裂缝含有水和深度为50cm的检测，存在一定的不准确问题。混凝土结构裂缝中，斜裂缝是常见的裂缝之一。比较超声波法和表面的波法来检测准确度，设计对角线裂缝，比较混凝土结构裂
缝应用超声波法和表面波法的准确度。分析在裂缝深度相同的条件下，表面波和超声波对裂缝检测能力的差异。参数和测试方法如表1所示。考虑超声波和表面波法检查要求，处理裂缝周围的混凝土，确保试验面平整。为了最小化混凝土结构裂缝检测结果的影响，需要根据规范的要求，在中间位置对称地设置测量点。
表1 裂缝检测方法分析
裂缝编号 | 宽度/mm | 深度/mm | 类型 | 检测方法 |
1# | 1 | 390 | 直缝 | 超声波、表面波 |
2# | 1 | 380 | 斜缝 | 超声波、表面波 |
| | | | |
4混凝土结构裂缝检测平台
4.1裂缝检测平台构建
混凝土检测平台需要集中缺陷试验构件。对于缺陷的大小和裂缝的宽度需要事先设计。通过测试平台缺陷，系统地检测检测技术和设备的使用性能，以此来验证混凝土结构裂缝检
测方法和设备的可靠性。对于同类型的缺陷，选择不同的检测方法检测，形成比较分析。针对复杂的混凝土结构裂缝测试新的设备，开发新的检测方法。考虑缺陷设计，在有限的空间里，需要尽可能多的布局，模式要多样化。缺陷的尺寸需要预先设定，对质量影响小的裂缝检测的意义是有限的。预先设定缺点分布是平台实现的关键，试验受场地的影响，需要将尺寸不同的裂缝缺陷布置在有限空间内。尽可能使用多设备检查,确保满足结构裂缝检测要求。配合混凝土的骨料站检验平台，基于混凝土结构组成,设计强度等级是c25,采用42.5号硅酸盐水泥,配合参数见表2所示。
表2 混凝土配合比
设计 指标 | 水胶比 | 粉煤 灰% | 砂率 % | 原材料用量 |
胶材总量 | 水 | 水泥 | 粉煤灰 | 矿渣 | 砂 | 石 |
C25 | 0.44 | 20 | 44 | 375 | 160 | 260 | 78 | 35 | 815 | 980 |
| | | | | | | | 裂缝检测 | | |
裂缝的检查难点在于对深度的准确调查，根据检查经验，深裂纹的宽度不会过窄，因此，
分析裂纹的宽度为1mm和2mm。设定两种尺寸进行分析，除了垂直裂缝外，裂缝中一部分是倾斜裂缝，在设置裂缝时，将斜角度设置为55°，以检验测量方法对斜裂缝深度的识别和测量精度。对于不同尺寸需要应用不同的检验方法和设备的检测能力，不同尺寸影响同一检验方法精度要进行全面的分析。缺陷主要考虑有规律的形状，为缺陷的布置和分析提供方便。以直径为20厘米的为例，设定4个深度，比较检测方法和设备，测量相同尺寸在不同深度下的精度，测量相同深度下不同的密度。探索非破坏性测试方法和设备的精度，将特定的区域设定为高精度区域，考虑骨料直径、场地的影响、裂纹区域的检测构想，包含非破坏性测试平台的六面体设计，这样设计的目是使试验台足够大，满足各种试验条件，便于测试人员检查。平面上可区分典型缺陷，使缺陷的检测比较直观，能有效地利用空间[1]。
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