钢结构无损检测 摘要：通过对应用于建筑钢结构行业中的几种常规无损检测方法的简述，归纳了被检对象所适用的不同无 损检测方法。为广大工程技术人员和管理人员了解、学习、应用无损检测技术提供参考。 关键词：建筑钢结构；无损检测 1 前言 建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点，自上世纪 90 年代，特别是近年来得 到了迅猛发展，广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程，建筑钢结构发生了严重的质量事故， 如郑州中原博览中心网架曾发生了崩塌事故，所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。 建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计，其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建 筑钢结构的安全性和可靠性一般有三种方式：⑴模拟实验；⑵破坏性实验；⑶无损检测。模拟实验是按一 定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢 结构的安全性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其成本高，周期长，工艺 复杂。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精 确、直观、误差和争议性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以 不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行 100%检测，且经济成本相对较低。 上世纪 50 年代初，无损检测技术通过前苏联进入我国。作为工艺过程控制和产品质量控制的手段，如今在 核电、航空、航天、船舶、电力、建筑钢结构等行业中得到广泛的应用，创造了巨大的经济效益和社会效 益。无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的、综合性技术。无损检测技术是以不损伤被检对象 的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部 件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物 理性能。无损检测经历了三个阶段，即无损探伤（Non-destructive Inspection，简称 NDI）、无损检测 （Non-destructive testing，简称 NDT）、无损评价（Non-destructive Evaluation，简称 NDE）、无损 探伤的含义是探测和发现缺陷。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷，而且要发现缺陷的大小、位置、当量、 性质和状态。无损评价的含义则更广泛、更深刻， 它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状 态，还要求获得更全面、更准确的，综合的信息，从而评价被检对象的运行状态和使用寿命。应用于钢结 构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测（Magnetic Testing 简称 MT）、渗透检测（Penetrate Testing， 简称 PT）、涡流检测（Eddy current Testing 简称 ET）、声发射检测（Acoustic Emission Testing 简称 AET）、超声波检测（Ultrasonic Testing，简称 UT）、射线检测（Radiography Testing，简称 RT）。在 建筑钢结构行业中，按检测缺陷产生的时机，无损检测方法可以按下图分类。 2 2.1 检测方法的简述 磁粉检测（MT） 原理 2.1.1 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 2.1.2 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 2.1.3 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 2.1.4 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 2.2 2.2.1 渗透检测（PT） 原理 在被检对象表面施加含有荧光染料或着色染料的渗透液，渗透液在毛细血管的作用下，经过一定时间 后，渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。经过去除被检对象表面多余的渗透液，干燥后，再在被检对 象表面施加吸附介质（显象剂）。同样在毛细血管的作用下，显象剂吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗 到显象剂中，在一定的光照下，缺陷中的渗透液被显示。从而达到检测缺陷的目的。 2.2.2 适用范围 适用于非多孔状固体表面开口缺陷。 2.2.3 局限性 仅适用于表面开口缺陷的检测，而且对被检对象的表面光洁度要求较高，涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求，成本相对较高。 2.2.4 优点 设备轻便、操作简单，检测灵敏度高，结果直观、准确。 2.3 2.3.1 涡流检测（ET） 原理 金属材料在交变磁场的作用下产生了涡流，根据涡流的分布和大小可以检测出铁磁性材料和非铁磁性材料 的缺陷。 2.3.2 适用范围 适用于各种导电材料的表面和近表面的缺陷检测。 2.3.3 局限性 不适用不导电材料检测，对形状复杂的试件很难应用，比较适合钢管、钢板等形状规则的轧制型材的检测， 而且设备较贵；无法判定缺陷的性质。 2.3.4 优点 检测速度快，生产效率高，自动化程度高。 2.4 2.4.1 声发射检测（AET） 原理 材料或结构件受到内力或外力的作用产生形变或断裂时， 以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射， 也称为应力波发射。声发射检测是通过受力时材料内部释放的应力波判断被检对象内部结构损伤程度的一 种新兴动态无损检测技术。 2.4.2 适用对象 适用于被检对象的动态监测，如对大型桥梁、核电设备的实时动态监测。 2.4.3 局限性 无法监测静态缺陷、干扰检测的因素较多；设备复杂、价格较贵、检测技术不太成熟。 2.4.4 优点 可以远距离监控设备的运行情况和缺陷的扩展情况，对结构的安全性和可靠性评价提供依据。 2.5 2.5.1 超声波检测（UT） 原理 超声波是指频率大于 20 千兆赫兹的机械波。根据波动传播时介质的振动方向相对于波的传播方向不同，可 将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。 超声波探伤仪激励探头产生的超声波在被检对象的介质中按一定速度传播，当遇到异面介质（如气孔、夹 渣）时，一部分超声波反射回来，经仪器处理后，放大进入示波屏，显示缺陷的回波。 2.5.2 适用对象 适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测，特别适合厚度较大的工件。 2.5.3 局限性 检测结果可追溯性较差；定性困难，定量不精确，人为因素较多；对被检工件的材质规格，几何形状有一 定要求。 2.5.4 优点 检测成本低、速度快、周期短、效率高；仪器小、操作方便；能对缺陷进行精确定位；对面积型缺陷的检 出率较高（如裂纹、未熔合等） 2.6 射线检测（RT） 2.6.1 原理 射线是一种波长短、频率高的电磁波。 射线检测，常规使用×射线机或放射性同位素作为放射源产生射线，射线穿过被检对象，经过吸收和衰减， 由于被检试件中存在厚度差的原因，不同强度的射线到达记录介质（如射线胶片），射线胶片的不同部位 吸收了数量不等的光子，经过暗室处理后，底片上便出现了不同黑度的缺陷影象，从而判定缺陷的大小和 性质。 2.6.2 适用范围 适用较薄而不是较厚（如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测，如加速器）的工件的内部体 积型缺陷的检测。 2.6.3 局限性 检测成本高、周期长，工作效率低；不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测；对面状的缺陷检出 率较低；对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定；影响人体健康。 2.6.4 优点 检测结果直观、定性定量准确；检测结果有记录，可以长期保存，可追溯性较强。 3 小结 综上所述，每种无损检测方法的原理和特点各不相同，且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业 中应根据结构的整体性能，检测成本及被检对象的规格、材质、缺陷的性质、缺陷产生的位置等诸多因素 合理选择无损检测方法。一般地，选择无损检测方法及合格等级，是设计人员依据相关规范而确定的。有 的工程，业主也有无损检测方法及合格等级的要求，这就需要供需双方相互协商了。 3.1 钢结构在加工制作及安装过程中无损检测方法的选择见表 1 被检对象 原材料检验 板材 锻件及棒材 管材 螺栓 焊接检验 坡口部位 清根部位 对接焊逢 角焊逢和 T 型焊逢 3.2 UT 检测方法 UT、MT（PT） UT（RT）、MT（PT） UT、MT（PT） UT、PT（MT） PT（MT） RT（UT）、MT（PT） UT（RT）、PT（MT） 被检对象所适用的无损检测方法见表 2 内部缺陷 表面缺陷和近表面 检测方法 UT ● ○ ● ● MT ● ● ● ● PT ● ○ ○ ● ET △ △ ● × AET △ △ △ △ 发生中缺陷检 测 检测方法 RT 被检对象 试 件 分 类 锻件 铸件 压延件（管、板、型材） 焊逢 × ● × ● 分层 疏松 气孔 内部 缩孔 缺陷 未焊透 未熔合 缺陷 分类 夹渣 裂纹 白点 表面裂纹 表面 缺陷 表面气孔 折叠 断口白点 × × ● ● ● △ ● ○ × △ ○ — × ● ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ △ × — × — — — — — — — — — ● △ ○ ● — — — — — — — — — ● ● ○ ● — — — — — — — — — ● △ ○ — — — — — △ △ △ △ △ △ — — — 注：●很适用；○适用；△有附加条件适用；×不适用；—不相关 参 1. 考 文 献 强天鹏 射线检测 [M] 云南科技出版社 2001 2. 3. 4. 5. 周在杞等 张俊哲等 无损检测技术及其应用 [M] 科学出版社 王小雷 锅炉压力容器无损检测相关知识 [M] 李家伟等 无损检测 冉启芳 2001 1993 [M] 机械工业出版社 2002 无损检测方法的分类及其特征的介绍 [J] 无损检测 1999 2 钢网架结构超声波检测及其质量的分 [J] 无损检测 2001 6 磁粉检测（MT） 2.1 磁粉检测（MT） 2.1.1 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 磁粉探伤的原理及概述 磁粉探伤的原理 磁粉探伤又称 MT 或者 MPT（Magnetic Particle Testing），适用于钢铁等磁性材料的表面附近进行探伤 的检测方法。利用铁受磁石吸引的原理进行检查。在进行磁粉探伤检测时，使被测物收到磁力的作用，将 磁粉（磁性微型粉末）散布在其表面。然后，缺陷的部分表面所泄漏出来泄露磁力会将磁粉吸住，形成指 示图案。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。 磁粉探伤方法 磁粉探伤检测的顺序分为前期处理、磁化、磁粉使用、观察，以及后期处理。 前期处理→磁化→磁粉使用→观察→后期处理 以下分别说明各个步骤的概要。 （1）前期处理 探探伤面如果有油脂、涂料、锈、或其他异物附着的情况下，不仅会妨碍磁粉吸附在伤痕上，而且还会出 现磁粉吸附在伤痕之外的部分形成疑私图像的情况。因此在磁化之前，要采用物理或者化学处理，进行去 除污垢异物的步骤。 （2）磁化 将检测物适当磁化是非常重要的。通常，采用与伤痕方向与磁力线方向垂直的磁化方式。另外为了适当磁 化，根据检测物的形状可以采用多种方法。日本工业规格（JIS G 0565-1992）中规定了以下 7 种磁化方法。 ①轴通电法……在检测物轴方向直接通过电流。 ②直角通电法……在检测物垂直于轴的方向直接通过电流。 ③Prod 法……在检测物局部安置 2 个电极（称为 Prod）通过电流。 ④电流贯通法……在检测物的孔穴中穿过的导电体中通过电流。 ⑤线圈法……在检测物中放入线圈，在线圈中通过电流。 ⑥极间法……把检测物或者要检测的部位放入电磁石或永磁石的磁极间。 ⑦磁力线贯通法……对通过检测物的孔穴的强磁性物体施加交流磁力线，使感应电流通过检测物。 （3）磁粉使用磁粉探伤的原理 ① 磁粉的种类 为了让磁粉吸附在伤痕部的磁极间形成检出图像，使用的磁粉必须容易被伤痕部的微弱磁场磁化，吸附在 磁极上，也就是说需要优秀的吸附性能。另外，要求形成的磁粉图像必须有很高的识别性。 一般，磁粉探伤中使用的磁粉有在可见光下使用的白色、黑色、红色等不同磁粉，以及利用荧光发光的荧 光磁粉。另外，根据磁粉使用的场合，有粉状的干性磁粉以及在水或油中分散使用的湿性磁粉。 ② 磁粉的使用时间 磁粉使用时间分为一边通过磁化电流一边使用磁粉的连续法，以及在切断磁化电流的状态即利用检测物的 残留磁力的残留法两种。 （4）观察 为了便于观察附着在伤痕部位的磁粉图像，必须创造容易观察的环境。普通磁粉需要在尽可能明亮的环境 下观察，荧光磁粉则要使用紫外线照射灯将周围尽量变暗才容易观察。 （5）后期处理 磁粉探伤结束，检测物有可能仍作为产品或是需要送往下一个加工步骤接受机械加工等。这时就需要进行 退磁、去除磁粉、防锈处理等后期处理。 2.1.2 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 2.1.3 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 2.1.4 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 生产厂家： 生产厂家：济宁联永超声电子有限公司 仪器设备名称： 仪器设备名称：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪 Ⅲ 仪器概况：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪是具有多种磁化方式的磁粉探 伤仪设备。仪器采用可控硅作无触点开关，噪音小、寿命长、操作简 单、方便、适应性强、工作稳定。是最近推出新产品，它除具有便携 式机种的一切优点，还具有移动机种的某些长处，扩展了用途，简化 了操作，还具有退磁功能。 该设备有四种探头： 1、旋转探头： 型）能对各种焊缝、各种几何形状的曲面、平面、 （E 管道、锅炉、球罐等压力容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕。 2、电磁轭探头： 型）它配有活关节，可以对平面、曲面工件进行 （D 探伤。 3、马蹄探头： 型）它可以对各种角焊缝，大型工件的内外角进行 （A 局部探伤。 4、磁环： 型）它能满足所有能放入工件的周向裂纹的探伤，用它 （O 来检测工件的疲劳痕（疲劳裂痕均垂于轴向）及为方便，用它还可以 对工件进行远离法退磁。 总之，该仪器是多种探伤仪的给合体，功能与适用范围广，尤其应用 于不允许通电起弧破表面零件的探伤。
无损检测概论及新技术应用 无损检测概论及新技术应用 概论 摘要： 摘要：综述了无损检测的定义、方法、特点、要求等基本知识，以及无损检测在 现今社会中的应用实例，其中包括混凝土超声波无损检测技术、涡流无损检测技 术、渗透探伤技术。 关键词： 关键词：无损检测；混凝土缺陷；涡流检测;渗透探伤。 引言： 引言：随着现代工业的发展，对产品的质量和结构的安全性、使用的可靠性提出 了越来越高的要求，无损检测技术由于具有不破坏试件、检测灵敏度高等优点， 所以其应用日益广泛。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上 反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。 1、 无损检测概论 、 无损检测 检测概论 无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用 性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位 置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿 命等）的所有技术手段的总称。 常用的无损检测方法有射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和 液体渗透检测(PT) 四种。 其他无损检测方法： 涡流检测(ET)、 声发射检测 （AT） 、 （TIR） 泄漏试验 、 （LT） 交流场测量技术 、 （ACFMT） 漏磁检验 、 （MFL)、 热像/红外 远场测试检测方法（RFT)等。 基于以上方法，无损检测具有一下应用特点： 1>不损坏试件材质、结构 无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、 结构的前提下进行检测， 所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到 100%。但是，并不是所有需要测 试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验 只能采用破坏性试验， 因此， 在目前无损检测还不能代替破坏性检测。 也就是说， 对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结 果互相对比和配合，才能作出准确的评定。 2>正确选用实施无损检测的时机 在无损检测时， 必须根据无损检测的目的,正确选择无损检测的时机,从而顺利 地完成检测预定目的,正确评价产品质量。 3>正确选用最适当的无损检测方法 由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备 材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、 形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。 4>综合应用各种无损检测方法 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应 尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无 损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质 量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只 有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。[1] 通过各种检测方法，最终对于无损检测的要求是：不仅要发现缺陷，探测试 件的结构、状态、性质，还要获取更全面、准确和综合的信息，辅以成象技术、 自动化技术、计算机数据分析和处理技术等，与材料力学、断裂力学等学科综合 应用，以期对试件和产品的质量和性能作出全面、准确的评价。 2、 无损检测在各领域的应用 、 无损检测基于以上优点,在现今社会受到广泛关注和应用,为实际生产工作减 少了废料成本,提供了极大的方便。其中超声波检测技术、涡流检测、渗透探伤 技术、霍尔效应无损探伤技术应用极为出色。 2.1 混凝土超声无损检测 混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一，它的质量直接关系到结构 的安全。多年来，结构混凝土质量的传统检测方法是以按规定的取样方法，制作 立方体试件，在规定的温度环境下，养护 28d 时按标准实验方法测得的试件抗压 强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标，往往是 与结构物中的混凝土性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量的 现场检测技术，已成为混凝土质量管理的重要手段。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测 试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量。 因该物理量与混凝土质量之间 有较好的相互关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量。[2] 混凝土超声检测是用超声波探头中的压电陶瓷或其他类型的压电晶体加载某 频率的交流电压后激发出固定频率的弹性波， 在材料或结构内部传播后再由超声 波换能器接收，通过对采集的超声波信号的声速、振幅、频率以及波形等声学参 数进行分析，以此推断混凝土结构的力学特性、内部结构及其组成情况。超声波 检测可用于混凝土结构的测厚、探伤、混凝土的弹性模量测定以及混凝土力学强 度评定等方面. [3] 2.2 涡流无损检测 涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测 的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感 应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流 的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈 的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用 一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化， 进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或 缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能 反映试件表面或近表面处的情况。[4] 应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过 式、探头式和插入式线圈 3 种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内 径略大于被检物件， 使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过， 可发现裂纹、 夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金 属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳 裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可 用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线 圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大 批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传 送的机械装置） 、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。[5] 优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,易于实现 自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷, 检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。 2.3 渗透探伤技术 液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透 剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经 去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作 用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光 源下 （紫外线光或白光） 缺陷处的渗透液痕迹被现实， 黄绿色荧光或鲜艳红色） ， （ ， 从而探测出缺陷的形貌及分布状态。[6] 渗透检测适用于具有非吸收的光洁表面的金属、非金属，特别是无法采用磁 性检测的材料，例如铝合金、镁合金、钛合金、铜合金、奥氏体钢等的制品，可 检验锻件、铸件、焊缝、陶瓷、玻璃、塑料以及机械零件等的表面开口型缺陷。 渗透检测的优点是灵敏度较高（已能达到检测开口宽度达 0.5?m 的裂缝） ，检测 成本低，使用设备与材料简单，操作轻便简易，显示结果直观并可进一步作直观 验证（例如使用放大镜或显微镜观察） ，其结果也容易判断和解释，检测效率较 高。缺点是受试件表面状态影响很大并只能适用于检查表面开口型缺陷，如果缺 陷中填塞有较多杂质时将影响其检出的灵敏度。[7] 3、 结语 、 随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损 检测领域，而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展，大大丰富了应用 方法，如射线照相就可细分为 X 射线、γ射线、中子射线、高能 X 射线、射线 实时照相、层析照相……等多种方法。 无损检测作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤，到无 损检测，再到无损评价，并且向自动无损评价、定量无损评价发展。相信在不远 的将来， 新生的纳米材料、 微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。 参考文献【1】李喜孟.无损检测.机械工业出版社.2011 】 【2】父新漩. 混凝土无损检测手册.人民交通出版社.2003 】 【 3】 冯子蒙.超声波无损检测于评价的关键技术问题及其解决方案.煤矿机 】 械.2009(9) 【4】唐继强.无损检测实验.机械工业出版社.2011 】 【5】李丽茹.表面检测.机械工业出版社.2009 】 【6】国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会.机械工业 出版社.2004 【7】胡学知主编. 中国劳动社会保障出版社.2007 】
高速铁路混凝土常见问题及对策论文
摘要： 混凝土工程质量尤为重要，从设计、施工到运营管理都必须严格控制混凝土施工质量，确保质量零缺陷。但由于施工现场诸多不可预见因素，导致混凝土在施工过程中出现许多质量问题，混凝土施工中出现的质量问题有共性的，还有由于结构特殊性而存在的个性问题。如何在现场及时有效地解决这些问题，对混凝土工程技术人员来讲至关重要。
关键词： 铁路；混凝土；含气量；隧道
混凝土工程在铁路工程中占有很大比重，由于铁路建设标准高、技术要求高、质量目标高，因此，混凝土工程质量尤为重要，从设计、施工到运营管理都应充分重视，特别施工过程中必须严格控制混凝土施工质量，确保质量零缺陷。但由于施工现场诸多不可预见因素，导致混凝土在施工过程中出现许多质量问题，如何在现场及时有效地解决这些问题，对混凝土工程技术人员来讲至关重要。
1共性质量问题及对策
1.1混凝土离析、泌水
铁路混凝土离析、泌水比较常见，其直接后果是混凝土可泵性差，难以振捣密实，对混凝土外观及实体质量影响较大。
混凝土离析、泌水的原因有以下几方面：
（1）水泥、粉煤灰、矿粉等胶凝材料及减水剂、防腐剂等外加剂质量波动较大，导致胶凝材料与外加剂的适应性变差。
（2）粗、细骨料粒形变差，特别是针片状颗粒增多，细骨料细度模数增大10%以上，混凝土问题更加明显。
（3）粗、细骨料含水率变化大，没有按要求正确换算施工配合比，混凝土单方用水量偏大。
（4）混凝土净搅拌时间不足90s-120s，搅拌机拌合叶片上残余混凝土没有及时清理，导致混凝土搅拌不均匀，减水剂性能没有充分发挥。搅拌设备计量偏差大，没有按施工配合比生产混凝土。
（5）混凝土运输中没有转动运输罐，有二次加水现象。
预防及处理措施：
（1）严格控制原材料进场质量，不合要求的原材料禁止进场使用。重点了解掌握粉煤灰、减水剂等原材料的质量特性，含品质指标、质量波动情况。对质量波动大的除按要求做好品质质量检测外，还应每批对减水剂与胶凝材料相互进行适应性验证检测，对适应性差的不应生产混凝土，最好对减水剂予以调整或退换胶凝材料。
（2）对由于骨料原因引起的混凝土离析、泌水的，可通过增加砂率，调整粗骨料各级比例，增加胶凝材料用量等方法解决。实践证明砂率增加3%，粗骨料比例调整，胶凝材料总量在耐久性要求的允许范围内增加对混凝土结构实体强度、耐久性及长期性影响较小。
（3）对粗、细骨料均化处理，避免含水率变化过大。并勤测含水率，及时调整施工配合比。保持混凝土施工用水量与理论配合比相差不宜超过5kg/m3。
（4）定期检查、维护、保养搅拌设备，严格执行混凝土生产管理程序。
（5）加强混凝土运输过程管控，运输车中积水应倾倒干净，不得二次加水。
1.2混凝土坍落度、含气量损失大
混凝土坍落度、含气量损失大也是非常棘手的`问题，如果处理不当，混凝土将无法正常浇注施工，硬化混凝土质量也无法保证。混凝土坍落度、含气量损失大的原因如下：
（1）原材料中粉煤灰吸附性强、水泥C3A含量高、减水剂（含引气剂）保坍保气性能差，粗、细骨料含泥量高。
（2）胶凝材料、骨料温度高，环境温度高，使混凝土中水分蒸发加大加快，从而导致混凝土坍落度、含气量损失大。
（3）施工组织不当，混凝土运输及浇注等待时间过长也是导致混凝土坍落度、含气量损失大的重要原因之一。
预防及处理措施：
（1）避免使用磨细粉煤灰及高C3A含量水泥，减水剂保坍保气性能应满足工程需求，粗、细骨料含泥量应符合标准要求。当胶凝材料、骨料性能难以改变时，应匹配合适的减水剂。并根据原材料性能、混凝土运距、浇注方式、环境气候条件等设计适宜的混凝土配合比，室内配合比设计相关试验指标必须符合设计要求。
（2）高温季节做好胶凝材料储备，避免使用高温胶凝材料，对粗、细骨料洒水降温处理，使用低温地下水，错开高温时段施工。
（3）强化施工组织，混凝土拌合站与浇注现场应加强沟通协调，杜绝混凝土运输及等待浇注时间过长。
（4）未雨绸缪，混凝土在搅拌站拌合生产时，根据实际情况（运距、气温、浇注时长等）将混凝土坍落度较设计增大5%-10%，可通过增加减水剂掺量解决。
（5）一旦混凝土出现坍落度、含气量损失过大，无法满足浇注施工，而废弃处理成本损失又较大时，可采取如下处理措施：①在现场混凝土入泵口（泵送设备搅拌锅中）采用雾化装置均匀加入0.1%-0.2%减水剂，严禁加水。②将混凝土运回搅拌站，按照理论配合比相同的掺合料掺量、水胶比二次加入混凝土车中剩余混凝土浆体总量3%-5%的浆体，加入浆体的同时应高速搅拌罐车直至混凝土均匀。如还不能满足要求，再加入0.1%-0.2%减水剂。③对二次处理后的混凝土浇注部位，应做好详细记录，并增加检查试件数量，及时对混凝土实体质量进行验证。
实践证明，混凝土二次处理中，增加5%的胶凝材料浆体和0.2%的减水剂掺量对混凝土实体质量影响较小。
1.3混凝土含气量不符合要求
因结构耐久性要求，《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010对混凝土含气量做了明确的规定，见表1。
在施工现场混凝土含气量不符合要求的也屡见不鲜，但大多数人都没有引起足够重视，更谈不上如何去应对处理。实际上含气量是混凝土拌合物性能中重要指标之一，其对混凝土的浇注、力学、耐久及长期性影响较大，如处理不当会留下质量隐患。
混凝土含气量不符合要求的原因分析如下：
（1）粉煤灰质量波动大，玻璃珠颗粒数量及形态变化都可导致含气量的变化。水泥质量波动大，引气剂质量差，减水剂与胶凝材料适应性差。
（2）粗、细骨料含泥量、粉尘含量高，颗粒级配变化大。
（3）混凝土拌合物坍落度控制不严，与设计范围值偏差过大。
预防及处理措施：
（1）对重要结构如梁体、轨道板等混凝土正式生产前，应采用现场原材料进行试拌，实测混凝土拌合物的含气量及经时损失，不符合要求的应调整外加剂组分。
（2）随时关注粗、细骨料含泥量、粉尘含量及级配变化情况，对变化幅度大的应及时调整混凝土配合比，如增减减水剂掺量等。
（3）严格按设计要求控制混凝土坍落度。
（4）实践证明，实际施工中混凝土含气量低于最低限值1%，梁体、轨道板混凝土含气量在1.5%-5.0%对施工浇注及工程质量影响较小。
1.4混凝土粘稠、内聚力大
混凝土粘稠、内聚力大在施工现场也较常见，其直观症状可通过坍落度试验表征出来，即混凝土铲装困难，坍落度桶提起后混凝土流动缓慢，20s-30s才能静止（正常状态混凝土5s-10s后静止即可量测坍落度及扩展度），并且混凝土可塑性差，呈粘底状。此类混凝土虽然拌合物性能指标符合要求，但其可泵性较差，容易堵管，不易振捣，对工程质量及进度影响较大。
混凝土粘稠、内聚力大的原因有以下几点：
（1）粗、细骨料含泥量、粉尘含量大，使用磨细粉煤灰，减水剂与胶凝材料适应性差。
（2）胶凝材料用量大，砂率大，水胶比低。
（3）混凝土含气量低，坍落度低。
预防及处理措施：
（1）严格控制粗、细骨料含泥量及粉尘含量，尽量不使用磨细粉煤灰，减水剂与胶凝材料应匹配使用。
（2）在满足混凝土性能的基础上，尽量降低胶凝材料用量和水泥用量。混凝土砂率应合理，避免盲目选用低水胶比。
（3）在允许范围内通过调整减水剂来增加混凝土含气量及坍落度，以减轻混凝土粘稠、内聚力大的症状。
（4）调整粗、细骨料的级配比例，降低粒形差颗粒含量。
2个性质量问题及对策
由于结构部位的特殊性，如按常规来控制生产混凝土，其工程实体质量不一定满足要求。下面对隧道初支、二衬拱顶混凝土予以总结。
2.1隧道初支混凝土
现今隧道初支湿喷工艺已普遍推广应用，但其回弹量大、早期强度（特别是1天强度）低、功效低一直困扰着我们，导致很多单位继续使用干喷工艺。分析其原因有以下几方面：
（1）液体速凝剂与减水剂适应性差，混凝土凝结时间长。
（2）混凝土坍落度较大，大部分160mm以上。二次加水现象较多。
（3）配合比设计不当，混凝土细料偏少。
（4）速凝剂用量不准确，风管风压不合适等。
（5）操作工人技术水平不高，喷射角度、距离、顺序把握不当。
预防及处理措施：
（1）避免使用缓凝型减水剂，速凝剂应与减水剂相容性良好。
（2）严格控制混凝土坍落度不宜超过160mm，不得现场二次加水。
（3）设计合理的配合比，混凝土细料（小于5mm颗粒）质量不少于材料总量的55%—60%。添加增强增韧复合型掺合料。
（4）确保喷浆设备正常工作，速凝剂计量、风管风压等满足要求。
（5）使用熟练操作工人并及时总结改进。
2.2隧道二衬拱顶混凝土
对已建和在建铁路隧道二衬无损检测质量统计发现，有近30%隧道二衬拱顶出现混凝土不密实、脱空等质量缺陷，给隧道缺陷整治和交验带来了不少麻烦。究其原因，有施工工艺方面，也有混凝土质量方面的。对于混凝土质量方面的有以下几点：
（1）在拱顶混凝土灌注过程中，盲目加大混凝土坍落度，导致混凝土匀质性变差，浆体流失，混凝土收缩变形大。
（2）坍落度偏小，无法满足“冲顶”及混凝土自密实的需求。
（3）“冲顶”时混凝土供应不连续，间隔时间长，没有一气呵成。
（4）混凝土泵车压力不足，泵送困难。
预防及处理措施：
（1）在二衬“冲顶”时，宜适当调整混凝土施工配合比，增加1%-2%砂率，必要时增加3%-5%的胶凝材料，增加坍落度10mm-20mm，使混凝土匀质性及自密实性能良好。
（2）搅拌站混凝土生产供应应连续，避免“冲顶”时出现断料现象。
（3）确保混凝土泵车等设备正常工作。
2.3路基边坡防护骨架混凝土
路基边坡防护骨架混凝土施工质量控制一直是个薄弱环节，有不少混凝土存在裂纹、蜂窝麻面、不密实甚至空洞等质量缺陷。原因有两方面，一是管理及施工人员思想意识上没有引起重视，没有把边坡防护当作主体工程来施工。二是施工工艺存在一些问题。关于施工工艺方面的有以下问题：
（1）混凝土坍落度偏大，导致混凝土在振动力的作用下易溜坍，不易定型。
（2）没有分层浇注或层厚偏大。
（3）模板安装质量不符合要求，接缝不严实。
（4）基底处理不到位，混凝土由于基底不密实而产生沉降裂纹。
预防及处理措施：
（1）提高管理及施工人员的质量意识，要形成铁路工程没有主体与附属之分的理念。
（2）严格控制混凝土拌合物质量，坍落度不宜大于140mm，初凝时间不宜大于4h。
（3）混凝土层厚不宜大于15cm，由下至上分层循环浇注。
（4）确保模板安装质量满足要求，接缝应严实。
（5）处理好基底，不得有虚碴层，保证其密实。
3结语
混凝土质量问题特别是拌合物性能问题，一直是施工现场需要面对和及时解决的。而影响混凝土拌合物性能的因素很多，也很复杂，有原材料、配合比方面的，也有施工工艺控制和试验检测及施工技术管理方面的，广大工程技术人员应不断学习总结，努力提高现场解决问题和保证工程质量的能力。
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浅析监理对钢结构工程施工质量的控制
【摘 要】 在建筑领域，钢结构工程的优越性越来越来被人们所认同，质量问题也越来越来引起人们的重视，加强钢结构工程施工质量监理工作，有现实意义和必要性。
【关键词】钢结构 质量 监理 控制
钢结构工程由于其造价低、结构性能好、施工速度快，大量的钢结构工业厂房、住宅小区、高层建筑、桥梁相继出现，取代了传统的砖混结构、混凝土框架结构建筑，由于钢结构工程在建筑领域被广泛应用，施工质量的好坏就直接影响工程结构的安全，如何控制工程施工质量的已引起业内人士的重视。因此，监理工程师对钢结构施工质量的控制就显得尤为重要。本文结合实际就监理过程中对钢结构施工质量控制谈几点体会。
1、 针对项目合理组建项目监理机构，认真编制监理规划
1.1 合理组建项目监理机构，抓好岗位建设。项目监理机构是监理公司派驻现场，对工程质量、进度、投资实施监督管理的机构，项目监理机构必须针对工程项目的特点、规模、技术复杂程度等组建，人员配置要专业齐全、结构合理，数量满足监理现场需要，并在现场配备必要的检测工具。同时，要加强现场岗位建设和形象建设，完善现场管理制度和办法，规范监理人员的行为，保证监理人员能履行自己的职责，提高监理机构的工作效率。
1.2 针对工程特点编制监理规划。监理规划是项目监理机构对工程实施监理的指导性文件，监理规划编制的完善程度，一定程度上影响项目监理的实施。在工程开工前，项目监理机构要组织监理人员针对钢结构工程特点、规模进行编制，明确监理过程中“三大控制”的程序、措施、方法，并在实施监理过程中，严格按照监理规划的内容和要求组织监理工作。
2、做好工程开工前准备工作
2.1 强化施工图纸的会审工作。图纸是工程施工的依据，工程开工前项目监理机构要组织监理人员熟悉工程图纸与项目有关的规范标准、工艺技术条件，充分领会设计意图。同时，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。
2.2 认真审查钢结构安装施工组织设计。施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件，施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。因此，钢结构安装工程施工组织设计审查要针对性和重点。审查的重点内容有：
（1）质量保证体系和技术管理体系的建立；
（2）特殊工种的培训合格证和上岗证；
（3）新工艺的应用；
（4）对工程项目的针对性；
（5）质量、进度控制的措施和方法；
（6）施工计划（工期）的安排；
3、加强现场施工过程中的质量监理
3.1钢结构基础工程的质量控制。钢结构工程的基础一般都采用混凝土独立柱基础，基础的混凝土及钢筋、模板的施工与其他工程的施工工序及方法相同，而基础独立柱中预埋的螺栓是质量控制的重点，单个螺栓及每组螺栓之间的间距、高低的偏差，直接影响钢结构工程的安装质量，我们在监理质量控制过程中，要求施工单位采用以下措施效果不错。
（1）制作安装模板。取钢柱底板大小的钢板三块（其中两块厚20mm，一块8~20mm均可），20mm厚的两块钢板按钢柱底板螺栓孔位置、大小开孔，将三块钢板组装，把一组螺栓插入螺孔，用Ф14~Ф16的钢筋将螺栓焊接成整体，上下各一道（如图1），可多次重复使用。这样单个螺栓间间距及高低控制在允许的偏差范围内。
A：Ф14~Ф16钢筋 B：螺栓 C：Ф14~Ф16钢筋 E：20mm钢板 F：8~10mm钢板 G：200~300mm H：50mm
图1
（2）螺栓组的固定。在混凝土浇筑前，用经纬仪将螺栓组准确定位，在用Ф14~Ф16的钢筋焊接在柱子的主筋上，固定螺栓钢筋端头顶在模板上，上下各一道，这样每组螺栓之间的间距、高低可控制在允许的误差范围内。同时，保护好螺栓丝扣，在混凝土浇筑时不被损坏。
（3）做好中间交接。土建工程完工后，将螺栓组间的间距（轴线间距）、高低，每个柱身浇筑的高度用经纬仪进行测量，我们复测验收后，组织土建和钢结构安装单位进行中间交接验收，验收后要求钢构件安装单位进行复测。
3.2 钢结构主体工程的质量控制。
（1）钢构件的质量验收。钢构件的加工已实行工厂化生产，钢构件的进场质量验收就非常重要，构件进场我们除了按明细表核查数量，并进行外观感官、几何尺寸、合格证检查外，还检查了以下资料：
①钢材材质的复试单（原件）；
②钢材的材质证明（复印件须盖生产单位公章，还需说明原件的存放地）；
③无损检测报告（原件）。
（2）钢构件安装质量控制。柱、梁安装时，我们主要检查柱底版下的垫铁是否垫实、垫平，柱是否垂直和位移，梁的垂直、平直、侧向弯曲、螺栓的拧紧程度以及摩擦面清理，验收合格后，方可起吊。当钢结构安装形成空间固定单元，并进行验收合格后，要求施工单位将柱底板和基础顶面的空间用膨胀混凝土二次浇筑密实。
（3）螺栓安装质量的控制。钢结构工程中螺栓连接一般用高强螺栓和普通螺栓，普通螺栓连接，每个螺栓一端不得垫2个以上垫片，螺栓孔不得用气割扩孔，螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2个螺距；高强螺栓使用前我们检查螺栓的合格证和复试单，安装过程中板叠接触面应平整，接触面必须大于75%，边缘缝隙不得大于0.8mm，高强螺栓应自由穿入，不得敲打和扩孔；高强螺栓不得作为临时安装螺栓，螺栓拧紧应按一个方向施拧，当天安装的应终拧完毕，终拧完毕应逐个检查，对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。
（4）焊接质量的控制。钢结构使焊前，对焊条的合格证进行检查，按说明书要求使用，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤，一、二焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹，一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷，一、二 级焊缝按要求进行无损检测，在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印。不合格的焊缝不得擅自处理，定出修改工艺后再处理，同一部位的焊缝返修次数不宜超过2次。
（5）涂刷工程质量的控制。钢结构涂刷前，涂刷的构件表面不得有焊渣、油污、水和毛刺等异物，涂刷边数和厚度应符合设计要求。
3.3门窗工程安装质量的控制。钢窗安装质量的控制重点有两点，一是，钢窗进场合格证、产品试验报告及外观的检查。二是，钢窗和固定钢窗的立柱之间的间隙控制。先施工固定钢窗的立柱，有可能出现钢窗与立柱之间缝隙过大或钢窗安不上。我们在监理过程中，要求施工单位先固定钢窗一边的立柱，待钢窗完全固定就位后，再焊接另一边的立柱，这样保证钢窗与立柱之间无缝隙。
3.4压型彩板安装质量控制。压型彩板进场后，要进行外观和合格证的检查，并复核与压型板施工安装有关钢构件的安装精度，清除檩条的安装时的焊缝药皮和飞溅物，并涂刷防锈漆进行防腐处理。彩板安装时，要按墙面进行排版，从一端开始进行，板与板之间必须咬紧，再用螺钉固定，墙板接缝处做好防水处理。
4、结束语
钢结构工程的施工在我国刚起步，在钢结构工程施工监理过程中，要真正发挥工程监理的作用，监理工程师要做好各分项工程的工序验收工作外，还要加强施工过程中的监督检查，这样才能保证钢结构工程的施工质量。
