混凝土結構裂縫的無損檢測方法

閆占豹，王戰(zhàn)軍，俞海龍，王春陽

（1.無錫聲學聚像傳感探測技術有限公司，江蘇 無錫 214412；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130062）

混凝土出現裂縫十分普遍，無論是荷載作用，還是溫度變化等原因引起的裂縫，都需要測量、分析裂縫對混凝土結構性能或使用功能的影響。裂縫的分布、走向、長度及寬度等外觀特征可直接檢查和測量，裂縫深度可采用塞尺法、聲波法、鉆孔法檢測。下文對某風電工程風機基礎的裂縫進行了檢測，根據檢測內容與結果，對裂縫的檢測方法進行了梳理與總結。

1 無損檢測方法

裂縫無損檢測主要是裂縫深度檢測。混凝土內部存在質量缺陷時，聲波在遇到缺陷時，其傳播特征會發(fā)生改變，無損檢測的原理就是利用聲波傳播特征的變化（繞射、反射、散射）及振幅、頻率與相位的變化分析判斷缺陷特性。常用的無損檢測方法有對測法、斜測法及平測法。其中，平測法只需一個測試面即可檢測裂縫深度，因此，適用于絕大多數的檢測環(huán)境。同濟大學聲學研究所在2001 年以前即對平測法做過深入總結，根據其聲波傳播特性，發(fā)展出了tc-t0法、相位反轉法、表面波/橫波法、脈沖回波法等。

2 現場檢測方法

根據現場要求，此次現場檢測需同時檢測裂縫深度與裂縫寬度。裂縫深度檢測采用聲波儀及平面喇叭探頭，根據現場工作時相位反轉距離初步推測裂縫深度，在內業(yè)工作繪制聲時曲線采用多項式擬合的方式計算裂縫深度。裂縫寬度檢測采用基于圖像顯示自動判讀裂縫寬度的專用測試儀器，其通過攝像頭拍攝裂縫圖像并放大顯示在顯示屏上，然后對裂縫圖像進行圖像處理和識別，并利用專用算法自動判讀出裂縫寬度。

1）現場調查

檢測前首先調查收集風機基礎裂縫的數量、長度及走向，裂縫內部填充情況。

2）寬度檢測

檢測采用JC-FK102 裂縫觀測儀，將裂縫放大成像于顯示器上，直接讀取記錄裂縫寬度數據并存儲照片。

3）深度檢測

檢測采用WSD-2A 型智能聲波儀及專用高頻縱波測試探頭，檢測時將發(fā)射及接收探頭分別在兩端同步移動并記錄波形和收發(fā)距，直到檢測完成。檢測時，根據相位發(fā)生反轉時探頭與裂縫距離，可進行裂縫深度的初判。

3 檢測實例

3.1 現場調查

該風機為01338 塔筒風機，基礎為圓形現澆鋼筋混凝土擴展基礎，直徑19.40 m，高度為3.70 m，基礎臺柱直徑6.40 m，基礎埋深2.97 m。設計的基礎混凝土強度等級為C40，根據現場檢測結果，混凝土縱波波速4 100～5 000 m/s。風機基礎于2020 年 5 月 4 日完成混凝土澆筑，5 月 4—7 日監(jiān)測溫度異常，5 月 8—9 日陸續(xù)出現 24 條裂縫。5 月10 日前為連續(xù)多天的干燥炎熱天氣，裂縫內無水填充，滿足表面聲波法檢測裂縫深度的條件。5 月10—18 日連續(xù)多天為陰雨天氣，隨著環(huán)境溫度降低，濕度加大，施工方采取了有效的養(yǎng)護措施，部分裂縫逐漸開始自愈。根據現場調查結果，裂縫長度在0.50～3.60 m 之間。

3.2 寬度檢測

在基礎側面選取了16條裂縫進行寬度檢測，除了 LF7 及 LF22 檢測 3 個點與 4 個點，其余每條裂縫均檢測5 個點，累計檢測77 個點，其中LF3 號裂縫的2 號點1.46 mm 為裂縫穿過的蜂窩氣孔的直徑，不做統(tǒng)計。對76 個檢測點進行統(tǒng)計，各裂縫寬度的最大值在0.13～0.36 mm 之間，平均值在0.10～0.26 mm 之間。裂縫檢測點最大值為0.36 mm，平均值0.17 mm，出現最多的值為0.19 mm。其中，3 個點寬度小于0.10 mm，占總測點數的3.9%；56 個點在0.10～0.20 mm 之間，占總測點數的73.7%；16 個點在0.20～0.30 mm 之間，占總測點數的21.1%；大于0.30 mm 的點位1 個，占總測點數的1.3%。

3.3 深度檢測

基礎側面和坡面分別選取了7 條裂縫和1 條裂縫進行深度檢測，檢測結果最大值為側面LF1號裂縫，深度208.00 mm，最小值為側面LF17 號裂縫，深度66.00 mm，平均深度117.00 mm。各裂縫深度檢測成果見表1。

表1 裂縫深度檢測成果統(tǒng)計表

3.4 檢測成果

裂縫寬度檢測結果根據GB 50010-2010《混凝土結構設計規(guī)范》，采用統(tǒng)計學的方法進行了評價。裂縫深度檢測結果根據GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》，對裂縫屬性（表面裂縫、深部裂縫、貫穿裂縫）進行了判斷。

1）裂縫寬度的平均值為0.17 mm，多數裂縫寬度在0.10～0.20 mm 之間。其中寬度小于0.20 mm的測點占比80%，寬度小于0.25 mm 的測點占比95%，寬度小于0.30 mm 的測點占比99%。根據GB 50010-2010 中3.4 的要求，鋼筋混凝土允許的裂縫寬度為0.20～0.30 mm。多數裂縫寬度滿足該要求。

2）裂縫最大深度208.00 mm，最小深度66.00 mm，平均深度117.00 mm，推測為表面裂縫。表面裂縫不影響結構安全，一般危害性較小。根據GB 50204-2015 可認定為一般缺陷。

4 結語

裂縫檢測需從裂縫長度、寬度及深度進行量化的檢測，其中，裂縫長度及寬度用于評價潮濕環(huán)境中構筑物的防水性能及耐久性，裂縫深度用于評價結構受力性能及結構安全；裂縫寬度檢測非常必要，GB 50010-2010 中對裂縫寬度有嚴格的規(guī)定，采用基于圖像顯示自動判讀裂縫寬度的專用測試儀器，可以快速、高效地檢測裂縫寬度；對于細小裂縫，深度檢測是現場質量驗收的難點。采用平測法檢測裂縫深度具有現場檢測方便、不受檢測面限制的優(yōu)點。雖然平測法有時候具有較大的誤差，但用于判定裂縫是否影響混凝土結構安全是足夠的。