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1、浅析无损检测技术在道路工程中的应用摘要:公路工程试验检测工作是公路工程质量管理的重要组成部分,是质量控制的重要技术手段。随着计算机技术、自动化控制技术、高精度测微技术的进步,试验检测技术在最近的20年里有了突破性的进展。 关键词:道路工程;无损检测;检测原理;检测技术 近二十年来,国际上道路工程检测技术总体发展趋势是:由人工检测向自动化检测技术发展,由破损类检测向无破损检测技术发展,由一般技术向高新技术发展。比如,机电一体化技术及高精度传感器被应用于路面弯沉检测,激光技术被用于路面断面检测,雷达技术被用于路面厚度检测,模式识别与图像处理技术被用于路面病害观测等。下面
2、就无损检测技术在公路工程中的应用进行阐述。 一、发展无损检测技术的意义 众所周知,传统的方法是根据规程随机选点,钻孔取样、进行室内分析处理,从中获取各种工程参数。然而,这种常规方法存在一定的局限性,因此,如果能够研究开发出无损、快速、直观、能显示道路内部状态的检测设备和技术手段,必将使道路建设质量和养护管理水平进人一个新的水平。开展路面无损检测与评价技术研究,将在控制道路施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化道路改造方案及提高路网养护水平等方面具有重要意义。 二、无损检测技术的原理及其适用范围 1、超声波无损检测技术 原理:超声波是一种频率高于
3、人耳能听到的频率的声波,它在传输过程中服从于波的传输规律。超声波路面检测技术主要是通过发射超声波到材料介质,接收反射波的相关参数,进而判断结构内部破损情况的一种新型无损检测方法。在介质中不同位置设置传感器,测量超声波在一定距离内传播的时间,利用速度、时间与位移的关系计算波速,利用速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数如弹性模量、抗压强度、抗折强度等,还可用来检测材料或结构内部的缺陷。 适用范围:我国早在70年代开始应用超声波检测技术测量岩石的抗压强度和判断岩石的性质。由于它具有激发容易、检测简单、操作方便、价格便宜等优点,在路面检测中的前景非常广阔。现已成功地
4、应用于检测路基路面材料的密实度与弹性模量、检测混凝土的抗压强度、抗折强度、检测路基路面的厚度与孔隙,以及路基快速测VVI等。 2、激光检测技术 原理:激光检测技术是近几十年来发展起来的新型无损检测技术,它之所以能得到广泛应用,主要是由于激光具有高亮度和分辨率,好的方向性、相干性、衍射性等特点,激光技术在路面检测中的应用主要利用激光的上述的特性,可归纳为三种原理。衍射原理是利用激光遇狭缝发生衍射现象的特点,调整狭缝的宽窄,得到屏幕上不同狭缝宽度下的亮暗相干条纹,建立二者的相互关系,可根据相干条纹的情况来判断狭缝宽度的变化;光电反射原理利用了激光光强愈强则光电流愈强的原
5、理,通过光电转化器将光能转化为电能,当激光光强发生变化时,光电流也随之发生变化,事先标定建立光电流与位移关系,可根据光电流的变化反算弯沉位移的变化量;光时差原理是利用激光传播速度极快的原理记录激光通过很短距离的时差。 适用范围:基于激光检测技术上述三种检测原理,在路基和路面检测中,激光主要应用于距离测定,纹理深度测定,弯沉测定,车辙深度及平整度测定几个主要方面。 3、图象技术 原理:图象技术包括红外成像技术和激光全息图像技术。前者主要是利用不同材料介质导热性能不同的原理,利用高精度的热敏传感器可以检测结构物内部的热传导规律和温度场分布状况,将检测得到的数据图象化,
6、从而将结构内部状况呈现出来。激光全息技术是通过分析全息摄影得到的全息图,再由全息图上测取数据求出相关力学量的方法,具有精细度高、直观可靠、能够给出全场情况等优点。 4、频谱分析技术 原理:频谱分析检测技术的基本原理是分析在不同介质中传播表面波的频率特性。在路面结构表面用一力锤施加瞬时的垂直冲击,就可以产生一组以振源为中心的具有各种频率成分并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷面波,通过调整力锤重量或不同的锤头可以获得含有各种频率成分的瑞雷面波信号,在不同位置设置传感器可以检测到波传播的频率,借助于频域的互谱分析和相干分析技术,可以达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。与
7、传统方法相比,它具有速度快、检测效率高的特点。 适用范围:检测路面各分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况。5、主要无损检测仪器设备 弯沉测试仪器:落锤式弯沉仪(FWD)是目前应用较为广泛的弯沉检测设备,它的基本原理是通过液压系统提升和释放荷载块对路面施加冲击荷载,荷载大小由落锤质量和起落高度控制,荷载时程和动态弯沉盆均由相应的传感器测定。研究表明,FWD的冲击荷载与时速60～80km的车辆对路面的荷载相似,可以较好地模拟行车荷载作用,并且测速快,精度高,因此自20世纪80年代初以来,FWD在国际上得到日益广泛的应用。继FWD之后,新
