雷达技术在混凝土结构无损检测中的应用

　　我国的工程建设正处在建设与维修改造并举的阶段,并且在基本建设的投资构成中,用于改建、扩建的投资比例也占据着绝对的优势;同时为了保证建筑的安全、正常使用,对建筑工程在进行过程中和竣工后的工程质量检测成为一个非常重要的环节。对于绝大多数的结构的质量鉴定,混凝土材料破坏试验是不允许的。这样一来对于混凝土结构质量情况的确认就必须采用局部破损或非破损的方法,也就是采取非破损测试试验进行检测。雷达技术作为一种先进的无损检测手段,它具有分辨率高、定位准确、检测速度快、抗干扰能力强、操作方便等特点,在土木工程方面已广泛应用到了公路铁路工程的路基和路面、堤坝和水库、市政工程地下管线、铁路公路工程的隧道、地基基础、机场跑道、古建筑保护等方面[1,2]。同时雷达技术作为一种新兴的无损检测技术,应用于钢筋混凝土结构检测中的研究也在广泛开展,但在实际检测中还存在许多问题有待于进一步解决。为此,本文结合雷达技术在岭澳核电站安全壳老化检测中的应用作相关分析研究。

　　1　常用无损检测方法比较

　　一般来说,混凝土体内钢筋分布及混凝土质量的检测主要有三种方法:放射线法、超声波法和电磁波法。电磁波法也称为雷达法。

　　放射线法是利用X射线对建筑物墙体进行透射摄影,直接获取混凝土体的透视照片,从而达到了解其内部结构的目的。这种方法的缺点是所需的设备笨重,且对建筑物有一定程度的破坏(如需用钻孔放置底片等)。而且,由于建筑物对X线或Y射线的强吸收作用,使得穿透深度很小。

　　超声波法是利用超声脉冲波在混凝土中传播的声时(或声速)、波幅和频率等声学参数的相对变化来分析判断混凝土的缺陷情况。

　　超声波法和放射线法一样,因穿透深度小而得不到广泛应用。因此,这两种方法对于大型建筑物或大型横梁、桥墩、水库堤坝的非破损检测效果不理想。

　　雷达检测是依据被检测物体的电磁特性,利用发射天线将高频电磁波以宽频带短脉冲形式送入被测混凝土结构内部,经目标体反射后由接收天线接收回波信号。根据接收的雷达剖面,利用反射回波的双程走时、幅度、相位等信息,可对混凝土结构进行描述,从而实现目标体的探测或工程质量评价。

　　材料的电磁特性变化,比密度等物理性质对被检测物体的缺陷更为敏感,因此与放射线法、超声波法相比较,雷达检测技术更为优越。它在检测混凝土结构具有如下突出特点[3]:(1)穿透能力很强,可探测较大深度,测量深度范围可由几厘米到几十米;(2)耦合天线的宽带频率响应,可以减小波长来增大频率宽度,用来实现高分辨率的探测;(3)测量精度高,使用高频率(IGHz以上)的天线时,探测精度可达数厘米;(4)雷达波具有极化特性,可确定缺陷的形状和取向;(5)无因耦合剂带来的材料污染问题,并且对人体无辐射性危害。