无损检测技术在道路工程中的应用及发展前景浅析.doc

机械故障诊断与维修课程论文

无损检测技术在道路工程中的应用及发展前景浅析
张宝龙
机0801-1班20080531
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。综合介绍了国内外在路面使用性能无损检测上的最新技术及相关的研究领域。在此基础上,分析了我国在新型检测设备的应用和相关研究方面的现状与不足,探讨了未来的发展趋势。
关键词:道路工程;无损检测;检测原理；检测技术

引言
交通作为经济命脉的大动脉，其发展状况直接影响国民经济的发展速度，在交通运输体系中，公路有事基础中的基础。道路工程的建设和管理质量，一直是困扰科研技术人员的一个重要问题，围绕这一问题，科研技术人员结合现代无损检测技术的发展，探索用不同方法检测路基和路面的各项指标，取得了一定的成果。我国从20世纪80年代后期开始,通过设备与技术引进和自主开发,在路面检测方面也有了巨大的发展。本文在国内外考察与研究的基础上,总结了路面主要无损检测技术和相关研究的最新进展,分析了在我国的应用与研究情况及发展趋势。
1.传统破损类检测技术的局限性及发展无损检测技术的意义
众所周知，在道路施工中，为了保证工程质量，从夯实地基、碾压每层路基,到灌注水泥混凝土层路面或沥青路面,每道工序都需要检测,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,从中获取厚度、深度、压实度和强度等工程参数。然而,这种常规方法存在一定的局限性首先被测点是随机选择的,因而检测结果往往缺乏代表性。同时,由于检测点的密度稀,有些局部压实度达不到标准、厚度偏小、水泥混凝土或沥青内部存在的缺陷等不良区段极易漏检,给后续工程工作留下隐患。另外,在道路投人使用后的日常监察管理中,通常对路表面出现的破损、凹陷、裂缝、平整等问题可以及时发现,但对道路内部存在的隐性灾害如路面下的空洞、积水、脱空、基础疏松等却没有有效的检测手段,难以做到防患于未然,随着冬冰夏融,热胀冷缩以及日积月累的冲压,往往容易导致重大交通事故的发生,使人民生命财产造成巨大的损失。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,这一点得到了国内外公路建设中正反两方面的经验证明。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、深人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。
2．路面无损检测技术和发展方向
2.1频谱分析技术
频谱分析检测技术是分析在不同介质中传播表面波的频率特性。通过在路面结构表面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波面,可以通过不同的力锤重量或不同的锤头获得不同种频率成分的瑞雷波面信号,并且在不同位置设置传感器,可以检测到波传播的频率,然后可以借助于频域的互谱分析和相干分析技术,达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。
它与传统方法相比,具有速度快、检测频率高的特点。可以用于检测路面各分层介质的厚度均匀性以及层间的接触情况。
2.2图像技术
图像技术包括红外成像技术和激光全息图像技术。红外线成像技术是依赖于不同材料介质的不同导热性能原理,在热源作用下,通过物体表面形成的温度分布反映出物体表层及表层以下材料和结构的热传导性差异。由热敏元件记录出路面的等温线,从而可以通过热图辩认出物体内部的结构或缺陷。激光全息技术是通过分析全息摄影得到的全息图,再由全息图上侧取数据求出相关力学量的方法。
2.3超声波无损检测技术
原理：超声波是一种频率高于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。
2.4激光技术
激光检测路面技术是综合运用光的衍射、光电反射、光时差三大原理来进行测试的。其中衍射原理是利用激光遇狭缝发生衍射的原理,调整狭缝的宽窄,得到屏幕上不同狭缝宽度