1、地质雷达在钢筋混凝土无损检测中的应用研究摘要：随着社会需求的发展各种建筑体系越来越复杂，对工程质量的要求参数也越来越多，越来越严格。无损检测，尤其是地质雷达以其高效、精确的检测方式深受行业内的认可。但每种仪器的应用必有其特定的工作范围，受着各种干扰因素的影响。雷达并不能像人体 CT 一样做到建筑结构的完整透析。文中介绍了探地雷达原理及其在水利、建筑工程质量检测中的应用及典型的工程实例并提出在工程检测中应注意的问题及解决办法。 关键词：地质雷达混凝土无损检测应用 中图分类号：TU375 文献标识码：A 引言 雷达无损检测方法是近几年才普及的一种新的检测方法。这一方法是向被检测物体发射高频电磁波，
2、通过电磁波反射或透射物体内部的异常和界面进行成像。钢筋混凝土检测雷达多采用 1GHz 及以上的电磁波，可探测结构及构件混凝土中钢筋的位置、保护层的厚度以及孔洞、酥松层、裂缝等缺陷。它首先向混凝土发射电磁波，当遇到电磁性质不同的缺陷或钢筋时，将产生反射电磁波，接收此反射电磁波可得到一波形图，据此波形图可得知混凝土内部缺陷的状况及钢筋的位置等。雷达法主要是根据混凝土内部介质之间电磁性质的差异来工作的，差异越大，反射波信号越强。 雷达法检测混凝土其探测深度较浅，一般为 20 cm 以内，探地雷达使用较低频率电磁波，探测深度可稍大些。这在钢筋混凝土方面，主要应用与钢筋混凝土的保护层厚度、钢筋间距以及钢
3、筋内部缺陷等。 1、基本原理 探地雷达采用高频无线电波来确定介质内部物质分布规律。探地雷达的探测系统包括发射天线和接收天线，以及控制收发和数据存储的控制系统。由于天线的频带范围的控制，一般不同的天线具有不同的频率范围，也控制着探测目标的探测深度和分辨率。探地雷达采用较低频率和较窄带宽电磁波进行探测，获得的探测深度较大，分辨率相对较低；反之，探地雷达采用较高频率和宽带频率范围电磁波探测，探测深度浅，但能获得相对较高的分辨率。 2、试验研究 2.1 雷达在钢筋内部缺陷类的无损检测 2.1.1 在钢筋混凝土内部缺陷中，一般选择频率较高的发射天线。高频率天线探测精度高，但穿透能力差。钢筋混凝土内部必然
4、存在密集钢筋，在天线发射高频电磁波进入被测目标体时，良导体钢筋内部势必在外部强磁场影响下产生内部电子流动，内部电子流动又势必产生外在磁场。天线发射的高频电波在传播过程中遇到良导体产生的外在磁场很容易被屏蔽发射回来，只有少量电磁波穿透磁场薄弱区进入深层检测面。因此，在有密集良导体的目标体中，雷达很难有效发挥其优势。 2.1.2 工程案例 漯河某工民建筑工地地下人防工程，因工程需要委托我公司对钢筋混凝土均匀密实性及钢筋数量进行检测。设计图纸上，钢筋水平间距为20cm，在 3cm、6cm 位置垂直竖向布置直径 16mm、25mm 的钢筋。 图一：漯河某工民建筑工地地下人防工程检测图像 本次采用美国劳
5、累公司生产的 SIR-20 系列的探地雷达进行检测。天线发射频率为 2600MHz，介电常数设置为 8.0，增益调节为自动，发射功率为 25MHz，增益点数为 2。后期处理分析，滤波参数高通为 100MHz，低通为 5200MHz，增益值为 4。 如图一所示：红色实心圆为钢筋反射显现。在磁场叠加区，由于二层钢筋的磁场叠加，一层钢筋并未完全显现出来。在磁场叠加区右侧，二层钢筋磁场叠加不明显的，一层钢筋显现比较完整。在竖向一层钢筋水平间距 20cm 的叠加薄弱区，二层钢筋显现明显。因此，在日常检测工作中，类似这种密集钢筋的混凝土，必然存在磁场的叠加干扰，必然影响我们的目标体探查。 2.1.3 有效
6、规避强磁场的方法 探地雷达采用高频电磁波进行探测，在高导介质中传播有较大的衰减，限制雷达的穿透能力。而对于电磁脉冲，不同频率成分的衰减程度不同，高频成分衰减较严重，而低频成分衰减较少，探测中会降低探测的分辨率。这是探地雷达在此类环境应用中的的一个主要局限性。因此，在良导体密集的目标体探查检测中，在满足探测精度的要求下，我们需要尽量降低天线的频率，增大天线的发射功率。 某水利工地渡槽混凝土建筑物因工程需要，委托我公司对其建筑物钢筋数量及间距进行检测。第一层钢筋水平间距为 20cm，直径为 18mm 第二层钢筋水平间距为 15cm，直径为 25mm。 图二：某水利工地渡槽混凝土建筑物检测图像 本次
7、采用美国劳累公司生产的 SIR-20 系列的探地雷达进行检测。天线发射频率为 2600MHz，介电常数设置为 8.0，增益调节为自动，发射功率为 125MHz，增益点数为 3。后期处理分析，滤波参数高通为 100MHz，低通为 5200MHz，增益值为 4。 如图所示：红色实心圆为钢筋在雷达图像上的显现。在调节了天线发射功率，增加了增益点数之后，其余各项参数设置不变，雷达图上二层钢筋显现明显而清晰。因此，在存在密集高导介质中进行检测，我们需尽量规避磁场叠加干扰，降低天线频率或者增大发射功率，弥补高频衰减。 3、结语 雷达检测多为隐蔽工程检测，检测环境复杂多变。尤其是在各类复杂电磁环境下检测，我们不能完全依赖仪器，不能一概而论。在检测过程中，我们需要学会总结，学会分析，学会怎样合理充分的发挥仪器的效能，规避各种复杂的干扰因素。我相信，只要我们认真负责的对待工作，合理的应用我们的仪器，雷达检测必定会有更广泛的应用空间和良好的信用度。 参考文献 1.曾昭发.探地雷达原理与应用.北京:电子工业出版社.2010 2.李大心.地球物理综合应用与解释.武汉：中国地质大学，1999 3.黄南晖.有耗媒质中电磁波的传播特性.地球科学，1993
