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【摘 要】在高层建筑、大型场馆及桥梁的建设过程中，钢管混凝土是必不可少的建筑材料，且钢管混凝土的质量关系到整个工程的好坏。钢管混凝土在工程建设中属于隐蔽工程，对其质量的检测具有一定的难度和特殊性，本文阐述了钢管混凝土质量对工程建设的重要性，分析了钢管混凝土出现质量问题的主要原因，提出了超声波无损探伤检测钢管混凝土质量的具体方法。
【关键词】钢管混凝土；质量检测；超声波；无损探伤；检测方法
1.钢管混凝土质量的重要性
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土，钢管和核心混凝土一起承担外荷载作用。钢管混凝土很好地结合了钢管和混凝土的优点，使混凝土可以实现侧向受压，抗压强度成倍提高，与此同时也提高了钢管的刚度，大大提高了承载能力。它具有承载力高、延伸性好、抗震性好、施工方便、省事、耐腐蚀等优点，因此被广泛地应用于大型建筑中。
2.钢管混凝土质量常见的缺陷及成因
2.1蜂窝
混凝土配合的比例不准确，或者是搅拌不均匀，这些都可能造成混凝土出现蜂窝状，且蜂窝大都在钢管内混凝土不容易浇筑到的密实区域。
2.2孔洞
钢管内有空隙，如果出现局部或全部没有混凝土，会造成孔洞的面积深度较蜂窝大很多。在浇筑混凝土的过程中，如果法兰盘或内加强环设计不合理，阻碍了空气流动，就会在此处聚积气体，当气体无法排除时就会形成孔洞，且孔洞较容易出现在法兰盘或加强环与钢管交接处的下侧。
2.3脱黏
相关调查研究表明，在钢管壁和混凝土之间比较容易出现钢管混凝土拱桥脱黏的现象，造成这种现象的主要原因有：混凝土的配合比例不当、钢管内部除锈不彻底、黏结处渗入空气造成不良胶结、温度造成钢管和混凝土的热膨胀系数导热系数不同、钢管与混凝土发生脱空现象等。
3.钢管混凝土质量检测常用方法
钢管混凝土质量检测的方法通常可以分为两类：一类是无损检测，另一类是破损检测。当前无损检测所用的主要方法有：人工敲击法、超声法（超声对测法和埋管法）、红外热成像法等。
3.1人工敲击法
这是一种比较粗略的检测方法，检测的深度范围为0—10cm，技术人员使用锤子轻敲钢管壁，根据管壁发出的声响不同，从而找出钢管与混凝土发生剥离的具体部位。
3.2超声法
通过超声波对钢管混凝土质量进行检测通常所使用的方法包括首波声时法、波形识别法和多参数综合分析法，且超声波检测方法多用于钢管混凝土拱桥拱肋及大型钢管混凝土柱的密实度检测。
3.3红外热成像法
红外热成像法可以远距离、非接触地检测。钢管壁与混凝土之间脱空时，二者之间脱空的区域内的热导系数不同于钢管和混凝土的，从而使得钢管表面的温度分布高低不同，红外辐射分布也会呈现出不同，形成不同特征的红外热图像，可以依此来判断钢管壁和混凝土的黏结情况。
4.超声波检测的特点、原理及检测方法
4.1超声波检测的特点
（1）检测距离大，超声波具有很强的穿透能力。
（2）检测装置小，超声波检测设备比较简单，便于携带。
（3）操作方便。
（4）检测成本低廉。
4.2超声波检测原理
在钢管外径的一端利用发射换能器辐射高频振动，经钢管圆心向钢管外径另一端传输的接收换能器。超声波在传播的过程中，当遇到混凝土内部形成的各种缺陷面时，其传播方向和路径就会发生改变，其传递的能量在缺陷处发生衰减，接受换能器接受到的超声波频率、声时及声幅都会发生相对变化。利用超声波的工作原理可以对大型钢管混凝土柱、钢管混凝土拱桥拱肋的密实度进行检测，但对于比较复杂的钢管混凝土传播路径不能进行很好的检测。
目前进行超声波无损探伤一般都是使用超声波探伤仪，其大部分也是A扫描方式的，即显示器的横坐标显示的是超声波在被测试品中的传播时间或距离，纵坐标显示的是超声波反射波的幅值。通过反射波的位置判断质量缺陷的位置，通过发射波的幅值判断质量缺陷的大小。
4.3超声波对钢管混凝土质量检测方法
4.3.1波形识别法
波形识别法是通过超声波在2种不同介面发生的反射、折射等所产生的波形特征不同，从而判断混凝土内部是否存在缺陷，波形清晰正常说明质量良好，有明显圆弧状脉冲包络线则说明质量存在缺陷。
4.3.2首波声时法
该方法是利用接收到的最先到达探头的超声波的声时参数对钢管混凝土质量进行检测。超声波传播的声时参数受到外界环境的影响较小，混凝土越密實，超声波在其中的传播速度越快，探头接收到的首个超声波的声时越小，反之亦然。首个超声波能否在混凝土中传播是超声波检测钢管混凝土质量的先决条件，如果接收探头对接收到的首个超声波不能识别是否携带混凝土质量信息，那么检测到的信号就不能对钢管混凝土的质量进行准确判断。其具体的检测方法如下：
混凝土与钢管黏结好，混凝土密实则超声波在介质中沿直线传播的声时为：
T=+ （1）
当超声波沿着钢管壁进行传播的声时为：
T2= （2）
二者的声时比为：
b1== （3）
上式中：D为钢管的外直径；a为钢管管壁厚度；Vc为超声波在混凝土中的传播速度；Vs为超声波在钢管管壁中的传播速度。
当b1<1时，说明超声波的首波是沿着钢管混凝土的直径方向传播的，混凝土与钢管管内壁之间没有脱空现象，通过公式可以计算出钢管混凝土的质量。
当b1>1时，说明超声波通过钢管外缘传到没有脱空处，再通过混凝土传播到接收探头处，可以判断出存在脱空现象，即混凝土直径方向的罐混凝土质量较差。
4.3.3首波频率法
首播频率法是通过探头接收到最先到达探头的声波的声频参数，对钢管混凝土质量进行检测的。超声波在介质中进行传播，如果传播的介质密度不同，即存在介质不均匀或存在缺陷的现象，超声波产生的能量就会发生衰减，其高频部分的超声波衰减的速度最快，因此，可以通过探头接收首波频率对钢管混凝土质量进行判断，首波频率越低，混凝土质量越差，反之亦然。
5.结语
目前对钢管混凝土质量的检测最常用的方法是超声波检测，通过对检测点进行合理布置，再加上正确的分析方法，可以较为快速和准确地对钢管混凝土的质量进行检测，当然这并不是一种十分有效地定量检测手段。随着科技的不断发展，特别是无损检测技术的发展，钢管混凝土无损质量检测技术也会得到创新和发展，并逐步走向成熟。
【参考文献】
[1]鲁学伟，徐蓉，王桂玲.钢管混凝土内部常见缺陷及检测方法综述[J].施工技术，2011（06）.
[2]唐忠国.超声波无损探伤检测钢结构焊接质量分析[J].机械工程师，2013（07）.
[3]高金国，王存义，王玉.超声波无损探伤检测焊接质量研究[J].黑龙江科技信息，2011（31）.
[4]杨靓.超声波无损探伤在无缝钢管中的运用[J].科技风，2014（14）.
[5]陈强，孟阳君.超声波检测钢管混凝土质量的探讨[J].森林工程，2007（01）.
[6]刘福生，张彬.浅谈钢管混凝土拱桥及质量检测的研究现状[J].黑龙江交通科技，2008（12）.
[7]吴佳晔.混凝土无损检测的技术的现状与进展[J].四川理工学院学报，2009（22）.
【关键词】钢管混凝土；质量检测；超声波；无损探伤；检测方法
1.钢管混凝土质量的重要性
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土，钢管和核心混凝土一起承担外荷载作用。钢管混凝土很好地结合了钢管和混凝土的优点，使混凝土可以实现侧向受压，抗压强度成倍提高，与此同时也提高了钢管的刚度，大大提高了承载能力。它具有承载力高、延伸性好、抗震性好、施工方便、省事、耐腐蚀等优点，因此被广泛地应用于大型建筑中。
2.钢管混凝土质量常见的缺陷及成因
2.1蜂窝
混凝土配合的比例不准确，或者是搅拌不均匀，这些都可能造成混凝土出现蜂窝状，且蜂窝大都在钢管内混凝土不容易浇筑到的密实区域。
2.2孔洞
钢管内有空隙，如果出现局部或全部没有混凝土，会造成孔洞的面积深度较蜂窝大很多。在浇筑混凝土的过程中，如果法兰盘或内加强环设计不合理，阻碍了空气流动，就会在此处聚积气体，当气体无法排除时就会形成孔洞，且孔洞较容易出现在法兰盘或加强环与钢管交接处的下侧。
2.3脱黏
相关调查研究表明，在钢管壁和混凝土之间比较容易出现钢管混凝土拱桥脱黏的现象，造成这种现象的主要原因有：混凝土的配合比例不当、钢管内部除锈不彻底、黏结处渗入空气造成不良胶结、温度造成钢管和混凝土的热膨胀系数导热系数不同、钢管与混凝土发生脱空现象等。
3.钢管混凝土质量检测常用方法
钢管混凝土质量检测的方法通常可以分为两类：一类是无损检测，另一类是破损检测。当前无损检测所用的主要方法有：人工敲击法、超声法（超声对测法和埋管法）、红外热成像法等。
3.1人工敲击法
这是一种比较粗略的检测方法，检测的深度范围为0—10cm，技术人员使用锤子轻敲钢管壁，根据管壁发出的声响不同，从而找出钢管与混凝土发生剥离的具体部位。
3.2超声法
通过超声波对钢管混凝土质量进行检测通常所使用的方法包括首波声时法、波形识别法和多参数综合分析法，且超声波检测方法多用于钢管混凝土拱桥拱肋及大型钢管混凝土柱的密实度检测。
3.3红外热成像法
红外热成像法可以远距离、非接触地检测。钢管壁与混凝土之间脱空时，二者之间脱空的区域内的热导系数不同于钢管和混凝土的，从而使得钢管表面的温度分布高低不同，红外辐射分布也会呈现出不同，形成不同特征的红外热图像，可以依此来判断钢管壁和混凝土的黏结情况。
4.超声波检测的特点、原理及检测方法
4.1超声波检测的特点
（1）检测距离大，超声波具有很强的穿透能力。
（2）检测装置小，超声波检测设备比较简单，便于携带。
（3）操作方便。
（4）检测成本低廉。
4.2超声波检测原理
在钢管外径的一端利用发射换能器辐射高频振动，经钢管圆心向钢管外径另一端传输的接收换能器。超声波在传播的过程中，当遇到混凝土内部形成的各种缺陷面时，其传播方向和路径就会发生改变，其传递的能量在缺陷处发生衰减，接受换能器接受到的超声波频率、声时及声幅都会发生相对变化。利用超声波的工作原理可以对大型钢管混凝土柱、钢管混凝土拱桥拱肋的密实度进行检测，但对于比较复杂的钢管混凝土传播路径不能进行很好的检测。
目前进行超声波无损探伤一般都是使用超声波探伤仪，其大部分也是A扫描方式的，即显示器的横坐标显示的是超声波在被测试品中的传播时间或距离，纵坐标显示的是超声波反射波的幅值。通过反射波的位置判断质量缺陷的位置，通过发射波的幅值判断质量缺陷的大小。
4.3超声波对钢管混凝土质量检测方法
4.3.1波形识别法
波形识别法是通过超声波在2种不同介面发生的反射、折射等所产生的波形特征不同，从而判断混凝土内部是否存在缺陷，波形清晰正常说明质量良好，有明显圆弧状脉冲包络线则说明质量存在缺陷。
4.3.2首波声时法
该方法是利用接收到的最先到达探头的超声波的声时参数对钢管混凝土质量进行检测。超声波传播的声时参数受到外界环境的影响较小，混凝土越密實，超声波在其中的传播速度越快，探头接收到的首个超声波的声时越小，反之亦然。首个超声波能否在混凝土中传播是超声波检测钢管混凝土质量的先决条件，如果接收探头对接收到的首个超声波不能识别是否携带混凝土质量信息，那么检测到的信号就不能对钢管混凝土的质量进行准确判断。其具体的检测方法如下：
混凝土与钢管黏结好，混凝土密实则超声波在介质中沿直线传播的声时为：
T=+ （1）
当超声波沿着钢管壁进行传播的声时为：
T2= （2）
二者的声时比为：
b1== （3）
上式中：D为钢管的外直径；a为钢管管壁厚度；Vc为超声波在混凝土中的传播速度；Vs为超声波在钢管管壁中的传播速度。
当b1<1时，说明超声波的首波是沿着钢管混凝土的直径方向传播的，混凝土与钢管管内壁之间没有脱空现象，通过公式可以计算出钢管混凝土的质量。
当b1>1时，说明超声波通过钢管外缘传到没有脱空处，再通过混凝土传播到接收探头处，可以判断出存在脱空现象，即混凝土直径方向的罐混凝土质量较差。
4.3.3首波频率法
首播频率法是通过探头接收到最先到达探头的声波的声频参数，对钢管混凝土质量进行检测的。超声波在介质中进行传播，如果传播的介质密度不同，即存在介质不均匀或存在缺陷的现象，超声波产生的能量就会发生衰减，其高频部分的超声波衰减的速度最快，因此，可以通过探头接收首波频率对钢管混凝土质量进行判断，首波频率越低，混凝土质量越差，反之亦然。
5.结语
目前对钢管混凝土质量的检测最常用的方法是超声波检测，通过对检测点进行合理布置，再加上正确的分析方法，可以较为快速和准确地对钢管混凝土的质量进行检测，当然这并不是一种十分有效地定量检测手段。随着科技的不断发展，特别是无损检测技术的发展，钢管混凝土无损质量检测技术也会得到创新和发展，并逐步走向成熟。
【参考文献】
[1]鲁学伟，徐蓉，王桂玲.钢管混凝土内部常见缺陷及检测方法综述[J].施工技术，2011（06）.
[2]唐忠国.超声波无损探伤检测钢结构焊接质量分析[J].机械工程师，2013（07）.
[3]高金国，王存义，王玉.超声波无损探伤检测焊接质量研究[J].黑龙江科技信息，2011（31）.
[4]杨靓.超声波无损探伤在无缝钢管中的运用[J].科技风，2014（14）.
[5]陈强，孟阳君.超声波检测钢管混凝土质量的探讨[J].森林工程，2007（01）.
[6]刘福生，张彬.浅谈钢管混凝土拱桥及质量检测的研究现状[J].黑龙江交通科技，2008（12）.
[7]吴佳晔.混凝土无损检测的技术的现状与进展[J].四川理工学院学报，2009（22）.