無(wú)損測(cè)繪也是現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)和方面，同樣這項(xiàng)技術(shù)也運(yùn)用在古建上面。今天也來(lái)給大家簡(jiǎn)單的介紹一下無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在古建中如何應(yīng)用的。先來(lái)說(shuō)明一下無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹和原理：

古建筑木構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)，目前主要是對(duì)其內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)和判定物理力學(xué)性能，其中在現(xiàn)場(chǎng)勘查中又以內(nèi)部缺陷檢測(cè)最為重要。在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展初期，由于缺乏儀器設(shè)備和受勘查條件的限制，只能采用傳統(tǒng)手工方式，研究人員在目測(cè)、敲擊辨聲的基礎(chǔ)上依靠經(jīng)驗(yàn)定性判定木構(gòu)件的材質(zhì)狀況是當(dāng)時(shí)的主要方法，這種方法操作簡(jiǎn)單但存在一定的人為誤差且無(wú)法適應(yīng)大徑級(jí)構(gòu)件的檢測(cè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、古建筑木構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)對(duì)精度要求的提高，檢測(cè)手段從定性判定逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔每茖W(xué)儀器進(jìn)行定量檢測(cè)，檢測(cè)技術(shù)也從表層探測(cè)過(guò)渡為深層分析。縱觀其發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段：①使用皮羅釘(Pilodyn)等進(jìn)行的點(diǎn)探測(cè);②使用阻力儀(Resistograph)等進(jìn)行的線探測(cè);③使用應(yīng)力波掃描儀(ImpulseTomograph)和Fakopp等進(jìn)行的面探測(cè)。古建筑木構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)如圖1所示。

古建筑木構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)的常用方法及基本原理

以上主要對(duì)古建筑木構(gòu)件常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了概述，下面就各種儀器檢測(cè)方法、基本工作原理以及其檢測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)加以介紹。

皮羅釘檢測(cè)技術(shù)皮羅釘是一種檢測(cè)木材表面淺層硬度的儀器，測(cè)定原理是以預(yù)先設(shè)定好的能量，將一個(gè)直徑為2mm的鋼針射入到木材中，鋼針射入的深度與木材密度密切相關(guān)。木材密度大則射入深度淺，反之射入深度大，將其與標(biāo)準(zhǔn)健康材進(jìn)行對(duì)比即可判定木材的力學(xué)強(qiáng)度和腐朽程度。因木材腐朽后材質(zhì)變軟，木材力學(xué)強(qiáng)度下降，射入深度加大，所以可根據(jù)進(jìn)針深度的不同判定木材的力學(xué)強(qiáng)度和腐朽等級(jí)。皮羅釘曾經(jīng)是國(guó)內(nèi)普遍使用的一種木材腐朽檢測(cè)儀器，結(jié)果相對(duì)可靠，但它只能對(duì)木材表面情況進(jìn)行檢測(cè)，而且需掌握與現(xiàn)場(chǎng)同一樹(shù)種健康材的皮羅釘檢測(cè)值，因而其適用范圍有限。

應(yīng)力波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)力波檢測(cè)技術(shù)在古建筑木構(gòu)件檢測(cè)中應(yīng)用較多，主要設(shè)備有Arbotom應(yīng)力波掃描儀和Fakopp應(yīng)力波測(cè)試儀

儀器工作原理

Arbotom應(yīng)力波掃描儀和Fakopp應(yīng)力波測(cè)試儀的工作原理基本相同，這里以Arbotom應(yīng)力波掃描儀為例進(jìn)行介紹。Arbotom應(yīng)力波掃描儀為脈沖式樹(shù)木斷層成像儀，該系統(tǒng)主要由Arbotom分析軟件、8～24個(gè)傳感器、Arbotom控制器、小錘以及相應(yīng)的附屬部件組成，該設(shè)備專(zhuān)門(mén)用于對(duì)活樹(shù)內(nèi)部健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，我們引進(jìn)后經(jīng)多年實(shí)踐，已成功地將其用于對(duì)古建筑木結(jié)構(gòu)內(nèi)部材質(zhì)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。檢測(cè)時(shí)，工作人員可根據(jù)實(shí)際工作情況及對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的要求，選擇適當(dāng)數(shù)目的傳感器，傳感器掛在被測(cè)物體表面的釘子上，勘查時(shí)應(yīng)力波通過(guò)沖擊銷(xiāo)傳入木材內(nèi)部。檢測(cè)過(guò)程中若在所有平面設(shè)置N個(gè)傳感器探頭，即可得到N(N-1)/2組速度傳輸數(shù)據(jù)。

內(nèi)部缺陷檢測(cè)技術(shù)

古建筑木構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測(cè)主要依靠橫向應(yīng)力波。檢測(cè)時(shí)主要是在同一平面上布置多個(gè)傳感器(4～24個(gè))。布置完成后敲擊所有的傳感器得到多組不同路徑的應(yīng)力波速度值，然后通過(guò)設(shè)定參數(shù)后的軟件計(jì)算可以得到木材斷面的掃描圖，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后也可以形成三維立體圖，能直觀地顯示被測(cè)木材內(nèi)部的基本狀況。利用應(yīng)力波斷層掃描無(wú)法檢測(cè)墻體包圍的部分立柱，以及檢測(cè)不便的高空梁、檁、枋等;同時(shí)因?yàn)閼?yīng)力波設(shè)備主要是通過(guò)波速判斷缺陷，在對(duì)波速影響等同的情況下，對(duì)某些缺陷(如空洞、腐朽)無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分，檢測(cè)缺陷大小和實(shí)際大小也存在一定差異，還需要根據(jù)實(shí)際的樹(shù)種和含水率等進(jìn)行修正。

物理力學(xué)性能檢測(cè)

古建筑木構(gòu)件物理力學(xué)性能檢測(cè)依靠縱向應(yīng)力波，主要為單路徑應(yīng)力波檢測(cè)。以立柱為例的檢測(cè)步驟如下：①確定檢測(cè)部位，使用小錘把兩個(gè)傳感器分別釘入所選定的不同平面木材內(nèi)，確保兩個(gè)傳感器之間連線與立柱軸線平行;②通過(guò)敲擊其中一個(gè)傳感器得到應(yīng)力波傳播的速度，從而推導(dǎo)木材的物理力學(xué)性能。應(yīng)力波檢測(cè)的數(shù)據(jù)主要為動(dòng)彈性模量，其他力學(xué)指標(biāo)也可以根據(jù)密度和波速等數(shù)據(jù)進(jìn)行推測(cè)。動(dòng)彈性模量的推斷依靠經(jīng)驗(yàn)公式E=DV2衍伸而來(lái)，其中E為動(dòng)彈性模量、D為木材密度、V為應(yīng)力波波速。

超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)也是利用木材彈性模量與超聲波在木材中傳播速度的平方與介質(zhì)密度成正比的關(guān)系，借助儀器檢測(cè)數(shù)值，推算出木材的彈性模量等力學(xué)強(qiáng)度以及木材內(nèi)部缺陷的技術(shù)，其評(píng)估原理與單路徑應(yīng)力波檢測(cè)相似。與應(yīng)力波不同的是，檢測(cè)用超聲波主要靠探測(cè)頭產(chǎn)生而非小錘敲擊的機(jī)械振動(dòng)生成，其探測(cè)頭與木材介質(zhì)之間的耦合技術(shù)仍是難點(diǎn)問(wèn)題。

其他檢測(cè)技術(shù)

除此之外，肉眼觀測(cè)、小錘敲擊、生長(zhǎng)錐鉆取、電阻式含水率測(cè)定也是常用的古建筑木構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)方法。

結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及各學(xué)科的交叉互動(dòng)，木材無(wú)損檢測(cè)也將融入更多的先進(jìn)理念和技術(shù)，朝著智能化、便攜化、易控制的方向發(fā)展，并在測(cè)量速度、準(zhǔn)確性等方面得到進(jìn)一步改善。

①阻力儀等線探測(cè)技術(shù)不可缺少。因?yàn)楣沤ㄖ糠帜緲?gòu)件是被墻體遮擋的，而被墻體遮擋的木構(gòu)件也是木材缺陷的多發(fā)部位，對(duì)于這類(lèi)構(gòu)件的檢測(cè)到目前為止還難以實(shí)現(xiàn)面檢測(cè)或空間檢測(cè)，所以線探測(cè)技術(shù)是不可缺少的。

②便攜式空間探測(cè)技術(shù)將逐步取代面探測(cè)技術(shù)。目前的面探測(cè)技術(shù)應(yīng)用時(shí)均比較繁瑣，且相關(guān)儀器不便于攜帶，對(duì)于高空懸掛構(gòu)件檢測(cè)存在困難，所以便攜式多自由度的空間探測(cè)技術(shù)將具備較大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

③樹(shù)種鑒定工作是古建筑無(wú)損檢測(cè)中不可缺少的一環(huán)，其直接服務(wù)于無(wú)損檢測(cè)后的修繕和保護(hù)工作，并可為古建筑木構(gòu)件保存永久的歷史檔案。

④分級(jí)檢測(cè)技術(shù)是合理、高效保證古建筑木構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)勘查技術(shù)之一。

⑤無(wú)損檢測(cè)結(jié)果將不再局限于評(píng)估木構(gòu)件單一的缺陷，而將用于對(duì)整體建筑的評(píng)估。