無損測繪也是現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展的一個趨勢和方面，同樣這項技術(shù)也運用在古建上面。今天也來給大家簡單的介紹一下無損檢測技術(shù)在古建中如何應(yīng)用的。先來說明一下無損檢測技術(shù)的簡單介紹和原理：

古建筑木構(gòu)件的無損檢測，目前主要是對其內(nèi)部缺陷進行檢測和判定物理力學(xué)性能，其中在現(xiàn)場勘查中又以內(nèi)部缺陷檢測最為重要。在無損檢測技術(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、敲擊辨聲的基礎(chǔ)上依靠經(jīng)驗定性判定木構(gòu)件的材質(zhì)狀況是當時的主要方法，這種方法操作簡單但存在一定的人為誤差且無法適應(yīng)大徑級構(gòu)件的檢測。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、古建筑木構(gòu)件無損檢測對精度要求的提高，檢測手段從定性判定逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔每茖W(xué)儀器進行定量檢測，檢測技術(shù)也從表層探測過渡為深層分析?？v觀其發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下3個階段：①使用皮羅釘(Pilodyn)等進行的點探測;②使用阻力儀(Resistograph)等進行的線探測;③使用應(yīng)力波掃描儀(ImpulseTomograph)和Fakopp等進行的面探測。古建筑木構(gòu)件無損檢測技術(shù)及其發(fā)展趨勢如圖1所示。

古建筑木構(gòu)件無損檢測的常用方法及基本原理

以上主要對古建筑木構(gòu)件常用的無損檢測技術(shù)進行了概述，下面就各種儀器檢測方法、基本工作原理以及其檢測優(yōu)缺點加以介紹。

皮羅釘檢測技術(shù)皮羅釘是一種檢測木材表面淺層硬度的儀器，測定原理是以預(yù)先設(shè)定好的能量，將一個直徑為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，將其與標準健康材進行對比即可判定木材的力學(xué)強度和腐朽程度。因木材腐朽后材質(zhì)變軟，木材力學(xué)強度下降，射入深度加大，所以可根據(jù)進針深度的不同判定木材的力學(xué)強度和腐朽等級。皮羅釘曾經(jīng)是國內(nèi)普遍使用的一種木材腐朽檢測儀器，結(jié)果相對可靠，但它只能對木材表面情況進行檢測，而且需掌握與現(xiàn)場同一樹種健康材的皮羅釘檢測值，因而其適用范圍有限。

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

儀器工作原理

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

內(nèi)部缺陷檢測技術(shù)

古建筑木構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測主要依靠橫向應(yīng)力波。檢測時主要是在同一平面上布置多個傳感器(4～24個)。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，然后通過設(shè)定參數(shù)后的軟件計算可以得到木材斷面的掃描圖，經(jīng)計算機處理后也可以形成三維立體圖，能直觀地顯示被測木材內(nèi)部的基本狀況。利用應(yīng)力波斷層掃描無法檢測墻體包圍的部分立柱，以及檢測不便的高空梁、檁、枋等;同時因為應(yīng)力波設(shè)備主要是通過波速判斷缺陷，在對波速影響等同的情況下，對某些缺陷(如空洞、腐朽)無法準確區(qū)分，檢測缺陷大小和實際大小也存在一定差異，還需要根據(jù)實際的樹種和含水率等進行修正。

物理力學(xué)性能檢測

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

超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測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，借助儀器檢測數(shù)值，推算出木材的彈性模量等力學(xué)強度以及木材內(nèi)部缺陷的技術(shù)，其評估原理與單路徑應(yīng)力波檢測相似。與應(yīng)力波不同的是，檢測用超聲波主要靠探測頭產(chǎn)生而非小錘敲擊的機械振動生成，其探測頭與木材介質(zhì)之間的耦合技術(shù)仍是難點問題。

其他檢測技術(shù)

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

結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的進步及各學(xué)科的交叉互動，木材無損檢測也將融入更多的先進理念和技術(shù)，朝著智能化、便攜化、易控制的方向發(fā)展，并在測量速度、準確性等方面得到進一步改善。

①阻力儀等線探測技術(shù)不可缺少。因為古建筑部分木構(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，對于這類構(gòu)件的檢測到目前為止還難以實現(xiàn)面檢測或空間檢測，所以線探測技術(shù)是不可缺少的。

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

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

④分級檢測技術(shù)是合理、高效保證古建筑木構(gòu)件現(xiàn)場勘查技術(shù)之一。

⑤無損檢測結(jié)果將不再局限于評估木構(gòu)件單一的缺陷，而將用于對整體建筑的評估。