在國內(nèi)，無損檢測技術在現(xiàn)代建筑工程檢測方面已積累諸多成果，為保障建筑質(zhì)量與安全提供了關鍵手段。同時，在歷史建筑保護領域，無損檢測技術也逐漸嶄露頭角。眾多學者圍繞著多技術應用、不同建筑類型檢測、材料特性分析等多維度展開研究，雖取得了一定成果，但也面臨著技術局限等挑戰(zhàn)。文章將詳細闡述國內(nèi)外無損檢測技術在歷史建筑中的應用現(xiàn)狀，展現(xiàn)其發(fā)展脈絡與探索足跡。
1. 國內(nèi)建筑無損檢測
在國內(nèi)，無損檢測技術于建筑領域的研究與應用取得了多方面成果，為歷史建筑無損檢測性能評估提供了豐富的實踐經(jīng)驗與理論支撐。
丁紹基[1]著重探討了其在建筑工程檢測中的應用，提出在現(xiàn)代科學技術不斷發(fā)展的當下，無損檢測已成為建設工程質(zhì)量提升的關鍵手段，超聲檢測、紅外成像、磁粉檢測等常用無損檢測方法可深入探測建筑物內(nèi)部結構，及時發(fā)現(xiàn)隱患并實施修復或加固，有效規(guī)避傳統(tǒng)檢測方式可能引發(fā)的二次損傷。高妮霞[2]研究發(fā)現(xiàn)無損檢測技術憑借無損、高效、靈敏等特性在建筑工程檢測領域廣泛應用，通過實證研究評估滲透檢測、超聲波檢測和射線檢測在混凝土結構裂縫、鋼結構焊縫等典型缺陷檢測中的性能指標，結果表明射線檢測在多方面優(yōu)于超聲波檢測和滲透檢測，可作為建筑工程檢測的優(yōu)選。胡舒慧[3]認為隨著建筑工程行業(yè)持續(xù)進步，建筑質(zhì)量檢測工作至關重要，無損檢測技術在建筑工程材料及配件檢測中的應用與研究有助于保障工程的順利進行，介紹了無損檢測在建筑工程質(zhì)量檢測中的應用現(xiàn)狀、對質(zhì)量控制的影響、主要影響因素及相關檢測措施。
楊偉等[4]以馬尾船政輪機廠為例，闡述了數(shù)字化測繪技術、無損檢測技術、健康監(jiān)測技術在文物建筑預防性保護中的應用，并開發(fā)數(shù)字化保護云平臺，對推動數(shù)字化技術在文物建筑預防性保護中的應用具有重要意義與參考價值。周鑫[5]研究建筑工程檢測工作中無損檢測技術的具體應用，并分析其應用優(yōu)勢。杜紅凱等[6]針對明長城青磚強度檢測，選取北京延慶大莊科段倒塌長城中的27塊青磚，采用無損檢測方法進行回彈、超聲及抗壓測試，通過回歸擬合分析得出指數(shù)函數(shù)的測強曲線最優(yōu)，綜合測強曲線優(yōu)于回彈測強曲線的結論，為長城青磚強度檢測提供了有效方法。
沈士杰[7]通過對無損檢測技術的介紹與優(yōu)勢分析，提出其應用于建筑工程檢測的有效方法，認為無損檢測技術可滿足工程質(zhì)量檢測要求并為施工方案優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。楊一諾[8]提出在建筑工程施工建設中，無損檢測技術能精準檢驗各類質(zhì)量缺陷，借助光、熱、電等介質(zhì)判斷項目參數(shù)信息，直觀反饋施工質(zhì)量狀況，保障項目建設達到預期要求并提升安全系數(shù)。鄭振榮等[9]對常用無損檢測方法進行分析，發(fā)現(xiàn)其可提高在建項目的檢測效率與準確性，避免對建筑結構的破壞并降低成本，但應用受從業(yè)人員操作水平、材料特性、檢測對象結構復雜性和本地環(huán)境條件的限制與影響，需綜合考量選用的可行性、經(jīng)濟性與實際情況。
劉峰[10]認為無損檢測技術在建筑工程中有實用價值，但目前應用范圍與效益不理想，不利于其廣泛應用與建筑檢測技術水平的提升，從而對建筑工程無損檢測技術的標準化應用與發(fā)展展開了深入探討。劉向開[11]研究發(fā)現(xiàn)隨著技術的成熟與推廣應用，無損檢測技術正逐步取代傳統(tǒng)建筑結構工程質(zhì)量檢測方法而成為主流，加大其推廣力度有助于更好地實現(xiàn)工程質(zhì)量監(jiān)督與管理。劉洋等[12]介紹了紅外熱像法作為非接觸無損檢測方法在建設工程質(zhì)量檢測中的廣泛應用，如外墻飾面質(zhì)量缺陷檢測、滲漏檢測、建筑節(jié)能工程熱工缺陷檢測等，并結合江蘇省地方標準闡述了其應用案例。
熊海貝等[13]以檢測方法的基本原理為分類標準，介紹了包括目視法、應力波法、微鉆阻抗法等常用無損檢測方法以及計算機視覺法、壓電傳感法、電磁波法等前沿探索性方法在木結構檢測中的原理、適用范圍、應用情況、研究現(xiàn)狀與現(xiàn)存問題，探討了木結構無損檢測的發(fā)展趨勢，對我國古木建筑預防性保護和現(xiàn)代木結構的智能運維有著重要意義。許橋偉[14]闡述了無損檢測的概念特點，總結無損檢測技術的具體方式并分析其在建筑結構工程中的應用；并指出在建筑行業(yè)規(guī)模擴大過程中，無損檢測因優(yōu)勢明顯在建筑結構工程中應用廣泛。孫保燕等[15]針對建筑病害缺乏有效高精度無損檢測手段且傳統(tǒng)人工檢測受限的情況，提出紅外成像和傾斜攝影三維融合并建立含有建筑病害信息的三維模型電子檔案的方法，以某教學樓為例驗證該方法可獲得高精度融合模型，精準定位建筑病害空間位置，為建筑無損檢測技術的實際應用提供了新思路，對建立建筑信息化監(jiān)、修、管一體化運維體系具有重要價值。
2. 無損檢測技術在國內(nèi)歷史建筑中的應用現(xiàn)狀
在國內(nèi)，基于“可持續(xù)保護”理念，無損檢測技術在歷史建筑保護領域的應用研究正逐步深入開展。周濤[16]指出近年來通過超聲波法、熱紅外成像法、微波測濕法等無損檢測技術對歷史建筑本體的磚、石、木等常見歷史遺產(chǎn)材料開展病癥勘察、現(xiàn)狀評估、病理分析的應用正在逐漸推廣。張逢伯[17]認為現(xiàn)場檢測，尤其是無損檢測技術往往是歷史建筑耐久性檢測工作的關鍵所在。焦楊[18]提出應用于歷史建筑磚墻體的無損檢測技術還有數(shù)字化射線透視法、電磁探測法、聲學探測法、電磁感應法、滲透試驗法、內(nèi)窺鏡技術、超聲波法等。何靜等[19]以重慶龍多山石刻為例，闡述了紅外熱成像可快速獲取二維平面水分分布圖像，在升溫過程中能無損探測石刻巖壁滲水點及面流分布規(guī)律，微波測濕技術可完成不同層面的面掃描水體分布規(guī)律研究，所得結論為砂巖文物現(xiàn)狀及保護方法研究提供了指導。陳加偉[20]研究發(fā)現(xiàn)無損檢測技術在建筑工程質(zhì)量檢測中得到了廣泛應用，提到該技術雖能提高檢測效率和準確性、避免二次破壞、降低維護成本，但應用成效受多方面因素影響。王麗欣[21]對沈陽地區(qū)磚砌體結構歷史建筑的檢測與加固應用進行研究，總結了國內(nèi)外建筑檢測及加固的歷史發(fā)展和現(xiàn)狀，概括了沈陽地區(qū)歷史建筑情況及分類，提出保護和加固原則與方法，還對常用檢測方法、加固設計原則及注意事項、常用加固方法進行了分析，并結合沈陽帥府舞廳實例采用PKPM鑒定加固模塊進行安全性鑒定等操作，為同類工程提供思路參考。張廣斌等[22]針對徽派古建筑木構件壽命預測，使用帶有自適應變異算子的粒子群優(yōu)化算法對基本的Elman神經(jīng)網(wǎng)絡進行改進，以實現(xiàn)對徽派古建筑壽命的有效預測。
蔣維樂等[23]認為隨著對建筑遺產(chǎn)的重視，無損檢測技術優(yōu)勢突出，不僅可以嚴密監(jiān)測建筑文化遺產(chǎn)結構，排查建筑破損部位的異常，還能針對具體情況，評估各個材料的質(zhì)量指標；然而目前無損檢測技術均有著各自的側重和技術短板，針對木結構建筑體的無損檢測技術也存在一定的適用范圍和局限性。楊旭升等[24]提出磁粉檢測技術是一種方便、實用的方法，可以通過磁痕對建筑物進行直接判斷，并可以確定建筑物的損傷部位和損傷程度。劉煥喜等[25]提出優(yōu)勢無損檢測技術憑借其非破壞性、高效性和數(shù)據(jù)準確性等優(yōu)勢，在建筑結構工程質(zhì)量檢測中發(fā)揮著重要作用，特別是在古建筑、文化遺產(chǎn)等需要保護的結構中，無損檢測技術的非破壞性優(yōu)勢更為顯著。這些研究從不同角度展示了國內(nèi)在歷史建筑無損檢測性能評估方面的探索與實踐，為后續(xù)研究與應用奠定了基礎。
3. 國外研究現(xiàn)狀
歷史建筑是人類文明的瑰寶，其保護與修復工作對于傳承文化遺產(chǎn)具有至關重要的意義。無損檢測技術作為一種非侵入性的評估手段，在國外歷史建筑領域得到了廣泛而深入的研究與應用。
3.1 無損檢測技術綜合應用于歷史建筑檢測
多種無損檢測技術的協(xié)同運用已成為歷史建筑檢測的重要趨勢。SOLLA等[26]在對西班牙San Segundo修道院的研究中，整合了探地雷達、地面激光掃描儀、無人機搭載RGB相機及紅外熱成像技術。其中，探地雷達能夠穿透地面，精準探測地下結構的病害隱患；地面激光掃描儀可細致記錄建筑外觀的三維形態(tài)數(shù)據(jù)，從宏觀上把握建筑的整體風貌；無人機則提供了多角度的建筑全貌圖像，補充了不同視角的信息；紅外熱成像技術能依據(jù)建筑表面溫度差異，有效揭示內(nèi)部結構問題。通過這些技術的有機結合，全面而深入地剖析了修道院的結構完整性，為后續(xù)修復工作提供了詳盡且精準的信息支撐。
在對古老城堡進行檢測時，除上述常規(guī)技術外，還會引入超聲波檢測。超聲波在石材中的傳播特性能夠精準評估石材內(nèi)部的缺陷狀況，包括裂縫的深度、寬度、走向以及砌體之間的粘結緊密程度等。對于木結構建筑，LóPEZ等[27]在對西班牙昆卡“La Casa del Corregidor”建筑的檢測中，綜合運用了視覺檢查、顯微攝影、濕度計、應力波測量（無損技術）以及電阻鉆探（半無損技術）。該應用中，視覺檢查與顯微攝影可直觀呈現(xiàn)木材表面的紋理、色澤變化，初步判斷木材的健康狀況；濕度計精確測定木材含水率，為評估木材腐朽風險提供關鍵數(shù)據(jù)；應力波測量依據(jù)應力波在木材中的傳播速度與衰減特性，準確評估木材的力學性能，并檢測內(nèi)部腐朽、空洞等缺陷；電阻鉆探進一步確定木材內(nèi)部腐朽的深度與范圍，為木結構的修復方案制定提供了詳實的數(shù)據(jù)依據(jù)。
3.2 無損檢測技術評估歷史建筑材料特性
在砌體材料方面，GAMBILONGO等[28]對亞利桑那州Wupatki Pueblo考古遺址的土基砂漿研究中，應用并評估了penetrometer（貫入儀）、Schmidt hammer（回彈儀）、pendulum hammer（擺錘儀）和scratch test（劃痕測試）等方法。經(jīng)過系統(tǒng)對比與分析，推薦penetrometer測試作為表征土基砂漿機械性能的優(yōu)選方法，為土基砂漿砌體結構的保護與修復提供了科學的技術指導。對于木材材料，LóPEZ等[27]在相關研究中，通過視覺檢查與顯微攝影初步判別木材種類，依據(jù)木材獨特的紋理和細胞結構特征進行區(qū)分；借助濕度計精確測定木材含水率；運用應力波測量技術，依據(jù)應力波在木材中的傳播速度與衰減特性，精準評估木材的彈性模量、密度等力學性能，同時有效檢測內(nèi)部腐朽、空洞等缺陷。這些技術的綜合應用實現(xiàn)了木材構件的全面、精確性能評估，為木結構建筑的維護與修復提供了詳細且可靠的技術參數(shù)。
3.3 歷史建筑結構完整性的無損檢測分析
DIZ-MELLADO等[29]在對塞維利亞大教堂建筑群西北翼禮拜堂的研究中，將紅外熱成像、激光找平、加速度計測量、探地雷達等非破壞性測試與有限元方法進行結合應用。其中，紅外熱成像技術可敏銳捕捉建筑表面的溫度分布異常；激光找平技術精確測量建筑結構的變形與沉降，實時監(jiān)測基礎穩(wěn)定性；加速度計測量獲取建筑在動力荷載作用下的振動響應，深入分析結構動力特性與抗震性能；探地雷達探測地下結構病害與基礎隱患。然后，將這些技術獲取的數(shù)據(jù)輸入有限元模型進行模擬分析，能夠深入洞悉結構內(nèi)部的應力分布、變形趨勢，精準預測結構可能出現(xiàn)的問題，為制定科學合理的維護與加固策略提供堅實的技術支撐。
在歷史建筑遭受自然災害或長期使用后，通過對比受損前后的點云數(shù)據(jù)，可精確測量建筑各部位的位移、傾斜角度與變形量，清晰呈現(xiàn)建筑整體的變形模式以及局部的損傷細節(jié)。YAL??NER等[30]在對Kariye（Chora）博物館的研究中，運用了超聲波脈沖速度（UPV）測試和探地雷達（GPR）技術。該應用中，UPV測試通過測量超聲波在建筑材料中的傳播速度，評估材料的密實度、彈性模量等力學性能，傳播速度越快則密實度越高、彈性模量越大，同時可判斷內(nèi)部是否存在空洞、疏松等缺陷；使用GPR探測建筑內(nèi)部結構與構造，確定墻體厚度、內(nèi)部空洞的位置與大小、鋼筋的位置以及裂縫的分布等信息。研究發(fā)現(xiàn)該建筑內(nèi)所有墻壁的主要裂縫分布在特定軸線處，且裂縫在之前的修復中被填充，但填充材料與墻體材料不同且存在空隙空間，這些發(fā)現(xiàn)為后續(xù)針對性修復提供了關鍵的依據(jù)。
3.4 無損檢測在歷史建筑考古與年代測定中的應用
ORTEGA-RAMíREZ等[31]在墨西哥普埃布拉大教堂中庭的研究中，應用GPR和ERT技術探尋原大教堂（“Old Cathedral”）的古代地基位置。GPR利用電磁波反射原理，當電磁波遇到地下不同介質(zhì)界面時會發(fā)生反射，通過接收反射波并分析其時間、強度等參數(shù)，能夠探測地下結構的形狀、深度與位置，從而確定疑似古代地基的位置與范圍；不同的地質(zhì)結構和考古遺跡具有不同的電阻率，ERT通過測量地下介質(zhì)電阻率分布情況可以推斷地下地質(zhì)結構與考古遺跡的分布。通過該研究，成功在中庭西北部定位并識別出舊大教堂遺跡，并發(fā)現(xiàn)了與小型臨時神廟（“Sagrario”）相關的異常結構，為考古學家深入了解該歷史建筑的演變提供了重要線索，同時也驗證了GPR在無損探測疑似地下遺跡方面的有效性與優(yōu)勢。
REESE[32]提出利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡作為計算工具，借助傳統(tǒng)考古數(shù)據(jù)實現(xiàn)對居住遺址年代的精確估算。在對美國西南部梅薩維德地區(qū)考古遺址的研究中，僅依據(jù)地表文物類型的頻率記錄非侵入性表面調(diào)查數(shù)據(jù)，通過訓練人工神經(jīng)網(wǎng)絡來預測遺址年度居住情況。經(jīng)過大量數(shù)據(jù)的學習與分析，該神經(jīng)網(wǎng)絡預測遺址年度居住情況的平均準確率達到92.8%，并據(jù)此構建了該地區(qū)年度人口統(tǒng)計重建模型。這一方法為考古學研究提供了全新的視角與技術手段，在不破壞文物與遺址的前提下，能夠獲取有關歷史時期人類活動與文化變遷的重要信息，極大地拓展了無損檢測技術在考古領域的應用范圍。
3.5 無損檢測在歷史建筑裝飾層與特殊材料檢測中的探索
TORRES-GONZáLEZ等[33]在對西班牙阿爾卡薩爾宮Toledanos房間上部檐口的石膏裝飾研究中，綜合運用了視覺檢查、環(huán)境條件測量、表面特性測量、紅外熱成像以及風險映射等無損檢測技術。其中，視覺檢查能夠細致地觀察石膏裝飾表面的剝落、褪色、裂縫等損傷情況；環(huán)境條件測量通過記錄溫濕度、光照等因素，分析這些因素對石膏裝飾耐久性的影響；表面特性（如光澤度、硬度等指標）的測量，可以用于評估表面質(zhì)量變化；紅外熱成像利用熱傳導原理檢測內(nèi)部空鼓、分層等缺陷；風險映射技術可全面排查潛在風險源與病害分布。綜合應用這些技術能夠全面掌握石膏裝飾的保存狀態(tài)，為制定精準的保護修復方案提供科學依據(jù)。
對于特殊建筑材料，GUELI等針對古代西西里的晚期羅馬和拜占庭時期的玻璃開展研究，應用了X-Ray熒光、離子束PIXE-PIGE、分光光度等無損分析技術。X-Ray熒光可以測定玻璃中的元素組成，不同的元素比例反映了其原材料來源與制作工藝；離子束PIXE-PIGE技術能夠更精準地分析微量元素，由這些微量元素可確定玻璃的產(chǎn)地、制作年代以及貿(mào)易路線等；分光光度技術則通過測量玻璃對不同波長光的吸收與反射特性，評估玻璃的顏色、透明度等光學性質(zhì)，進而推斷其制作工藝與歷史變遷。這些技術的應用為古代玻璃研究提供了豐富的信息，填補了相關知識空白。KHAN等[34]在研究夯土材料時，采用回彈錘和超聲波脈沖速度測試方法。回彈錘測試依據(jù)回彈值與夯土抗壓強度的相關性評估其強度，且發(fā)現(xiàn)回彈值隨夯土材料老化呈正相關趨勢；超聲波脈沖速度測試方法通過測量超聲波在夯土中的傳播速度，反映其密實度與內(nèi)部結構完整性，并對比了不同夯頭直徑壓實效果，發(fā)現(xiàn)較小直徑夯頭能提高夯土密度、降低空隙率、提升抗壓強度與角落壓實效果，還研究了工業(yè)廢料添加劑對夯土性能的影響，為夯土結構歷史建筑的設計與修復提供了重要的技術參數(shù)與材料性能評估方法。
此外，RIZOU等[35]采用微波技術對羅馬考古遺址的砌體進行濕度評估與去除，利用微波發(fā)生器連接喇叭天線來局部升高處理點的溫度以去除水分，并通過特定天線與矢量網(wǎng)絡分析儀進行自由空間傳輸測量以量化水分含量。TEJEDOR等[36]對非破壞性技術在遺產(chǎn)建筑診斷中的適用性進行了綜述與分析，通過文獻計量分析揭示了相關研究的分布特點與技術應用趨勢。MARIANI等[37]提出一種創(chuàng)新方法用于原位監(jiān)測古代結構建筑覆蓋層的分離情況，綜合運用了聲學技術與傳統(tǒng)敲擊法，為評估建筑結構的穩(wěn)定性提供了新的思路。CORSI等[38]對羅馬城鎮(zhèn)郊區(qū)進行了非破壞性考古診斷，測試多種技術的集成應用效果，強調(diào)數(shù)據(jù)融合在考古勘探中的重要性。MESQUITA等[39]通過間接超聲波測量技術對古代黏土磚墻進行了無損表征，為磚墻結構的維護與修復提供了定量數(shù)據(jù)支持。LOMBILLO等[40]對亂石砌體墻進行了機械特性評估，應用多種非微破壞性測試技術，確定了其在該類砌體結構檢測中的有效性。BRANCO等[41]對King-post木桁架進行了無損評估與承載測試，基于無損測試數(shù)據(jù)進行幾何和機械評估，并開展足尺承載試驗，為木結構的力學性能研究提供了參考范例。
4. 無損檢測證書掛證結語
國外在歷史建筑無損檢測技術領域的研究涵蓋多個方面，從多種無損檢測技術的綜合應用到針對不同建筑材料特性的檢測，從結構完整性分析到考古與特殊材料研究，均取得了豐碩成果。這些研究成果為歷史建筑保護與修復提供了科學全面的技術支持與數(shù)據(jù)依據(jù)，有助于深入了解歷史建筑的歷史、文化與科學價值，實現(xiàn)其可持續(xù)性傳承與保護。
相比之下，國內(nèi)的研究雖然在現(xiàn)代建筑工程檢測方面已積累諸多成果，為保障建筑質(zhì)量與安全提供了關鍵手段；但是對于歷史建筑保護領域的無損檢測相關研究還是相對較少，雖有一定成果，但也面臨著技術局限等挑戰(zhàn)。
