在基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維領(lǐng)域，混凝土結(jié)構(gòu)的鹽害侵蝕問題始終是威脅工程安全、縮短使用壽命的核心隱患，而氯離子濃度檢測則是破解這一難題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)檢測方法受限于流程繁瑣、滯后性強(qiáng)等短板，難以適配現(xiàn)代工程高效、精準(zhǔn)的監(jiān)測需求。日本Photoscience研發(fā)的SCl System混凝土檢測裝置，依托近紅外光譜技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用，實現(xiàn)了混凝土氯離子檢測的場景化突破，為多領(lǐng)域工程提供了高效可靠的檢測解決方案，彰顯了光譜技術(shù)賦能基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測的核心價值。
一、技術(shù)內(nèi)核：近紅外光譜技術(shù)的檢測原理與優(yōu)勢
近紅外光譜技術(shù)（NIR）作為一種快速、無損的分析技術(shù)，其核心魅力源于光與物質(zhì)的特異性相互作用——當(dāng)近紅外光照射樣品時，光子會被物質(zhì)中的含氫基團(tuán)吸收并引發(fā)分子振動能級躍遷，通過捕捉透射或反射光的光譜特征，即可反向解析樣品成分及濃度信息，形成獨特的“光譜指紋圖譜"。相較于SEM-EDS、μXRF等傳統(tǒng)光譜分析技術(shù)，近紅外光譜技術(shù)在現(xiàn)場檢測場景中具備顯著優(yōu)勢，無需復(fù)雜樣品預(yù)處理，可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集與分析，完1美契合混凝土結(jié)構(gòu)氯離子檢測的實戰(zhàn)需求。
在混凝土氯離子檢測中，近紅外光譜技術(shù)的適配性的核心在于對特征光譜段的精準(zhǔn)捕捉。混凝土中的氯離子與其他成分在近紅外波段的吸收特性存在明顯差異，通過鎖定特定光譜范圍，可有效排除水泥、砂石、水分等雜質(zhì)的干擾，實現(xiàn)氯離子濃度的精準(zhǔn)反演。這種技術(shù)特性不僅打破了傳統(tǒng)化學(xué)分析法對實驗室環(huán)境的依賴，更實現(xiàn)了“檢測-分析-決策"的現(xiàn)場閉環(huán)，為工程運(yùn)維提供即時數(shù)據(jù)支撐。
二、產(chǎn)品賦能：SCl System對近紅外光譜技術(shù)的場景化落地
Photoscience SCl System并非簡單搭載近紅外光譜技術(shù)，而是基于混凝土檢測的實際痛點，對技術(shù)進(jìn)行了場景化優(yōu)化與集成化設(shè)計，將光譜技術(shù)的理論優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為實戰(zhàn)能力，構(gòu)建起“高精度、便攜化、高效化"的檢測體系。
（一）精準(zhǔn)光譜設(shè)計：鎖定氯離子檢測核心波段
SCl System將檢測波長范圍精準(zhǔn)定位在1350-2500nm的短波近紅外區(qū)域，這一范圍既覆蓋了氯離子的特征吸收波段，又能有效規(guī)避混凝土中水分等成分的光譜干擾。其中，2150-2350nm波段專門用于氯離子特征識別，通過捕捉該波段的光譜強(qiáng)度變化反演氯離子濃度；1350-1550nm波段則用于輔助校準(zhǔn)，結(jié)合主成分分析算法優(yōu)化檢測精度，確保在復(fù)雜基質(zhì)中仍能獲得穩(wěn)定可靠的檢測結(jié)果。搭配祖爾尼特納型高亮度光譜儀（亮度F/3.2）與2級電子冷卻型InGaAs線性圖像傳感器，設(shè)備分辨率達(dá)7nm、波長精度控制在1nm以內(nèi)，可捕捉到微量氯離子濃度變化對應(yīng)的光譜差異，檢測結(jié)果精準(zhǔn)匹配實驗室分析標(biāo)準(zhǔn)。
（二）便攜化集成：適配復(fù)雜現(xiàn)場檢測環(huán)境
鹽害環(huán)境下的混凝土檢測多集中于戶外無電源場景，如跨海大橋橋墩、沿海海堤、高速公路匝道等，對設(shè)備的便攜性與環(huán)境適應(yīng)性提出極1高要求。SCl System采用一體化集成設(shè)計，設(shè)備尺寸僅為450(H)×160(W)×360(D)mm，重量約14kg，搭配專用便攜式電源可脫離AC100V市電持續(xù)工作，徹1底擺脫實驗室與固定電源的束縛。其光纖單元的針對性設(shè)計進(jìn)一步強(qiáng)化了現(xiàn)場適用性：6.3mm外徑的探頭配備不銹鋼軟管保護(hù)，可深入混凝土鉆孔內(nèi)部檢測；2m長的光纖搭配0.2的數(shù)值孔徑，能靈活調(diào)整檢測距離，避免死角同時保護(hù)光纖端面，適配橋梁、碼頭、老舊建筑等不同結(jié)構(gòu)的檢測需求。
（三）高效化流程：重構(gòu)氯離子檢測閉環(huán)
傳統(tǒng)化學(xué)分析法（如JCI/JIS方法）需現(xiàn)場取樣、實驗室消解、成分分析等多環(huán)節(jié)，全程耗時長達(dá)一周，難以滿足大規(guī)模排查與緊急決策需求。SCl System依托近紅外光譜技術(shù)的快速檢測特性，數(shù)分鐘內(nèi)即可完成從光譜采集到濃度測算的全流程，且僅需微量取樣或表面檢測，無需破壞結(jié)構(gòu)本體。檢測過程中，迷你筆記本電腦可實現(xiàn)設(shè)備控制與數(shù)據(jù)實時處理、存儲、導(dǎo)出，生成可視化檢測報告，為現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)決策提供即時數(shù)據(jù)支撐，將檢測效率提升數(shù)十倍，大幅降低工程運(yùn)維的時間成本。
三、場景落地：多領(lǐng)域混凝土氯離子檢測的實踐應(yīng)用
憑借近紅外光譜技術(shù)的賦能與產(chǎn)品的場景化設(shè)計，SCl System已在鹽害環(huán)境混凝土檢測的多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)成熟應(yīng)用，成為連接技術(shù)檢測與工程運(yùn)維決策的核心紐帶，有效解決不同場景下的氯離子檢測痛點。
（一）海洋及沿海工程：動態(tài)監(jiān)測氯離子滲透趨勢
港口碼頭、跨海橋梁、海堤等設(shè)施長期受海水浸泡與鹽霧侵蝕，氯離子滲透速率快、侵蝕深度深，需常態(tài)化監(jiān)測以預(yù)警腐蝕風(fēng)險。SCl System可對橋墩底部、碼頭面板、海堤迎潮面等關(guān)鍵部位進(jìn)行周期性檢測，快速定位高濃度氯離子聚集區(qū)域，結(jié)合不同周期的檢測數(shù)據(jù)，分析氯離子滲透規(guī)律與結(jié)構(gòu)劣化趨勢，為陰極保護(hù)、混凝土修補(bǔ)、保護(hù)層加厚等防護(hù)措施的實施提供精準(zhǔn)依據(jù)，延長海洋工程使用壽命。
（二）道路與交通工程：破解除冰鹽侵蝕檢測難題
寒冷地區(qū)高速公路橋梁、城市高架橋冬季頻繁使用除冰鹽，氯離子隨雨雪水滲透至混凝土內(nèi)部，在橋面接縫、匝道等部位形成局部高濃度區(qū)域，傳統(tǒng)檢測方法難以實現(xiàn)大規(guī)?？焖倥挪?。SCl System可高效完成整座橋梁、隧道襯砌的氯離子濃度掃描，精準(zhǔn)識別易積累區(qū)域，為養(yǎng)護(hù)部門優(yōu)化除冰鹽使用方案、制定局部修復(fù)計劃提供數(shù)據(jù)支撐，避免道路結(jié)構(gòu)因腐蝕提前報廢，保障交通基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)行。
（三）工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施：強(qiáng)化特殊環(huán)境質(zhì)量管控
化工廠房、鹽化工設(shè)施、污水處理廠等場所的生產(chǎn)環(huán)境或處理介質(zhì)含高濃度鹽分，混凝土結(jié)構(gòu)侵蝕風(fēng)險極1高。SCl System可實現(xiàn)全生命周期檢測管控：新建工程階段，抽檢骨料、外加劑及成型混凝土的氯離子含量，確保符合GB/T50082-2024等標(biāo)準(zhǔn)要求；既有結(jié)構(gòu)運(yùn)維階段，定期監(jiān)測關(guān)鍵部位氯離子濃度變化，及時發(fā)現(xiàn)侵蝕隱患，避免結(jié)構(gòu)劣化影響生產(chǎn)安全，為特殊環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)提供合規(guī)性與安全性支撐。
（四）老舊建筑改造：優(yōu)化修復(fù)決策精準(zhǔn)度
服役超數(shù)十年的老舊混凝土建筑已進(jìn)入耐久性劣化高發(fā)期，改造修復(fù)前需快速明確氯離子污染程度與范圍。SCl System可現(xiàn)場完成全結(jié)構(gòu)檢測，無需等待實驗室數(shù)據(jù)，大幅縮短前期調(diào)研周期；同時精準(zhǔn)劃分輕度、中度、重度侵蝕區(qū)域，為修復(fù)方案制定提供量化依據(jù)，避免過度維修或修復(fù)不足，在保障修復(fù)效果的同時降低改造成本。
四、行業(yè)價值：光譜技術(shù)推動混凝土檢測體系升級
SCl System的推廣應(yīng)用，不僅是近紅外光譜技術(shù)在混凝土檢測領(lǐng)域的成功落地，更推動了行業(yè)監(jiān)測理念與技術(shù)體系的迭代升級。從檢測模式來看，其實現(xiàn)了從“實驗室滯后檢測"向“現(xiàn)場實時檢測"、從“破壞性取樣"向“無損/微損檢測"的雙重轉(zhuǎn)變，契合現(xiàn)代工程運(yùn)維“精準(zhǔn)化、高效化、綠色化"的發(fā)展趨勢，尤其適用于大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性排查與長期監(jiān)測。
從技術(shù)賦能來看，SCl System為混凝土耐久性檢測的數(shù)字化、智能化提供了可行路徑。其采集的高維度光譜數(shù)據(jù)與氯離子濃度數(shù)據(jù)，可與大數(shù)據(jù)分析、AI算法結(jié)合，構(gòu)建結(jié)構(gòu)劣化預(yù)測模型，實現(xiàn)從“被動修復(fù)"向“主動預(yù)警"的轉(zhuǎn)變，為工程全生命周期運(yùn)維提供科學(xué)支撐。同時，設(shè)備檢測精度可滿足DBJ50/T 251-2017《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)范要求，為檢測工作提供合規(guī)性保障，加速光譜技術(shù)在工程檢測領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。
在成本控制層面，SCl System通過提前預(yù)警腐蝕風(fēng)險、優(yōu)化維護(hù)決策，可大幅降低結(jié)構(gòu)維修加固費(fèi)用與停產(chǎn)損失，實現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)、降成本、延壽命"的運(yùn)維目標(biāo)，對保障基礎(chǔ)設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行、提升工程建設(shè)效益具有重要現(xiàn)實意義。
五、結(jié)語
近紅外光譜技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為混凝土氯離子檢測提供了全新技術(shù)路徑，而Photoscience SCl System則通過場景化設(shè)計與集成化優(yōu)化，讓這項技術(shù)真正落地于工程實踐，成為賦能鹽害環(huán)境混凝土檢測的核心裝備。從海洋工程到道路設(shè)施，從新建項目到老舊改造，SCl System以精準(zhǔn)、高效、便攜的優(yōu)勢，破解了傳統(tǒng)檢測的諸多痛點，為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性保護(hù)注入技術(shù)動力。隨著基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維需求的不斷升級，近紅外光譜技術(shù)與檢測設(shè)備的深度融合將成為行業(yè)趨勢，SCl System這類產(chǎn)品也將在工程安全保障中發(fā)揮愈發(fā)重要的作用，推動行業(yè)向更高效、更精準(zhǔn)、更可持續(xù)的方向發(fā)展。
