10工程结构物的现场非破损检测技术

10工程结构物的现场非破损检测技术§10.1概述应用：评定结构构件的质量。诊断已建结构构件的承载能力和耐久性，评定已建结构的可靠度等级和估算剩余寿命。加强施工管理，控制施工进度。结构检测程序结构检测工作程序建筑结构检测工作程序宜按下图进行。一、混凝土强度的非破损检测技术回弹法超声法回弹超声综合法钻芯法拔出法局部破损检测技术非破损检测技术回弹法1、回弹法的基本原理：定义：采用回弹仪弹击混凝土表面，测量混凝土的表面硬度（用回弹值表示）来推算其抗压强度。原理：利用弹性模量和强度之间的相关性。回弹法测定混凝土强度均采用试验归纳法，建立混凝土强度与回弹值R之间的一元回归公式，或建立混凝土强度与回弹值R及主要影响因素（如混凝土表面的碳化深度d)之间的二元回归公式。回弹法适合于龄期为14～1000d，抗压强度为10～60MPa的混凝土强度的检测。回弹仪用回弹仪检测混凝土强度各种回弹仪回弹仪构造图回弹值N%`100LLN混凝土强度ccufmCdBmccuARf10式中：——弹击弹簧的初始拉伸长度；——重锤反弹位置或重锤回弹时弹簧的拉伸长度。`LL式中：——某测区混凝上的强度换算值；——该区平均回弹值；——该区平均碳化深度；A，B，C——常数项，按原材料条件等因素不同而变化。ccufmdmR回弹法2、检测技术•单个检测：适用于单个结构或构件的检测；•批量检测：适用于在相同的生产工艺条件下，强度等级相同，原材料、配合比、条件养护基本一致且龄期相近的同类结构或构件。按批进行检测的构件，抽检数量不得少于同批构件总数的30％且构件数不得少于10件。此外，抽检构件时，应严格遵守“随机”抽样的原则，并使所选构件具有代表性。回弹法测区布置：•测区数量：每一结构或构件其测区数量应不少于10个，对于某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。测区的大小不宜大于0.04m2，一般取为4X4的网格，网格大小为50mmX50mm。•测区间距：相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m.2、检测技术回弹法测区布置•测区位置：测区应优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面。不能满足时，则可选在混凝土浇筑的表面或底面。测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在结构或构件的受力部位、薄弱部位以及容易产生缺陷的部位，必须布置测区，并应避开预埋件。•测区表面：测区表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、粉刷层、浮浆、油垢和蜂窝麻面等。必要时可采用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑。2、检测技术回弹法例题带牛腿的预制构件回弹值测量:检测时，回弹仪应始终垂直于结构或构件的混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，快速复位。测点在测区内均匀布置，测点间距不宜小于20mm。测点距外露钢筋、预埋件的距离不小于30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只允许弹击一次。每一测区应记取16个回弹值，每一测点的回弹值读数估读至l。对体积小、刚度差以及测试部位的厚度小于l00mm的构件，测试时应设置支撑，加以固定，防止产生颤动，影响量测精度。2、检测技术回弹法碳化深度测量回弹值测完后，在有代表性的位置选择不少于构件测区数的30％测量碳化深度，取平均值作为碳化深度值。当碳化深度的最大最小值相差超过2.0mm时，应对所有测区的碳化深度进行测量。测量碳化深度值时，在测区表面钻直径约为15mm的孔洞，深度大于混凝土碳化深度。测量次数至少3次，取其平均值作为该测区混凝土的碳化深度值，每次量测读数精确至0.5mm。2、检测技术回弹法碳化深度的测量方法在回弹值测量完毕后的测区内，用适当工具在混凝土表面形成小孔洞，然后用浓度1％的酚酞酒精溶液滴在孔洞边缘处，用量具量出不呈紫红色反应的厚度，即碳化深度d。碳化深度d＜0.4mm时，按0考虑；d＞6mm时，取为6mm。3、数据处理回弹值的计算计算测区平均回弹值时，应从该测区的16个测点的回弹值中分别剔除3个最大值和3个最小值，然后把余下的10个回弹值取平均值。回弹法回弹值修正回弹值修正主要有非水平方向检测和非混凝土浇筑侧面的修正。回弹仪非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，应按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程)(JGJ/T23--2001)附录表C对回弹值进行测试角度的修正；水平方向检测非混凝土的浇筑顶面或底面时，应按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001)附录表D进行非浇筑侧面修正。3、数据处理回弹法回弹值修正如果既是非水平方向又是非混凝土浇筑侧面，则应先进行回弹值测试角度修正，然后再对修正后的回弹值进行非浇筑侧面修正。3、数据处理回弹法碳化深度值的计算每一测区的碳化深度平均值按下式计算：当dm0.5mm时，按无碳化（即平均碳化深度dm=0)进行处理。如dm6mm,则按dm=6mm计算。3、数据处理回弹法4、混凝土强度评定测区混凝土强度值的计算①混凝土强度换算值按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程所求得的平均回弹值Rm及平均碳化深度dm，由《规程》附录A的测区混凝土强度表查表得出。②有地区或专用测强曲线时，应按地区或专用测强曲线换算得出。当强度高于60MPa或低于lOMPa，附录表A查不出时，可记为50MPa或l0MPa，表中未列出的测区强度值可用内插法求得。③当检测条件与测强曲线的使用条件有较大差异时，采用数量不少于6个的相同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。钻取芯样时，每个部位应钻取一个芯样。计算时，测区混凝土强度换算值乘以修正系数cucfcucf回弹法结构或构件的测区混凝土强度平均值结构或构件的测区混凝土强度平均值可根据各测区的混凝土强度换算值计算。当测区为10个以上时,尚应计算强度标准差。结构或构件混凝土的测区强度平均值及标准差按下列公式计算：4、混凝土强度评定回弹法结构或构件混凝土强度推定值fcu,e当该结构或构件的测区数量少于10个时，以构件中最小测区强度值作为该构件的混凝土强度推定值。当该结构或构件的测区数量不少于10个或批量检测时，则按下列公式计算的计算值作为结构或构件的混凝土强度推定值：4、混凝土强度评定回弹法1、基本原理超声波是一种频率超过20kHz的机械波，一般由高频电振荡激励换能器中的压电晶体产生。超声波的检测技术，就是基于测量超声波在混凝土当中的传播速度。根据弹性力学理论，超声波在混凝土中的传播速度与混凝土的弹性模量、材料密度的关系为：超声法3.测量方法电源开关精调细调扫描宽度粗调微调调零手动自动收发增益发射电压0123456789010203040506070衰减dB0.5发射波数码显示(传输时间s)计数s0.5接收波光标2、测试步骤检测系统：混凝土超声检测使用非金属超声检测仪，超声波的工作频率在1MHz以下，一般采用50～l00kHz。还需要钢筋定位仪定出钢筋位置。测区布置：应布置在混凝土浇筑侧面，测区的间距不宜大于2m；测区宜避开钢筋密集区和预埋铁件；测试表面应清洁平整、干燥，无缺陷和无装饰面层，如有杂物粉尘应清除。超声法超声检测：在每个测区内的相对测试面上，应布置三个测点，且每对发射换能器和接收换能器应在同一轴线上，使每对测点的测距最短，测得每对测点的声时t1、t2、t3。测试时必须保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合（如采用黄油、凡士林、石膏浆等），以减少声能的反射损耗。2、测试步骤超声法当在试件混凝土的浇筑顶面或底面测试时，声速值应作修正：2、测试步骤超声法强度推定：根据各测区超声波速度检测值，按率定的－v曲线取得对应测区的混凝土强度值，并推定结构混凝土的强度。cucf2、测试步骤超声法超声法和回弹法两种单一测强方法的综合应用，以超声波速度和回弹值综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。超声波在混凝土材料中的传播速度反映了材料的弹性性质。回弹法的回弹值反映了混凝土的弹性性质。当采用超声和回弹综合法时，既能反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的塑性；既能反映混凝土的表层状态，又能反映混凝土的内部构造。这样可以较为确切地反映混凝土的强度。超声回弹综合法检测时，在回弹测区内对角测得3个测点声时，取其算术平均值，转换为声速v。回弹测试，但不需进行碳化因素修正。按下式(曲面型)得出第i测区混凝土强度换算值。1.231.95,0.0038()()ccuiaiaifvR1.721.57,0.008()()ccuiaiaifvR粗骨料为卵石时粗骨料为碎石时式中：v、R为该测区声速的算术平均值和回弹值的算术平均值；算得每个测区的强度换算值后，评定方法与回弹法评定方法一致。回弹测点超声测点使用专用的取芯钻机，从被检测结构或构件上直接钻取圆柱形的混凝土芯样，并根据芯样的抗压试验结果推定混凝土的抗压强度。直观、结果可靠，适用于混凝土强度等级大于C10的结构的混凝土强度的检测评定。钻芯法1、芯样钻取取样设备：钻取芯样采用专门的电动钻芯机，钻头为金刚石或人造金刚石薄壁空心钻头．钻取芯样时，应采用冷却水冷却钻头和排除混凝土料屑。芯样位置：钻取芯样应在结构或构件受力较小和混凝土强度质量具有代表性的部位，应避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其他钢筋。用钻芯法与其他非破损检测方法综合测定混凝土强度时，芯样应与非破损法取自同一测区。钻芯法芯样数量：单个构件检测时，每个构件的钻芯数量不应少于3个；对于较小的构件，钻芯数量可取2个。对构件的局部区域进行检测时，取芯位置和数量可由已知质量薄弱部位的大小决定，检测结果仅代表取芯位置处的混凝土质量。芯样要求：芯样直径一般不宜小于骨料最大粒径的3倍，在任何情况下不得小于骨料最大粒径的2倍。芯样直径为l00mm或150mm，芯样抗压试件的高度和直径之比应在1-2的范围内。芯样试件内不应含有钢筋，如不能满足，则每个芯样内最多只允许含有两根直径小于10mm的钢筋，且钢筋应与芯样轴线基本垂直并不得露出端面．1、芯样钻取钻芯法2、芯样加工芯样端面不平整会导致应力集中和实测强度偏低，故必须保证芯样端面平整度和垂直度。经加工后的芯样试件，芯样尺寸和外观质量应满足：①芯样高度偏差小于0．05d(d为芯样平均直径）；②沿芯样高度任一直径与平均直径相差小于2mm。③芯样端面的不平整度在l00mm长度范围内不超过0.1mm。④芯样端面与轴线的不垂直度小于20。⑤芯样不应有裂纹。钻芯法3、芯样试验及强度推定芯样抗压试验芯样试件宜在与被检测结构或构件混凝土湿度基本一致的条件下进行抗压试验。如结构工作条件比较干燥，芯样在受压前应在室内自然干燥3d，以自然千燥状态进行试验。如结构工作条件比较潮湿，则芯样应在20士5℃的清水中浸泡40-48h，从水中取出后进行抗压试验。钻芯法混凝土强度推定《钻芯法检测混凝土强度技术规程》规定，以直径l00mm或150mm,高径比h/d=1的圆柱体芯样试件的抗压测试值，其与边长为150mm的立方体试块强度基本上是一致的，因此可直接作为混凝土的强度换算值。对于单个构件或单个构件的局部区域，取芯样试件混凝土换算强度中的最小值作为结构混凝土强度的代表值。3、芯样试验及强度推定钻芯法拔出法是在浇筑混凝土之前预埋金属锚固件（预埋拔出法），或是在已经硬化的混凝土构件上钻孔埋人金属锚固件（后装拔出法），然后采用拔出仪测试锚固件从硬化混凝土中被拔出时的极限拔出力，根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的相关关系推算混凝土的抗压强度。检测结果可靠性较高。预埋拔出法主要用于新建结构混凝土质量的控制，使用受到限制。而后装拔出法在新旧结构或构件中均可使用，已获得国际国内的广泛承认。在我国也得到了广泛采用，并已经颁布《后装拔出法检测混凝土强度技术规程》。拔出法1、基本原理方法测试内容优点缺点备注回弹法测定混凝土表面硬度测试方法简单、快速，测试费用低，对结构无损伤，对构件尺寸无要求。要求混凝土内部无缺陷，同一测点不能重复测试，相对与其它方法，测试精确度偏低。(1000天以内的混凝土)在一定程度上能检测混凝土的匀质性。超声回弹综合法测定混凝