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第8章结构试验现场检测技术本章包括以下几方面的内容：混凝土强度的无损及局部破损检测技术混凝土内部缺陷检测技术混凝土结构中钢筋检测位置和钢筋锈蚀砌体强度的无损及局部破损检测技术钢结构中检测钢材及焊缝的质量学习目的及要求：通过本章学习，要求了解非破损检测技术在结构工程中应用的意义。掌握回弹、超声和超声-回弹综合法等非破损检测技术和钻芯法、后装拔出法等局部破损检测技术测定混凝土强度的原理和测试方法、砌体强度间接测定方法和砌体结构原位测定砌体强度的原理和测试方法8.1概述生产性结构试验大多属于结构检验性质，具有直接的生产目的，不论哪种试验目的，由于其试验对象明确，除了预制构件的质量检验在预制厂进行以外，大部分都是在结构所在现场进行试验。更由于这些结构在试验后一般均要求能继续使用，所以一般都要求是非破坏性的。结构现场检测采用传统的荷载试验方法控制试验荷载量的前提下，检测结构的刚度和承载能力。非破损或半破损试验的检测技术必须以不破坏和不损伤构件材料内部结构、不影响结构整体工作性能和不危机结构安全的情况下，利用和依据物理学的力、声、电、磁和射线等原理、技术和方法，检测结构构件材料的力学强度、弹塑性性质、断裂性能、缺陷损伤以及耐久性等，并以此推定结构材料强度和检测内部缺陷的一种测试技术。非破损检测混凝土强度方法是以硬化混凝土的某些物理量与混凝土标准强度之间的相关性为基本依据，在不破坏结构混凝土的前提下，测量混凝土的某些物理特性，如混凝土表面回弹值、声速在混凝土内部的传播速度。并按相关关系推出混凝土的强度作为检测结果。分类：回弹法、超声法和回弹-超声综合法在实际工程中使用较多。半破损检测混凝土强度方法是以在不影响结构构件承载能力的前提下，在结构构件上直接进行局部的微破损试验，或直接取样试验所得的数据，推算出混凝土强度作为检测结果。目前，使用较多的是钻芯法和拔出法。非破损检测混凝土内部缺陷的方法该方法用以测定结构在施工过程中因浇捣、成型、养护等因素造成的蜂窝、孔洞、温度或干缩裂缝，保护层厚度不当等缺陷，以及结构在使用中因火灾、腐蚀、受冻等非受力因素造成的混凝土损伤。目前，广泛应用超声脉冲法探测混凝土结构内部缺陷。非破损检测技术的最大特点可以直接在结构构件上进行全面检测，可以比较真实地反映构件材料在测定时的实际强度，可以在不破坏结构和不影响使用性能的条件下检测结构内部有关材料质量的信息。主要完成的任务：1.评定结构构件质量评定新建结构施工质量是工程验收的依据；检测受灾结构的破坏情况；评价有争议结构的质量性能，为处理事故和结构加固提供正确依据。2.加强施工管理，控制施工进度通过检测砼强度，确定砼构件养护、拆模和施加预应力的时间等，使之成为控制和保证施工质量的重要手段。3.诊断已建结构的承载力和耐久性，评定已建结构的可靠度等级和估算剩余寿命。8.2混凝土结构现场检测技术现场检测常用方法回弹法超声波法超声回弹综合法拔出法钻芯法现场检测规范标准《水工混凝土试验规程》《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》《钻芯法检测混凝土强度技术规程》《后装拔出法检测混凝土强度技术规程》《水工混凝土试验规程》《水运工程混凝土试验规程》8.2.1回弹法检测混凝土强度1.回弹法定义用回弹仪弹击混凝土表面，由仪器重锤回弹能量的变化，反映混凝土的弹性和塑性性质的方法其回弹距离与被碰撞构件的硬度成正比通过测量混凝土的表面硬度来推算抗压强度2.回弹仪的构造和率定在未使用状态，弹击杆处于回缩状态;测试时，按下按钮，让弹击杆伸出套筒，此时，挂钩挂上重锤，拉力弹簧处于松弛状态；保持回弹仪与被测构件表面成垂直状态，让弹击杆徐徐压回套筒，拉力弹簧逐渐紧张，重锤脱钩，拉力弹簧带动重锤向前与弹击杆碰撞，弹击杆又与砼表面碰撞，碰撞产生的回弹使重锤向后运动，向后运动的距离称为回弹距离；按下按钮，从回弹仪标尺上可以读出回弹距离，称为回弹值。回弹仪的率定在使用回弹仪前，应在洛式硬度HRC为60±2的钢砧上，在室温20±5℃的条件下进行率定。钢砧应稳固地平放在刚度大的砼实体上，回弹仪向下弹击，取连续3次的稳定回弹值进行平均，弹击杆应分4次旋转，每次旋转900的率定平均值应符合80±2.3.回弹仪的工作原理•使用回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤，通过中心导杆，弹击混凝土的表面，并测得重锤反弹的距离x，以反弹距离与弹簧初始长度之比为回弹值R，由它与混凝土强度的相关关系来推定混凝土强度。L—弹簧的初始拉伸长度；x—重锤反弹位置或重锤回弹时弹簧拉伸长度%100xLR回弹仪工作原理示意图•回弹距离与碰撞物体的硬度有关，物体的硬度越大，碰撞时，回弹距离就越大。•砼的强度与其表面硬度有密切的关系。目前回弹法测定混凝土强度均采用经验归纳法建立混凝土强度与回弹值之间的一元回归公式。fccu=A+BRm建立混凝土强度fccu与回弹值Rm及主要影响因素（如砼表面碳化深度d）之间的二元回归公式。fccu=ARBm·10cdm式中：A,B,C--常数项，按原材料等因素不同而变化。fccu--混凝土强度Rm--回弹值4.回弹仪规格重型HT-3000大体积普通混凝土中型HT-225一般混凝土轻型HT-100轻质混凝土或砖特轻HT-28砌体砂浆5.特点及适用范围优点：技术成熟、操作简便、测试快速、对结构无损伤、检测费用低等。误差一般在13%以内。回弹仪使用时的环境温度应为-4℃-40℃回弹法主要用于已建和新建结构的混凝土强度检测，适用于抗压强度10-60MPa的砼。测量受结构表面状况影响，如混凝土不同浇筑面、潮湿面、老建筑物表面风化及碳化较深等，都会影响到测试结果。6.回弹法检测砼强度的影响因素1）回弹仪测试角度的影响回弹仪在非水平方向测试时，由于重力作用使测试结果与水平方向不同，这时应根据回弹仪轴线与水平方向的角度α对回弹值进行修正。2）砼不同浇筑面的影响砼不同的浇筑面有不同的状况，由于砼的分层泌水现象，构件底部石子较多，回弹值偏高。表层因泌水，水灰比略大，回弹值偏低。所以测试时要尽量选择构件浇筑的侧面，否则应进行修正。3）龄期和碳化的影响砼碳化现象——已硬化的砼表面受空气中co2的作用，使水泥中氢氧化钙逐渐生成硬度较高的碳酸钙。砼表面硬度随着碳化深度的增加而逐渐增大，从而显著影响了砼强度换算值与回弹值的相关关系，因此需要进行碳化修正。4）养护方法和温度的影响对相同强度等级的砼，因为砼含水率不同使强度发展不同，表面硬度也不同。砼表面湿度越大，回弹值越低。在现场检测时，应尽可能采用干燥状态的砼进行测试，以减小湿度对回弹值的影响。7.回弹法检测技术（1）回弹法检测结构砼强度有两类方法单个结构或构件的逐个检测主要用于混凝土强度质量有怀疑的独立结构，如现浇整体楼板、连续墙、烟囱等；单独构件如整体结构中的梁、板、屋架等，以及有明显施工质量问题和受灾破坏的某些结构。成批构件的抽样检测主要用于构件厂或工地等现场在相同生产工艺下，强度等级相同，原材料和配合比基本一致，同条件养护且龄期相近的成批预制构件。被抽样构件数量应不少于同类构件总数的30%，且测区总数应不少于100个。（2）回弹法检测技术---测区的选择与布置每一结构或构件测区数不应少于10个；测区面积不宜大于0.04m2，最好容纳16个回弹测点。对长度小于3m且高度小于0.6m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。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。测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面。当不能满足时，可选砼浇筑的表面或底面。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。在构件的重要受力部位、薄弱部位及容易产生缺陷的部位必须布置测区。测区必须避开预埋件和钢筋密集区。测区表面应清洁、平整、干燥，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面。必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑。（3）回弹法检测技术---回弹值测量测读方式--弹击时，回弹仪的轴线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。每个测区的两个测面各弹击8次，若每个测区只有一个测面则弹击16次；同一测点只应弹击一次；每一测点的回弹值读数估读至1；测点不应在气孔或外露石子上。测点在测区内应均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm。测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm；体积小、刚度差以及测试部位的厚度小于100mm的构件，测试时应设置支承，加以固定，防止对弹击时产生颤动，影响量测精度。当回弹值过高或过低，应在其附近补测。（4）碳化深度测量碳化深度：碳酸钙实际比较硬，所以经过长时间存放混凝土，它的表面会形成比较硬的表面层，把表面层的厚度称为碳化深度。回弹值测量完毕后，应选择不少于构件的30%的测区数，在有代表性的位置上测量碳化深度值。碳化深度值测量，可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度。注意事项清除孔洞粉末，不得用水冲洗，应采用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面（已碳化混凝土颜色不变，未碳化变为红色）的垂直距离多次，该距离即为碳化深度值，测量不少于3次，取平均值，读数精确至0.5mm。8.回弹值的数据处理1）回弹值的计算•计算测区平均回弹值应从16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，余下的10个回弹值求平均回弹值：式中：Rm--测区平均回弹值，精确至0.1；Ri--第i个测点的回弹值。当回弹仪非水平或非砼浇筑侧面时水平修正：非水平方向检测混凝土浇筑侧面时顶底修正：水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面时Rm=Rmx+RaxRmx—相应状态检测时测区平均回弹值，精确至0.1Rax—相应状态检测时回弹值修正值（查表）先水平修正，再顶底修正2）碳化深度值的计算dm=Σdi/10(i=1-10)式中：dm--测区平均碳化深度值（mm），计算至0.5mm；di--第i次测量的碳化深度值（mm）；n--测区碳化深度测量次数。当dm＜0.5mm时，按无碳化处理；dm＞6mm时，则按dm=6mm。9.结构或构件混凝土强度计算两种方法：《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23—2001——测强曲线。《水工混凝土试验规程》SL352—20067.1——强度公式。回弹值影响因素很多，比如说混凝土骨料、砂浆强度、骨料性质、骨料的粒径等，还和混凝土添加剂，施工条件等都有关系。当然，最主要的影响是混凝土的弹性模量的影响，二者之间关系并不简单。该关系必须通过试验得到，而且对于不同的混凝土要有不同的关系。我们把这个关系称做测强曲线。方法1：测强曲线——强度换算值1）统一测强曲线在全国范围内对某些有代表性材料、按标准的成型养护工艺配制的混凝土试件做些统计，通过试验来测得的测强曲线。统一测强曲线实用范围广，统计的混凝土的品种多，所以它的离散性也比较大。统一的测强曲线的强度包含两个因素：一个就是混凝土的回弹值Rm，还有一个因素就是碳化深度H.2）地区测强曲线由各个省、市、自治区组织人来根据该地区使用较多的混凝土，通过试验统计其测强曲线。其检测精度肯定要高于统一测强曲线。3）专用测强曲线由工程单位、构建厂、或者商品混凝土厂为某一种混凝土特制的测强曲线。这种测强曲线，由于应用范围更小，混凝土品种及施工条件变化更小，所以它测出来的强度离散性要比地区测强曲线小。对有条件的地区和部门，应制定本地区的测强曲线或专用测强曲线，经上级主管部门组织审定和批准后实施。各检测单位应按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的次序选用测强曲线。修正当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。试件或钻取芯样数量不应少于6个。钻取芯样时每