結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課件七章)

1、土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測第七章結(jié)構(gòu)檢測 結(jié)構(gòu)檢測o結(jié)構(gòu)檢測是為評定結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量或鑒定既有結(jié)構(gòu)的性能等所實(shí)施的檢測工作。o檢測技術(shù)以現(xiàn)場非破損檢測技術(shù)為主,即在不破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的前提下,在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的原位上對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力、材料強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)缺陷、損傷變形及腐蝕情況等進(jìn)行直接定量檢測的技術(shù)。o結(jié)構(gòu)檢測可分為結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的檢測和既有結(jié)構(gòu)性能的檢測o本章從結(jié)構(gòu)檢測的方法入手,以混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)內(nèi)容講述現(xiàn)場檢測的內(nèi)容、一般要求及相應(yīng)的檢測技術(shù)。7.1結(jié)構(gòu)檢測的方法7.1.1結(jié)構(gòu)檢測程序 結(jié)構(gòu)檢測程序 1.調(diào)查:設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)變更、施工記錄和驗(yàn)收、結(jié)構(gòu)現(xiàn)況缺陷和環(huán)境、使用期間的加固和維修、用途與

2、荷載變更等工程勘察、明確委托方檢測目的和具體要求，是否進(jìn)行過檢測等。2.編制檢測方案：結(jié)構(gòu)類型、建筑面積、層數(shù)、設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)理單位、建造年代， 委托方的檢測要求、檢測依據(jù)及方法、數(shù)量、儀器設(shè)備，檢測進(jìn)度和安全措施。3.現(xiàn)場檢測：幾何量（結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、地基沉降、結(jié)構(gòu)變形、混凝土保護(hù)層厚度、 鋼筋位置數(shù)量、裂縫的寬度）物理力學(xué)性能（材料強(qiáng)度、地基及樁的承載能力）、 化學(xué)性能（碳化及銹蝕）。4.數(shù)據(jù)分析 ：現(xiàn)場檢測獲得人工記錄或計(jì)算機(jī)采集的原始數(shù)據(jù),將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理換算統(tǒng)計(jì)分析得到反映結(jié)構(gòu)性能的數(shù)據(jù)。檢測報(bào)告的內(nèi)容5.檢測報(bào)告：結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的檢測報(bào)告應(yīng)做出所檢測項(xiàng)目是否符合設(shè)計(jì) 文件要求或相應(yīng)

3、驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定的評定。 既有結(jié)構(gòu)性能的檢測報(bào)告應(yīng)給出所檢測項(xiàng)目的評定結(jié)論,并能為結(jié)構(gòu) 的鑒定提供可靠的依據(jù)。檢測報(bào)告至少應(yīng)包括以下內(nèi)容: 委托單位名稱。建筑工程概況,包括工程名稱、結(jié)構(gòu)類型、規(guī)模、施工日期及現(xiàn)狀等。設(shè)計(jì)單位、施工單位及監(jiān)理單位名稱。檢測原因、檢測目的和以往檢測情況概述。檢測項(xiàng)目、檢測方法及依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。抽樣方案及數(shù)量。 檢測日期和報(bào)告完成日期。 檢測數(shù)據(jù)的匯總,檢測結(jié)果、檢測結(jié)論。主檢、審核和批準(zhǔn)人員的簽名。7.1.2檢測要求及7.1.3檢驗(yàn)結(jié)果的評定(自修內(nèi)容)7.2混疑土結(jié)構(gòu)的檢測l原材料性能l混凝土強(qiáng)度l混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量與缺陷l尺寸偏差l變形與損傷l鋼筋配置l必要時(shí)進(jìn)行實(shí)載

4、檢驗(yàn)或結(jié)構(gòu)的動(dòng)力測試7.2.1原材料性能1.混凝土混凝土有與結(jié)構(gòu)中同批、同等級(jí)的剩余原材料時(shí), 按有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對與結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量問題有關(guān)聯(lián)的原材料進(jìn)行檢驗(yàn)。 沒有與結(jié)構(gòu)中同批、同等級(jí)的剩余原材料時(shí), 從結(jié)構(gòu)中取樣,檢測混凝土的相關(guān)質(zhì)量或性能。原材料性能2.鋼筋鋼筋有與結(jié)構(gòu)中同批的鋼筋時(shí), 按有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行鋼筋力學(xué)性能檢驗(yàn)或化學(xué)成分分析。需要檢測結(jié)構(gòu)中的鋼筋時(shí),可在構(gòu)件中截取鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)或化學(xué)成分分析。 鋼筋力學(xué)性能和化學(xué)成分的評定指標(biāo), 按有關(guān)鋼筋產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)確定 . 原材料性能o既有結(jié)構(gòu)鋼筋抗拉強(qiáng)度的檢測,可采用鋼筋表面硬度等非破損檢測方法與取樣檢驗(yàn)相結(jié)合的方法

5、。o檢測銹蝕鋼筋、受火災(zāi)影響等鋼筋的性能時(shí),可在構(gòu)件中截取鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能檢測。7.2.2混凝土強(qiáng)度檢測混凝土強(qiáng)度檢測 檢測方法:回彈法、鉆芯法、超聲法、超聲回彈綜合法、后裝拔出法. 分別遵守相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程 ：o采用回彈法時(shí),被檢測混凝土的表層質(zhì)量應(yīng)具有代表性,且混凝土的抗壓強(qiáng)度和齡期不應(yīng)超過相應(yīng)技術(shù)規(guī)程限定的范圍。o采用超聲回彈綜合法時(shí),被檢測混凝土的內(nèi)外質(zhì)量應(yīng)無明顯差異,且混凝土的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)超過相應(yīng)技術(shù)規(guī)程限定的范圍。遵守相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程o采用后裝拔出法時(shí),被檢測混凝土的表層質(zhì)量應(yīng)具有代表性,且混凝土的抗壓強(qiáng)度和混凝土粗骨料的最大粒徑不應(yīng)超過相應(yīng)技術(shù)規(guī)程限定的范圍。o當(dāng)被檢測混凝土的表層質(zhì)

6、量不具有代表性時(shí),應(yīng)采用鉆芯法;當(dāng)被檢測混凝土的齡期或抗壓強(qiáng)度超過回彈法、超聲回彈綜合法或后裝拔出法等相應(yīng)技術(shù)規(guī)程限定的范圍時(shí),可采用鉆芯法或鉆芯修正法。o 在回彈法、超聲回彈綜合法或后裝拔出法適用的條件下,宜進(jìn)行鉆芯修正或利用同條件養(yǎng)護(hù)立方體試塊的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行修正。受到環(huán)境侵蝕或遭受火災(zāi)、高溫等影響的構(gòu)件 采用下列方法進(jìn)行檢測：o采用鉆芯法檢測,在加工芯樣試件時(shí),應(yīng)將芯樣上混凝土受影響層切除;混凝土受影響層的厚度可依據(jù)具體情況分別按最大碳化深度、混凝土顏色產(chǎn)生變化的最大厚度、明顯損傷層的最大厚度確定,也可按芯樣側(cè)表面硬度測試情況確定。o混凝土受影響層能剔除時(shí), 采用回彈法或回彈加鉆芯修正的方

7、法檢測,但回彈測區(qū)的質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)技術(shù)規(guī)程的要求。 1.回彈法回彈法回彈法運(yùn)用回彈儀通過測定混凝土表面的硬度以推算混凝土的強(qiáng)度,是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測中最常用的一種非破損檢測方法 回彈儀是1948年由瑞士人發(fā)明,其構(gòu)造原理如圖7.2.1所示,主要由彈擊桿、重錘、拉力彈簧、壓力彈簧及刻度尺等組成 (1)回彈值的測定o回彈法測定混凝土的強(qiáng)度應(yīng)遵循我國回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(JGJ/T23-2001)有關(guān)規(guī)定。測試時(shí),打開按鈕,彈擊桿伸出筒身外,然后把彈擊桿垂直頂住混凝土測試面使之徐徐壓人筒身,這時(shí)筒內(nèi)彈簧和重錘逐漸趨向緊張狀態(tài),當(dāng)重錘碰到掛鉤后即自動(dòng)發(fā)射,推動(dòng)彈擊桿沖擊混凝土表面后回彈一個(gè)

8、高度,回彈高度在標(biāo)尺上示出,按下按鈕取下儀器,在標(biāo)尺上讀出回彈值?；貜椫档臏y定測區(qū)和測點(diǎn)的布置要求：o測試應(yīng)在事先劃定的測區(qū)內(nèi)進(jìn)行,每一構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個(gè),每個(gè)測區(qū)的面積為200mm200mmo每一測區(qū)設(shè)16個(gè)回彈點(diǎn)o相鄰兩點(diǎn)的間距一般不小于30mmo一個(gè)測點(diǎn)只允許回彈一次 回彈值的處理測區(qū)的16個(gè)回彈值中分別剔除3個(gè)最大值和3個(gè)最小值,取余下10個(gè)有效回彈值的平均值作為該測區(qū)的回彈值 即：回彈值的處理當(dāng)回彈儀測試位置非水平方向時(shí) ，考慮到不同測試角度，回彈值應(yīng)按式(7.2.2)修正：不同測試角度回彈修正值測試面為澆注方向的頂面或底面時(shí)p1527.2.2 測試時(shí),如果回彈儀既處于非水平狀態(tài)

9、,同時(shí)又在澆注頂面或底面,則應(yīng)先進(jìn)行角度修正,再進(jìn)行頂面或底面修正。 (2)碳化深度的測量碳化深度的測量對于舊的混凝土,由于受到大氣中C02的作用,使混凝土中的Ca(OH)2逐漸,形成碳酸鈣CaC03而變硬,因而在老混凝土上測試的回彈值偏高,應(yīng)給予修正 修正方法與碳化深度有關(guān)。鑒別與測定碳化深度的方法是:采用電錘或其他合適的工具,在測區(qū)表面形成直徑為15mm的孔洞,深度略大于碳化深度。吹去洞中粉末(不能用液體沖洗),立即用濃度1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁邊緣處,未碳化混凝土變成紫紅色,已碳化的則不變色。然后用鋼尺測量混凝土表面至變色與不變色交界處的垂直距離,即為測試部位的碳化深度,取值精確至

10、0.5mm。碳化深度的計(jì)算碳化深度的計(jì)算碳化深度必須在每一測區(qū)的兩相對面上分別選擇23個(gè)測點(diǎn),如構(gòu)件只有一個(gè)可測面,則應(yīng)在可測面上選擇23點(diǎn)量測其碳化深度,每一點(diǎn)應(yīng)測試兩次每一測區(qū)的平均碳化深度按下式計(jì)算:(3)混凝土強(qiáng)度的評定 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件第i個(gè)測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值,可按本章所求得的平均回彈值Rm及求得的平均碳化深度值dm由回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(JGJ/T23-2001)附錄A查表得出 . 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)混凝土強(qiáng)度平均值可根據(jù)各測區(qū)的混凝土強(qiáng)度換算值計(jì)算。 混凝土強(qiáng)度的評定 當(dāng)測區(qū)數(shù)為10個(gè)及以上時(shí),應(yīng)計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差 .平均值和標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)按式(7.2.5)和式(7.2.6)計(jì)算:混

11、凝土強(qiáng)度的評定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值是指相應(yīng)于強(qiáng)度換算值總體分布中保證率不低于95%的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的混凝土抗壓強(qiáng)度值。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值fcu,e應(yīng)按下列方法確定:l當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)少于10個(gè)時(shí),則按式(7.2.7)確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值fcu,e : 若該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)強(qiáng)度值中出現(xiàn)小于10.0MPa的情況,則按fcu，e4.5MPa時(shí),或當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度平均值不小于25MPa, 5.5MPa時(shí),則該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個(gè)構(gòu)件評定。 (4)回彈法檢測注意的幾個(gè)問題回彈法檢測注意的幾個(gè)問題 采用回彈儀測試混凝土的強(qiáng)度時(shí),必須注意其限制條件。齡期3年以上的混凝土,其

12、表面混凝土的碳化可能達(dá)到相當(dāng)深度,回彈值已不能準(zhǔn)確反映混凝土的強(qiáng)度,因此,不宜采用回彈法測定齡期超過3年的老混凝土?；貜梼x的彈擊錘回彈距離受到回彈儀本身的限制,其有效回彈最大距離決定了回彈法能夠測試的最大混凝土強(qiáng)度,當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過C60級(jí)時(shí),不能采用回彈法檢測混凝土的強(qiáng)度。對混凝土的成型工藝、潮濕狀態(tài)等也有限制。 回彈法檢測注意的幾個(gè)問題回彈法檢測注意的幾個(gè)問題回彈法實(shí)際上是利用混凝土的表面信息推定混凝土的強(qiáng)度,很多因素影響測試結(jié)果,如原材料構(gòu)成、外加劑品種、混凝土成型方法、養(yǎng)護(hù)方法及濕度、碳化及齡期、模板種類、混凝土制作工藝等,這些因素使測試結(jié)果在一定范圍內(nèi)表現(xiàn)出離散性。回彈法檢測注意的幾

13、個(gè)問題回彈法檢測注意的幾個(gè)問題對于建筑工程和公路工程中的混凝土構(gòu)件,都有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程,如建筑工程的回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(JGJ/T23-2001)和公路工程的回彈儀檢測水泥混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)方法(T0954-1995).在這些技術(shù)規(guī)程中,對回彈儀的操作與維護(hù)、回彈值的修正、測強(qiáng)曲線及混凝土強(qiáng)度推定的方法等方面,做出了具體的規(guī)定。采用回彈法檢測混凝土的強(qiáng)度時(shí),必須遵守有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定。2.鉆芯法鉆芯法 鉆芯法是采用專用的水冷式鉆機(jī)(裝有人造金剛石薄壁鉆頭),在結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件上直接鉆取標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件或小直徑芯樣試件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),從而檢測混凝土強(qiáng)度及混凝土內(nèi)部缺陷的一種方法.鉆芯

14、法的優(yōu)點(diǎn)鉆芯法的優(yōu)點(diǎn)1.利用此方法測得的混凝土抗壓強(qiáng)度值可以直觀地反映結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量。2.采用鉆芯法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度,無需進(jìn)行檢測參數(shù)與結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度間的換算,被認(rèn)為是在確定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的各種方法中最準(zhǔn)確的方法。3.采用回彈法與鉆芯法的結(jié)合,即用芯樣強(qiáng)度修正回彈法或綜合法的結(jié)果,可以有效地提高現(xiàn)場檢測混凝土強(qiáng)度的可靠性和檢測的工作效率。 鉆芯法鉆芯法(1)鉆芯法的主要設(shè)備機(jī)具鉆芯法的主要設(shè)備機(jī)具 鉆芯法的主要設(shè)備機(jī)具有鉆芯機(jī)和芯樣切割機(jī)。供現(xiàn)場操作使用的鉆芯機(jī)(鉆機(jī)主立柱及底盤)應(yīng)有足夠的剛度,保證鉆機(jī)安裝后在鉆取芯樣的過程中不會(huì)出現(xiàn)變形及松動(dòng) .鉆芯法鉆芯法(2)混凝土芯樣構(gòu)件的抗壓強(qiáng)

15、度試驗(yàn)及強(qiáng)度計(jì)算混凝土芯樣構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及強(qiáng)度計(jì)算 在采用鉆芯法評定結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)混凝土強(qiáng)度時(shí),若試件尺寸為h =100mm，d=100mm,則所測得的混凝土芯樣的抗壓強(qiáng)度與邊長為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊的抗壓強(qiáng)度基本一致, 不進(jìn)行修正。 芯樣構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度計(jì)算芯樣構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度計(jì)算芯樣試件的強(qiáng)度計(jì)算芯樣試件的強(qiáng)度計(jì)算2)芯樣試件的強(qiáng)度換算 采用鉆芯法芯樣試件得到的強(qiáng)度換算值,不等于在施工現(xiàn)場成型的、與構(gòu)件同條件養(yǎng)護(hù)試塊的抗壓強(qiáng)度值,也不等于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 試塊抗壓強(qiáng)度值。它只代表構(gòu)件混凝土的芯樣試件,在測試齡期的抗壓結(jié)果轉(zhuǎn)換成邊長為150mm立方體試塊的實(shí)際強(qiáng)度值。3)非標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件的強(qiáng)

16、度換算非標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件的強(qiáng)度換算 根據(jù)鉆芯樣檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(CECS03一1988)中的有關(guān)條文,鉆芯法芯樣試件的混凝土強(qiáng)度換算值是把用鉆芯法得出的芯樣強(qiáng)度,換算成相應(yīng)測試齡期的邊長為150mm的立方體試塊的抗壓強(qiáng)度值。當(dāng)芯樣試件為非標(biāo)準(zhǔn)芯樣時(shí),即芯樣的高徑比大于1.0時(shí),按表7.2.3中給定的系數(shù)進(jìn)行換算。 (3)鉆芯法測試強(qiáng)度應(yīng)注意的有關(guān)問題鉆芯法測試強(qiáng)度應(yīng)注意的有關(guān)問題 1)芯樣試件的數(shù)量要求 鉆取芯樣的數(shù)量一般不少于6個(gè)。單個(gè)構(gòu)件上的取芯數(shù)量一般不少于3個(gè)。個(gè)。 2)芯樣直徑的選取l為確定砼的抗壓強(qiáng)度為目的 盡量選取可方便制作標(biāo)準(zhǔn)芯樣的100規(guī)格芯樣 ,可滿足抗壓試驗(yàn)試件直徑為骨

17、料直徑的3倍的要求。 也可采用7075的小直徑芯樣,進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),但 應(yīng)根據(jù)芯樣試件中的骨料直徑情況考慮適當(dāng)增加芯樣數(shù)量. 鉆芯法測試強(qiáng)度應(yīng)注意的有關(guān)問題鉆芯法測試強(qiáng)度應(yīng)注意的有關(guān)問題 骨料直徑30mm以下時(shí)7075的小直徑芯樣試件得到的混凝土抗壓強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件的混凝土抗壓強(qiáng)度差別不大.l檢測混凝土裂縫深度、內(nèi)部缺陷及進(jìn)行混凝土內(nèi)部的質(zhì)量檢查為目的: 則芯樣的直徑可選擇較小的規(guī)格,且不必考慮芯樣中最大骨料粒徑的限制。 3)芯樣試件的鉆取位置芯樣試件的鉆取位置l應(yīng)選擇在受力較小的部位進(jìn)行芯樣鉆取(如矩形框架柱長向邊一側(cè)壓力較小處,梁的中性軸線或以下的部位等),避免在鉆取芯樣時(shí)對構(gòu)件

18、主筋造成損傷,同時(shí)也應(yīng)避開構(gòu)件中的管線等 l在采用鉆芯修正法時(shí),應(yīng)將位置選擇在回彈測區(qū)及超聲測區(qū)范圍內(nèi)。 4)現(xiàn)場芯樣的鉆取現(xiàn)場芯樣的鉆取o實(shí)驗(yàn)室芯樣試件的制作及芯樣試件的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等各環(huán)節(jié)應(yīng)遵循鉆芯法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(CECS03一1988)的有關(guān)規(guī)定。o預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),考慮到結(jié)構(gòu)的安全問題,一般情況下應(yīng)避免進(jìn)行芯樣的鉆取。 3.超聲法超聲法o超聲法利用混凝土的抗壓強(qiáng)度fCU與超聲波在混凝土中的傳播參數(shù)(聲速、衰減等)之間的關(guān)系檢測混凝土的強(qiáng)度。o超聲波脈沖實(shí)質(zhì)上是超聲檢測儀的高頻電振蕩激勵(lì)壓電晶體發(fā)出的超聲波在介質(zhì)中的傳播(圖7.2.2)。混凝土強(qiáng)度愈高,相應(yīng)超聲波聲速也愈大

19、,經(jīng)試驗(yàn)歸納,這種相關(guān)性可以用反映統(tǒng)計(jì)相關(guān)規(guī)律的非線性數(shù)學(xué)模型來擬合,即通過試驗(yàn)建立混凝土強(qiáng)度與聲速的關(guān)系曲線(fCU-曲線)或經(jīng)驗(yàn)公式。目前常用的相關(guān)關(guān)系表達(dá)式有：超聲檢測系統(tǒng)示意圖測區(qū)及測點(diǎn)布置原則 在現(xiàn)場進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測時(shí),應(yīng)選擇試件澆筑混凝土的側(cè)面為測試面,一般以200mm200mm的面積為一測區(qū)。每一試件上相鄰測區(qū)間距不大于2cm,測試面應(yīng)清潔平整、干燥無缺陷和無飾面層。每個(gè)測區(qū)內(nèi)應(yīng)在相對測試面上對應(yīng)布置三個(gè)測點(diǎn),相對面上對應(yīng)的輻射和接收換能器應(yīng)在同一軸線上。測試時(shí)必須保持換能器與被測混凝土表面良好的耦合,并利用黃油或凡士林等藕合劑,以減少聲能的反射損失 .超聲波法測砼強(qiáng)度測區(qū)聲波

20、傳播速度:超聲波法測砼強(qiáng)度 當(dāng)在混凝土試件的澆注頂面或底面測試時(shí),聲速值應(yīng)作修正: 4.超聲回彈綜合法超聲回彈綜合法 超聲回彈綜合法是指采用超聲檢測儀和回彈儀,在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的同一測區(qū)分別測量超聲聲時(shí)和回彈值,再利用已建立的測強(qiáng)公式,推算該測區(qū)混凝土強(qiáng)度的方法。與單一的回彈法或超聲法相比,超聲回彈綜合法具有以下優(yōu)點(diǎn) : 超聲回彈綜合法的優(yōu)點(diǎn)混凝土的齡期和含水率對回彈值和聲速都有影響。混凝土含水率大,超聲波的聲速偏高,而回彈值偏低;混凝土的齡期長,回彈值因混凝土表面碳化深度增加而增加,但超聲波的聲速隨齡期增加的幅度有限。兩者結(jié)合的綜合法可以減少混凝土齡期和含水率的影響。回彈法通過混凝土表層的

21、彈性和硬度反映混凝土的強(qiáng)度,超聲法通過整個(gè)截面的彈性特性反映混凝土的強(qiáng)度?；貜椃y試低強(qiáng)度混凝土?xí)r,由于彈擊可能產(chǎn)生較大的塑性變形,影響測試精度,而超聲波的聲速隨混凝土強(qiáng)度增長到一定程度后,增長速度下降,因此,超聲法對較高強(qiáng)度的混凝土不敏感。采用超聲回彈綜合法,可以內(nèi)外結(jié)合,相互彌補(bǔ)各自不足,較全面的反映了混凝土的實(shí)際質(zhì)量。超聲回彈綜合法 采用超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度的步驟與回彈法和超聲法相同,在選定的測區(qū)內(nèi)分別進(jìn)行超聲測試和回彈測試,得到聲速值和回彈值。按照超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程(CECS02:1988),采用式(7.2.20)和式(7.2.21)計(jì)算混凝土的強(qiáng)度 :超聲回

22、彈綜合法o按照規(guī)定,得到每一個(gè)測區(qū)的混凝土強(qiáng)度換算值后,就可以根據(jù)相應(yīng)的評定規(guī)則推定混凝土的強(qiáng)度性能。o應(yīng)當(dāng)指出,與單一的回彈法或超聲法相比,超聲回彈綜合法可以在一定程度上提高測試精 度,但同時(shí)也增加了檢測工作量。特別是與單一的回彈法相比,超聲回彈綜合法不再具有簡便快速的優(yōu)勢。5.后裝拔出法后裝拔出法 后裝拔出法是用一金屬錨固件預(yù)埋入未硬化的混凝土澆筑構(gòu)件內(nèi),或在已硬化的混凝土構(gòu)件上鉆孔埋入一膨脹螺栓,然后測試錨固件或膨脹螺栓被拔出時(shí)的拉力,由被拔出的錐臺(tái)形混凝土塊的投影面積,確定混凝土的拔出強(qiáng)度,并由此推算混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度,也是一種半破損試驗(yàn)的檢測方法 后裝拔出法后裝拔出法 在澆筑混凝

23、土?xí)r預(yù)埋錨固件的方法,稱為預(yù)埋法,或稱LOK試驗(yàn)。在混凝土硬化后再鉆孔埋入膨脹螺栓作為錨固件的方法,稱為后裝法,或稱CAPO試驗(yàn)。預(yù)埋法用于確定混凝土的停止養(yǎng)護(hù)、拆模時(shí)間及施加后張法預(yù)應(yīng)力的時(shí)間,按事先計(jì)劃要求布置測點(diǎn).后裝法則較多用于已建結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的現(xiàn)場檢測,檢測混凝土的質(zhì)量和判斷硬化混凝土的現(xiàn)有實(shí)際強(qiáng)度。后裝拔出法錨固件膨脹螺栓示意圖 拔出法試驗(yàn)用的錨固件膨脹螺栓如圖7.2.3所示。其中預(yù)埋的錨固件拉桿可以是可拆卸式的,也可以是整體式的 .1-承力環(huán) 2-可卸式拉桿 3-錨頭 4-斷裂線 5-整體錨固件 6-承力架 7-后裝錨固件 8-后裝鉆孔后裝拔出法后裝拔出法o拔出法試驗(yàn)的加載裝置

24、是一專用的手動(dòng)油壓拉拔儀。整個(gè)加載裝置支承在承力環(huán)或三點(diǎn)支承的承力架上,油缸進(jìn)油時(shí)對拔出桿均勻施加拉力,加載速度控制在0.51KN/s,在油壓表或荷載傳感器上指示拔力。o單個(gè)構(gòu)件檢測時(shí),至少進(jìn)行三點(diǎn)拔出試驗(yàn)。當(dāng)最大拔出力或最小拔出力與中間值之差大于5%時(shí),在拔出力測試值的最低點(diǎn)處附近再加測兩點(diǎn)。對同批構(gòu)件按批抽樣檢測時(shí),構(gòu)件抽樣數(shù)應(yīng)不少于同批構(gòu)件的30%,且不少于10件,每個(gè)構(gòu)件不應(yīng)少于三個(gè)測點(diǎn)。o在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上的測點(diǎn),宜布置在混凝土澆筑方向的側(cè)面,應(yīng)分布在外荷載或預(yù)應(yīng)力鋼筋壓力引起應(yīng)力最小的部位。測點(diǎn)分布均勻并應(yīng)避開鋼筋和預(yù)埋件。測點(diǎn)間距應(yīng)大于10h ,測點(diǎn)距離試件端部應(yīng)大于4h(h為錨固件

25、的錨固深度) 后裝拔出法后裝拔出法 采用拔出法作為混凝土強(qiáng)度的推定依據(jù)時(shí), 按已經(jīng)建立的拔出力與立方體抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系曲線,由拔出力確定混凝土的抗壓強(qiáng)度。目前國內(nèi)拔出法的測強(qiáng)曲線一般都采用一元回歸直線方程:7.2.3混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量與缺陷混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量與缺陷o混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量與缺陷的檢測可分為蜂窩、麻面、孔洞、夾渣、露筋、裂縫、疏松區(qū)和不同時(shí)間澆筑的混凝土結(jié)合面質(zhì)量等項(xiàng)目。對于一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破損及缺陷可通過目測、敲擊、卡尺及放大鏡等進(jìn)行測量。o對裂縫、內(nèi)部空洞缺陷和表層損傷,可采用超聲法、沖擊反射法等非破損檢測方法,必要時(shí)采用局部破損的方法對非破損的檢測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證 .1.裂縫檢

26、測裂縫檢測 混凝土構(gòu)件裂縫的檢測,首先要根據(jù)裂縫在結(jié)構(gòu)中的部位及走向,對裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行判斷與分析;其次對裂縫的形狀及幾何尺寸應(yīng)進(jìn)行量測 .(1)淺裂縫檢測淺裂縫檢測(開裂深度500mm)o平測法或斜測法進(jìn)行檢測。平測法適用于結(jié)構(gòu)的裂縫部位只有一個(gè)可測表面的情況。如圖7.2.4所示。淺裂縫深度計(jì)算淺裂縫深度計(jì)算 將儀器的發(fā)射換能器(簡稱T換能器)和接收換能器(簡稱R換能器)對稱布置在裂縫兩側(cè),其距離為L ,超聲波傳播所需時(shí)間為tc。再將換能器以相同距離L平置在完好的混凝土表面,測得傳播時(shí)間為t,則裂縫的深度dc可按式(7.2.23)進(jìn)行計(jì)算:斜測法淺裂縫 斜測法淺裂縫 當(dāng)兩換能器連線通過裂縫

27、時(shí),則接收信號(hào)的波幅和頻率明顯降低。對比各測點(diǎn)信號(hào),根據(jù)波幅和頻率的突變，可以判定裂縫的深度及是否在平面方向貫通。 采用平測法或斜測法檢測時(shí), 1、裂縫中不應(yīng)有積水或泥漿。2、有主鋼筋穿過裂縫且與兩換能器連線大致平行時(shí), 兩換能器連線與鋼筋軸線至少相距1.5倍的裂縫預(yù)計(jì)深度,以減少量測誤差。(2)深裂縫檢測深裂縫檢測(深度500mm) 大體積混凝土.采用平測法和斜測法有困難時(shí),可采用鉆孔探測,見圖7.2.6所示。深裂縫檢測深裂縫檢測 在兩側(cè)鉆兩孔,孔距宜為2000mm。測試前向測孔內(nèi)灌注清水，作為耦合介質(zhì)，將發(fā)射和接收換能器分別置入裂縫兩側(cè)的對應(yīng)孔中,以相同高程等距自上向下同步移動(dòng),在不同的深

28、度上進(jìn)行對測,逐點(diǎn)讀取聲時(shí)和波幅數(shù)據(jù)。繪制換能器的深度和對應(yīng)波幅值的d-A坐標(biāo)圖(圖7.2.7)。波幅值隨換能器下降的深度逐漸增大,當(dāng)波幅達(dá)到最大并基本穩(wěn)定的對應(yīng)深度,便是裂縫深度dc。深裂縫檢測深裂縫檢測鉆孔探測方法還可用于混凝土鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測。利用換能器沿預(yù)埋于樁內(nèi)的管道作對穿式檢測,由于超聲傳播介質(zhì)的不連續(xù)使聲學(xué)參數(shù)(聲時(shí)、波幅)產(chǎn)生突變,借以可判斷樁的混凝土灌注質(zhì)量,檢測混凝土的孔洞、蜂窩、疏松不密實(shí)和樁內(nèi)泥沙或礫石夾層,以及可能出現(xiàn)的斷樁部位.。測試時(shí),可在混凝土裂縫測孔的一側(cè)另鉆一個(gè)深度較淺的比較孔(圖7.2.6),測試同樣測距下無縫混凝土的聲學(xué)參數(shù),與裂縫部位的混凝土對比,

29、進(jìn)行判別。2.內(nèi)部缺陷的檢測內(nèi)部缺陷的檢測 超聲檢測混凝土內(nèi)部的不密實(shí)區(qū)域或空洞是根據(jù)各測點(diǎn)的聲時(shí)(或聲速)、波幅或頻率值的相對變化,確定異常測點(diǎn)的坐標(biāo)位置,從而判定缺陷的范圍。當(dāng)結(jié)構(gòu)具有兩互相平行的測面時(shí)可采用對測法.在測區(qū)的兩對相互平行的測試面上,分別畫間距為200300mm的網(wǎng)格,確定測點(diǎn)的位置(圖7.2.8)。 內(nèi)部缺陷的檢測內(nèi)部缺陷的檢測 對于只有一對相互平行的側(cè)面時(shí)可采用斜測法。即在測區(qū)的兩個(gè)相互平行的測試面上,分別畫出交叉測試的兩組測點(diǎn)位置(圖7.2.9)。內(nèi)部缺陷的檢測內(nèi)部缺陷的檢測 當(dāng)結(jié)構(gòu)測試距離較大時(shí),可在測區(qū)的適當(dāng)部位鉆出平行于結(jié)構(gòu)側(cè)面的孔洞,直徑為4550mm,其深度視

30、測試需要而定。換能器測點(diǎn)布置如圖7.2.10所示。內(nèi)部缺陷的檢測內(nèi)部缺陷的檢測 測試時(shí),記錄每一測點(diǎn)的聲時(shí)、波幅、頻率和測距,當(dāng)某些測點(diǎn)出現(xiàn)聲時(shí)延長,聲能被吸收和散射,波幅降低,高頻部分明顯衰減的異常情況時(shí),通過對比同條件混凝土的聲學(xué)參數(shù),可確定混凝土內(nèi)部存在的不密實(shí)區(qū)域和空洞范圍 .內(nèi)部缺陷的檢測內(nèi)部缺陷的檢測 當(dāng)被測部位混凝土只有一對可供測試的表面時(shí)(圖7.2.11),可按下式計(jì)算空洞尺寸:3.表層損傷的檢測表層損傷的檢測 混凝土結(jié)構(gòu)受火災(zāi)、凍害和化學(xué)侵蝕等引起混凝土表面損傷,其損傷的厚度也可以采用表面平測法進(jìn)行檢測。檢測時(shí),換能器測點(diǎn)布置如圖7.2.12所示。 表層損傷的檢測表層損傷的檢

31、測 發(fā)射換能器A點(diǎn)耦合后保持不動(dòng),接收換能器依次藕合安置在B1,B2, B3, 距離100mm。測讀響應(yīng)的聲時(shí)值t1,t2,t3,及兩換能器之間的距離L1,L2,L3,每一測區(qū)內(nèi)5個(gè)測點(diǎn)。按各點(diǎn)聲時(shí)值及測距繪制損傷層檢測時(shí)一距坐標(biāo)圖(圖7.2.13)。由于混凝土損傷后使聲波傳播速度變化,因此在時(shí)一距坐標(biāo)圖上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn),并由此可分別求得聲波在損傷混凝土與密實(shí)混凝土中的傳播速度損傷表層混凝土的聲速：未損傷混凝土的聲速 :表層損傷層厚度的計(jì)算損傷表層混凝土的聲速：未損傷混凝土的聲速 : 自學(xué)內(nèi)容 7.2.4尺寸偏差尺寸偏差7.2.5變形與損傷變形與損傷 7.2.6鋼筋檢測鋼筋檢測 檢測內(nèi)容:l 鋼筋

32、的配置、鋼筋的材質(zhì)和鋼筋的銹蝕。l 有相應(yīng)檢測要求時(shí),可對鋼筋的錨固與搭接、框架節(jié)點(diǎn)、柱加密區(qū)箍筋和框架柱與墻體的拉結(jié)筋進(jìn)行檢測。(1)鋼筋配置的檢測鋼筋配置的檢測 對已建混凝土結(jié)構(gòu)作施工質(zhì)量診斷及可靠性鑒定時(shí),要求確定鋼筋位置、布筋情況、正確測量混凝土保護(hù)層厚度和估測鋼筋的直徑。當(dāng)采用鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度時(shí),須作鋼筋位置的檢測以避開鋼筋 鋼筋配置的檢測: 鋼筋位置、保護(hù)層厚度、直徑、數(shù)量等項(xiàng)目。 鋼筋位置、保護(hù)層厚度和鋼筋數(shù)量,宜采用非破損的雷達(dá)法或電磁感應(yīng)法進(jìn)行檢測,必要時(shí)可鑿開混凝土進(jìn)行鋼筋直徑或保護(hù)層厚度的驗(yàn)證 .鋼筋位置測試儀的工作原理o混凝土是帶弱磁性的材料而結(jié)構(gòu)內(nèi)配置的鋼筋是帶有

33、強(qiáng)磁性的?；炷林性瓉硎蔷鶆虼艌?當(dāng)配置鋼筋后,就會(huì)使磁力線集中于沿鋼筋的方向。檢測時(shí),當(dāng)鋼筋測試儀的探頭接觸結(jié)構(gòu)混凝土表面,探頭中的線圈通過交流電時(shí),在線圈周圍產(chǎn)生交流磁場。該磁場中由于有鋼筋存在,線圈電壓和感應(yīng)電流強(qiáng)度發(fā)生變化,同時(shí)由于鋼筋的影響,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的相位與原來交流電的相位產(chǎn)生偏移。該變化值是鋼筋與探頭的距離和鋼筋直徑的函數(shù)。鋼筋愈近探頭,鋼筋直徑愈大時(shí),感應(yīng)強(qiáng)度愈大,相位差也愈大。o電磁感應(yīng)法檢測,比較適用于配筋稀疏與混凝土表面距離較近(即保護(hù)層不太大)的鋼筋檢測,鋼筋布置在同一平面或不同平面內(nèi)距離較大時(shí),可取得較滿意效果。(2)鋼筋材質(zhì)檢測鋼筋材質(zhì)檢測 埋置在混凝土中的鋼筋

34、,目前不能用非破損檢測方法來測定材料性能,也不能從構(gòu)件的外觀形態(tài)來推斷,應(yīng)注意收集分析原始資料(包括原產(chǎn)品合格證及修建時(shí)現(xiàn)場抽樣試驗(yàn)記錄等)。當(dāng)原始資料能充分證明所使用的鋼筋力學(xué)性能及化學(xué)成分合格時(shí),方可據(jù)此作出處理意見。當(dāng)無原始資料或原始資料不足時(shí),則需在構(gòu)件內(nèi)截取試樣試驗(yàn)。取樣應(yīng)特別注意盡量在受力較小的部位或具有代表性的次要構(gòu)件上截取試樣,必要時(shí)采取臨時(shí)支護(hù)措施,取樣完畢立即按原樣修復(fù)。對鋼筋取樣所作的力學(xué)性能試驗(yàn)、化學(xué)分析結(jié)果或搜集到的修建時(shí)所作的檢驗(yàn)記錄,均以現(xiàn)行建筑用鋼筋國家標(biāo)準(zhǔn)所列指標(biāo)作為評定是否合格的依據(jù). (3)鋼筋銹蝕的檢測鋼筋銹蝕的檢測 鋼筋銹蝕過程: 水泥在水化過程中生成

35、大量氫氧化鈣、氫氧化鉀和氫氧化鈉,使硬化水泥的pH達(dá)到1213的強(qiáng)堿性狀態(tài),其中氫氧化鈣為主要成分。此時(shí),混凝土中的水泥石對鋼筋有一定的保護(hù)作用,使鋼筋處于堿性純化狀態(tài)。由于混凝土長期暴露于空氣中,混凝土表面受到空氣中二氧化碳的作用會(huì)逐漸形成碳酸鈣,使水泥石的堿度降低。這個(gè)過程稱為混凝土的碳化,也叫中性化或老化?；炷撂蓟疃冗_(dá)到鋼筋表面時(shí),水泥石失去對鋼筋的保護(hù)作用。鋼筋銹蝕 受有害氣體和液體介質(zhì)侵蝕以及處在潮濕環(huán)境中的鋼筋才會(huì)銹蝕。銹蝕發(fā)展到一定程度,由于銹皮體積膨脹,混凝土表面出現(xiàn)沿鋼筋(主要是主筋)方向的縱向裂縫?？v向裂縫出現(xiàn)后,鋼筋即與外界接觸而銹蝕迅速發(fā)展。 檢測鋼筋銹蝕的原理 鋼

36、筋因銹蝕時(shí)表面有腐蝕電流存在,使電位發(fā)生變化。檢測時(shí)采用有銅一硫酸銅作為參考電極的半電池探頭的鋼筋銹蝕測量儀,用半電池電位法測量鋼筋表面與探頭之間的電位差,利用鋼筋銹蝕程度與測量電位間建立的一定關(guān)系,由電位高低變化的規(guī)律,可判斷鋼筋銹蝕的可能性及其銹蝕程度。表7.2.5為鋼筋銹蝕狀況的判別標(biāo)準(zhǔn)。鋼筋銹蝕程度與電位的關(guān)系銹蝕鋼筋強(qiáng)度折算方法o鋼筋銹蝕可導(dǎo)致斷面削弱,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載能力驗(yàn)算時(shí)應(yīng)予以考慮。 一般的折算方法是用銹蝕后的鋼筋面積乘以原材料強(qiáng)度作為鋼筋所能承擔(dān)的極限拉(壓)力,然后按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載力。測量銹蝕鋼筋的斷面積常用稱重法或用卡尺量取銹蝕最嚴(yán)重處的鋼筋直徑。o主筋達(dá)到中

37、度銹蝕后,結(jié)構(gòu)表面混凝土將出現(xiàn)沿主筋方向的裂縫,嚴(yán)重時(shí)混凝土保護(hù)層剝落。當(dāng)構(gòu)件主筋銹蝕后,除了使鋼筋面積削弱外還使鋼筋與混凝土協(xié)調(diào)工作性能降低,銹坑引起的應(yīng)力集中和缺口效應(yīng)將導(dǎo)致鋼筋的屈服強(qiáng)度和構(gòu)件的承載能力降低 .7.4鋼結(jié)構(gòu)的檢測7.4.1鋼材外觀質(zhì)量檢測l鋼材的裂紋:觀察法和滲透法.l桿件的彎曲變形和板件凹凸變形用觀察和尺量l螺栓和鉚釘?shù)乃蓜?dòng)或斷裂用觀察和錘擊l銹蝕：按標(biāo)準(zhǔn)確定銹蝕等級(jí)，D級(jí)銹蝕量測鋼板厚度。l撓度、傾斜、位移和沉降：經(jīng)緯儀、激光定位儀、三軸定位或吊錘的方法檢測。不均勻沉降用水準(zhǔn)儀7.4鋼結(jié)構(gòu)的檢測7.4.2 尺寸偏差檢測l尺寸量測：抽樣構(gòu)件的全部尺寸，每個(gè)尺寸量測三次，取平均值為代表值l尺寸偏差：以設(shè)計(jì)圖紙為基準(zhǔn)計(jì)算按鋼結(jié)構(gòu)工程施工