土木工程測試技術(shù)

1、土木工程測試技術(shù)土木工程測試技術(shù)主講教師：趙望達(dá)主講教師：趙望達(dá)電話mail:第一章 概述1.1 課程相關(guān)的學(xué)科及前期知識 （1）課程涉及的學(xué)科 土木工程 機(jī)械工程 信息學(xué)科：自動化、電子工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、電路與系統(tǒng)（信號處理)。（2）課程的數(shù)學(xué)與信息技術(shù)基礎(chǔ) 1、統(tǒng)計(jì)分析理論：回歸分析、關(guān)聯(lián)分析、 支持向量機(jī)（SVM） 2、灰色系統(tǒng)理論 3、小波分析：故障診斷、圖像識別和重構(gòu) 4、 模糊數(shù)學(xué) 5、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：BP、RBF、CMAC 6、遺傳算法：免疫遺傳算法 7、軟測量技術(shù) 8、數(shù)據(jù)融合（信息融合）1.2 課程主要內(nèi)容及核心知識點(diǎn)1、傳感器技術(shù)基礎(chǔ)及智能傳感

2、器 傳統(tǒng)傳感器、智能傳感器、新型傳感器 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2、土木工程無損檢測測試方法 回彈法、超聲檢測法、鉆心法、拔出法3、土木工程實(shí)用測試方法及應(yīng)用 混凝土測溫、應(yīng)變測量及應(yīng)用、超聲波測試原理及智能超聲檢測儀開發(fā)技術(shù) 4、先進(jìn)測試數(shù)據(jù)處理方法 測試數(shù)據(jù)誤差處理、回歸分析；先進(jìn)測試數(shù)據(jù)處理方法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等1.3無損檢測技術(shù)在土木工程測試診斷中的應(yīng)用 1.3.1 結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測技術(shù)的形成及發(fā)展 早在上世紀(jì)30年代，人們開始探索和研究混凝土無損檢測技術(shù)，英國R.Jones于1949年成功運(yùn)用超聲脈沖技術(shù)來檢測混凝土。 1.3.2 結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測技術(shù)的工程應(yīng)用（1）測試體系： 1）宏

3、觀力學(xué)性能及其他宏觀性能測試技術(shù); 2）細(xì)觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析技術(shù); 3）微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析技術(shù)。（2）適用范圍： 1）結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的檢測；混凝土強(qiáng)度的檢測的基本定義：不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母拍?，設(shè)計(jì)規(guī)范 2）結(jié)構(gòu)混凝土缺陷的檢測；混凝土缺陷的檢測的基本定義：三個層次微觀、細(xì)觀和宏觀 3）混凝土其他性能檢測。1.3.3 結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測方法的分類和特點(diǎn)（1）強(qiáng)度的無損檢測方法 半破損、非破損和綜合法1）半破損檢測：撥出法、鉆芯法2）非破損檢測（無損檢測）：超聲法、聲表面波、射線法等。1934年，提出金屬脈沖聲波探傷；1949，英國的R.Jones,中國，楊叔子院士，鋼絲繩探傷，纜索探傷(中國索道）。電渦

4、流檢測：大型發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的探傷：飛機(jī)、汽車、電站設(shè)備（株洲608所）非金屬探傷：混凝土、木材：NM系列超聲檢測分析儀北京市政工程研究院康科瑞公司Koncrete東方振動噪聲研究所-應(yīng)懷僬（INV）英雄卡泰（2） 缺陷的無損檢測方法 1）超聲脈沖法 2）脈沖回波法 3）雷達(dá)掃描法 4）紅外熱譜法 5）聲發(fā)射技術(shù)（3） 針對其他性能的無損檢測方法 1）共振法 2）敲擊法 3）磁測法 4）電測法 5）微波吸收法 6）中子散射法1.3.4 結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測的研究動向（1）儀器：智能化（2）傳感器：多樣化（3） 檢測系統(tǒng)：專用化、小型化、一體化、集約化（4） 無損檢測結(jié)果評定： 1）按國家標(biāo)準(zhǔn)GB

5、J107-87（試件、試塊）； 2）以統(tǒng)計(jì)方法為基礎(chǔ)的抽樣評定法則。（5） 缺陷檢測判斷 1）概率法判據(jù) 2）PSD判據(jù)（斜率與差值乘積） 湖南大學(xué)吳慧敏教授提出 3）NFP判據(jù)（多因素概率法） 4）多因素模糊綜合判據(jù)1.3.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在土木工程中應(yīng)用（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在土木工程中應(yīng)用的可行性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)： 1）分布式存儲信息：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和連接權(quán) 2）自適應(yīng)性：自學(xué)習(xí)、自組織、泛化和訓(xùn)練 3）并行性：每一神經(jīng)元獨(dú)立，各神經(jīng)元并行 處理 4）聯(lián)想記憶功能 5）自動提取特征參數(shù) 6）魯棒性（容錯性）土木工程應(yīng)用可行性分析：土木工程應(yīng)用可行性分析： 1）專家系統(tǒng)成為工程設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)中必

6、不可少的工具,但專系統(tǒng)存在一些缺陷,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的上述特點(diǎn)正好可階級解決這些問題; 2）在損傷診斷中通過損傷模式匹配和特征參數(shù)的自動提取來成立復(fù)雜的非線性、不確定性問題。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域 1）結(jié)構(gòu)分析與初步設(shè)計(jì)； 2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)； 3）結(jié)構(gòu)損傷檢測和診斷； 4）結(jié)構(gòu)控制； 5）科學(xué)決策； 6）結(jié)構(gòu)材料與本構(gòu)關(guān)系； 7）回歸分析。1.4 課程知識應(yīng)用領(lǐng)域（1）航空航天：飛機(jī)、航天器材的測試（2）土木工程：測橋、測樁、混凝土測試、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能測試（3）機(jī)械工程：漣鋼軋機(jī)振動測試（四連錕軋機(jī)）、三一重工混凝土泵輸送機(jī)械臂應(yīng)力應(yīng)變、加速度、位移等的測試（4）工業(yè)自動化測試：大型測試網(wǎng)絡(luò)，基于

7、工業(yè)以太網(wǎng) Ethernet先進(jìn)測試技術(shù)，DCS，F(xiàn)CS，測控一體化。1.5 課程在土木工程中的地位（1）土木工程防災(zāi)與安全學(xué)科群的概念 以防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程學(xué)科為核心二級學(xué)科，此外還包括邊緣交叉學(xué)科消防工程二級學(xué)科以及橋梁與隧道工程、結(jié)構(gòu)工程和巖土工程等土木工程領(lǐng)域傳統(tǒng)的優(yōu)勢學(xué)科的安全與防災(zāi)研究方向。（2）課程由來及發(fā)展 結(jié)構(gòu)損傷測試技術(shù)（碩士）結(jié)構(gòu)損傷測試與診斷（博士）土木工程測試技術(shù)（大土木工程專業(yè)）。1998年防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程碩士點(diǎn)成立以來，一直是該專業(yè)的學(xué)位課程，包括其后設(shè)立的消防工程專業(yè)所有碩士、博士以及工程碩士的培養(yǎng)方案都列入了該課程。（3）課程建設(shè)的目標(biāo) 針對大土木工

8、程專業(yè)，今年新修訂的研究生培養(yǎng)方案即是按此目標(biāo)實(shí)行。（4）教材編寫規(guī)劃參考教材歷史：【1】吳慧敏編.結(jié)構(gòu)混凝土現(xiàn)場檢測新技術(shù)-混凝土非破損檢測第二版，湖南大學(xué)出版社，1998【2】新編混凝土無損檢測技術(shù)編寫組.新編混凝土無損檢測技術(shù)（應(yīng)用新規(guī)范），中國環(huán)境工業(yè)出版社，2002【3】姜紹飛.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與損傷檢測.科學(xué)出版,2002【4】劉君華.智能傳感器系統(tǒng).西安電子科技大學(xué)出版社, 1999 1.6 課程章節(jié)第一章 綜述第二章 測試技術(shù)傳感器基礎(chǔ)第三章 土木工程無損檢測測試方法及儀器設(shè)備 第四章 結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的測試方法第五章 混凝土缺陷的超聲脈沖探傷及聲發(fā)射診斷第六章 混凝土測溫

9、技術(shù) 第七章 應(yīng)變測量及應(yīng)用 第八章 超聲波測試原理及智能超聲儀開發(fā)技術(shù)第九章 結(jié)構(gòu)損傷測試的數(shù)據(jù)處理方法第十章 結(jié)構(gòu)損傷測試實(shí)例 第二章 智能傳感器技術(shù)基礎(chǔ) 2.1傳感器的基本原理 2.2智能傳感器的特性 2.3土木工程測試傳感器應(yīng)用 2.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 第二章 智能傳感器技術(shù)基礎(chǔ) 2.1傳感器的基本原理 2.1.1 傳感器的定義 國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器的定義包含了下面四個方面的含意1：（1）傳感器是測量裝置，能完成信號獲取任務(wù)；（2）它的輸入量是某一被測量，可能是

10、物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；（3）它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量；（4）輸出輸入有對應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確度。 2.1.2傳感器的結(jié)構(gòu) （1）敏感元件：指傳感器中能直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的部件；（2）傳感元件：指傳感器中能將敏感元件輸出轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部件；（3）轉(zhuǎn)換電路：指由于傳感器輸出信號一般都很微弱，需要有信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或轉(zhuǎn)換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式，這一部件般稱為測量轉(zhuǎn)換電路。 2.1.3 傳感器的應(yīng)用模式人們通常把傳感器的應(yīng)用劃分為三種系統(tǒng)類型

11、，分別是測量系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 2.2 智能傳感器的特性 2.2.1 智能傳感器概述 美國宇航局Langleg研究中心的Breckenridgc和Husson等人認(rèn)為智能傳感器需要具備下列條件4：1）由傳感器本身消除異常值和例外值，提供比傳統(tǒng)傳感器更全面、更真實(shí)的信息；2）具有信號處理（例如包括溫度補(bǔ)償、線性化等）功能；3）隨機(jī)整定和自適應(yīng)；4）具有一定程度的存儲、識別和自診斷功能；5）內(nèi)含特定算法并可根據(jù)需要改變。智能傳感器的主要特征就是敏感技術(shù)和信息處理技術(shù)的結(jié)合。 智能傳感器是一個或多個敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。 智能傳感器的特點(diǎn)智

12、能傳感器的特點(diǎn) ：（1）使用簡單 （2）易于維護(hù) （3）精確 （4）適應(yīng)性智能傳感器的應(yīng)用價值智能傳感器的應(yīng)用價值 ：（1）使應(yīng)用設(shè)計(jì)更簡單。 （2）使應(yīng)用成本更低。 （3）通過使用傳感的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口，傳感器工廠（含敏感元件）可以將精力集中在傳感器側(cè)的品質(zhì)保障方面，不用向從前須為客戶提供大量的輔助設(shè)計(jì)。任何滿足此接口協(xié)議的傳感器都可以迅速地進(jìn)入到客戶的設(shè)計(jì)中。（4）客戶可以采用平臺技術(shù)，進(jìn)行跨行業(yè)應(yīng)用。 （5）搭建復(fù)合傳感。基于通用的接口規(guī)范，傳感器工廠或應(yīng)用商可以輕易地完成新型的復(fù)合傳感器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用。（6）通用的數(shù)據(jù)接口允許第三方客戶開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的支持設(shè)備，幫助客戶或傳感器工廠完成新產(chǎn)品的

13、設(shè)計(jì)。 2.3 土木工程測試傳感器應(yīng)用 2.3.1 傳感器的（應(yīng)用）分類。傳感器的（應(yīng)用）分類。（詳見書中表2-1 傳感器的應(yīng)用分類） 2.3.2 傳感器的（應(yīng)用）特性傳感器的（應(yīng)用）特性 。 當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時（如溫度、壓力等溫度、壓力等），這一關(guān)系稱為靜態(tài)特性；當(dāng)輸入量隨時間較快地變化時，這一關(guān)系稱為動態(tài)特性。 靜態(tài)特性靜態(tài)特性（可用y=f（x）函數(shù)式表示）技術(shù)指標(biāo) ：（1）線性度。（2）遲滯。（3）重復(fù)性。（4）靈敏度與靈敏度誤差。（5）分辨力與閾值。（6）穩(wěn)定性。（7）溫度穩(wěn)定性。（8）抗干擾穩(wěn)定性。（9）靜態(tài)誤差。（10）精確度。 動態(tài)特性動態(tài)特性(可用時域法y(t)=f(

14、x(t)函數(shù)式或頻域法y(jw)=f(x(jw)表示)技術(shù)指標(biāo) ：（1）數(shù)學(xué)模型與傳遞函數(shù) 。（2）動態(tài)響應(yīng)（正弦和階躍）。 6.4.2傳感器的（應(yīng)用）選型（1）與測量條件有關(guān)的因素（2）與傳感器有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)（3）與使用環(huán)境條件有關(guān)的因素（4）與購買和維修有關(guān)的因素 2.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2.4.1 ZigBee無線通信協(xié)議包括MAC層、路由、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等，其完整框圖如下： 2.4.2 無線傳感器的優(yōu)點(diǎn) （1）抗干擾能力強(qiáng)； （2）安裝使用方便； （3）超低功耗； （4）超強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力，完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，可按應(yīng)用定制產(chǎn)品 2.4.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成概述 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)

15、關(guān)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、計(jì)算機(jī)采集處理軟件等組成。 2.4.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 分類： 外接傳感器；內(nèi)置傳感器；無線加速度節(jié)點(diǎn)；無線應(yīng)變節(jié)點(diǎn)；無線溫度、濕度節(jié)點(diǎn) 原理框圖 2.4.5無線基站（網(wǎng)關(guān)） 接收傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，輸入計(jì)算機(jī)分析存儲；USB，以太網(wǎng)口，串口標(biāo)準(zhǔn)接口；INTERNET，GPRS/CDMA等遠(yuǎn)程傳輸；GPS絕對時間同步；多個基站同時使用，擴(kuò)展帶寬。 2.4.6無線傳感器節(jié)點(diǎn)采集控制軟件 （1）界面友好的WINDOWS采集控制軟件； （2） 同時支持各種類型傳感器節(jié)點(diǎn)； （3）節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示，分析和存儲；UFF，CSV或其他通用文件格式輸出； （4） LABVIEW接口

16、； （5）校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等信息寫入傳感器節(jié)點(diǎn)； （6）通訊質(zhì)量，電池能量監(jiān)測； （7）無線節(jié)點(diǎn)內(nèi)部程序升級； （8）節(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)高速下載。 2.4.7無線傳感器在土木工程測試領(lǐng)域的應(yīng)用 （1）橋梁建筑物模態(tài)振動，應(yīng)變，位移，溫度測量； （2）結(jié)構(gòu)靜態(tài)應(yīng)變，位移測量； （3）振動常規(guī)測量（飛機(jī)落振，汽車摩托車路面實(shí)驗(yàn)，包裝跌落實(shí)驗(yàn)，火炮旋轉(zhuǎn)震動測量，車輛舒適度測量）； （4）旋轉(zhuǎn)機(jī)械扭距，應(yīng)變測量； （5）混泥土澆灌溫度監(jiān)測；（6）航空發(fā)動機(jī)溫度，扭矩，應(yīng)變測量；（7）地震監(jiān)測；（8）建筑物結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測；（9）工業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測；（10）糧倉溫度濕度監(jiān)測；（11）電力傳輸線溫度監(jiān)測；（12）石油管道

17、監(jiān)測；（13）運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)等等。 3.1 回彈法 3.2 超聲檢測法 3.3 鉆心法 3.4 拔出法第3章 土木工程無損檢測測試方法及儀器設(shè)備第3章 混凝土測試方法3.1 回彈法3.1.1 概述自從1948年瑞士施米特發(fā)明回彈儀，以及蘇黎世材料試驗(yàn)所發(fā)表報告以來，回彈法的應(yīng)用已有40多年的歷史。雖然在這40年中其它無損檢測方法不斷出現(xiàn)，但由于回彈法儀器構(gòu)造簡單、操作簡便、測試值在一定條件下與混凝土強(qiáng)度有較好的相關(guān)性、測試費(fèi)用低廉等特點(diǎn)，至今它仍未失去現(xiàn)場應(yīng)用的優(yōu)越性，被國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)為混凝土無損檢測的基本方法之一。 （1）原理 3.1.2 檢測原理及特點(diǎn)由于混凝土的抗壓強(qiáng)度與其表面硬度之間存在某種

18、相關(guān)關(guān)系，而回彈儀的彈擊錘被一定的彈力打擊在混凝土表面上，其回彈高度（通過回彈儀讀得回彈值）與混凝土表面硬度成一定的比例關(guān)系。因此以回彈值反映混凝土表面硬度，根據(jù)表面硬度則可推求混凝土的抗壓強(qiáng)度。 （2）特點(diǎn)用回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度，雖然檢測精度不高，但是設(shè)備簡單、操作方便、測試迅速，以及檢測費(fèi)用低廉，且不破壞混凝土的正常使用，故在現(xiàn)場直接測定中使用較多。（1）類型A、回彈儀機(jī)芯主要零件的裝配尺寸，包括彈擊拉簧的工作長度、彈擊錘的沖擊長度以及彈擊錘的起跳位置等。B、主要零件的質(zhì)量，包括拉簧剛度、彈擊桿前端的球面半徑、指針長度和摩擦力、影響彈擊錘起跳的有關(guān)零件。C、機(jī)芯裝配質(zhì)量，如調(diào)零螺釘、固

19、定彈擊拉簧和機(jī)芯同軸度等。 3.1.3 回彈儀測量回彈值使用的儀器為回彈儀?；貜梼x的質(zhì)量及其穩(wěn)定性是保證回彈法檢測精度的技術(shù)關(guān)鍵。（2）影響檢測性能的因素采用回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度，首先要滿足技術(shù)規(guī)程中所規(guī)定的條件，同時必須注意回彈法使用的前提是要求被檢測的混凝土內(nèi)外質(zhì)量基本一致，被檢測構(gòu)件表面光潔、平整、干燥。（1）數(shù)據(jù)采集（2）強(qiáng)度計(jì)算 3.1.4檢測方法（3）異常數(shù)據(jù)分析1）工程資料 2）測區(qū)回彈值3）碳化深度 1） 回彈值計(jì)算2）回彈值修正3） 碳化深度計(jì)算4）測強(qiáng)曲線應(yīng)用（4）強(qiáng)度推定 混凝土超聲檢測是混凝土非破損檢測技術(shù)中的一個重要方面。用聲學(xué)的方法檢測結(jié)構(gòu)混凝土可以追溯到30年

20、代，那時以捶擊作為振源，測量聲波在混凝土中的傳播速度，粗略地判斷混凝土質(zhì)量。目前所采用的這種超聲脈沖法始于40年代后期。 3.2 超聲檢測法3.2.1 概述（1）波與聲波1）諧振動2)波的產(chǎn)生與傳播（2）混凝土超聲檢測中應(yīng)用的超聲波 3.2.2 聲學(xué)基礎(chǔ)1）重復(fù)間斷發(fā)射2）脈沖超聲波不具有單一頻率而是所謂復(fù)頻波 3.2.3 超聲法檢測混凝土強(qiáng)度的依據(jù) 3.2.4 超聲法檢測混凝土強(qiáng)度的技術(shù)途徑 3.2.5 混凝土超聲法測強(qiáng)的特點(diǎn)與技術(shù)穩(wěn)定性（1）超聲法的特點(diǎn)（2）技術(shù)穩(wěn)定性3.2.6檢測儀器C61非金屬超聲波檢測儀 混凝土超聲波檢測分析儀 超聲波無損檢測。（1）用途1）聲波透射法檢測基樁完整性

21、；2）超聲法檢測混凝土內(nèi)部缺陷，如不密實(shí)區(qū)域、蜂窩空洞、結(jié)合面質(zhì)量、表面損傷層厚度等；3）超聲-回彈綜合法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度；4）超聲法檢測混凝土裂縫深度；5）地質(zhì)勘查、巖體、混凝土等非金屬材料力學(xué)性能檢測。（2）依據(jù)規(guī)范（3）性能特點(diǎn) (4) 技術(shù)指標(biāo) 3.3.1 概述 3.3 鉆心法3.3.2鉆芯法的局限性（1）鉆芯時對結(jié)構(gòu)造成局部損傷，因而對于鉆芯位置的選擇及鉆芯數(shù)量等均受到一定限制，而且它所代表的區(qū)域也是有限的；（2）鉆芯機(jī)及芯樣加工配套機(jī)具與非破損測試儀器相比，比較笨重，移動不夠方便，測試成本也較高；（3）鉆芯后的孔洞需要修補(bǔ)，尤其當(dāng)鉆斷鋼筋時更增加了修補(bǔ)工作的困難。 3.3.3芯樣

22、鉆?。?）采用鉆芯法檢測結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度前，宜具備下列資料：1)工程名稱（或代號）及設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、建設(shè)單位名稱；2)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件種類、外形尺寸及數(shù)量；3)設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級；4)成型日期，原材料（水泥品種、粗骨料粒徑等）和混凝土試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)報告；5)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件質(zhì)量狀況和施工中存在問題的記錄；6)有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖和施工圖等。（2）芯樣宜在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的下列部位鉆?。?)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力較小的部位；2）混凝土強(qiáng)度質(zhì)量具有代表性的部位；3）便于鉆芯機(jī)安放與操作的部位；4）避開主筋、預(yù)埋件和管線的位置，并盡量避開其他鋼筋；5）當(dāng)采用鉆芯法修正無損檢測方法時，鉆芯位置應(yīng)與無損檢測方法相應(yīng)的測區(qū)重合。 3

23、.3.3芯樣鉆?。?）鉆取的芯樣數(shù)量應(yīng)符合下列規(guī)定：1）鉆芯確定單個構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值時，有效芯樣試件的數(shù)量不應(yīng)少于3個；對于較小構(gòu)件，有效芯樣試件的數(shù)量不得少于2個。2）對構(gòu)件的局部區(qū)域進(jìn)行檢測時，應(yīng)由要求檢測的單位提出鉆芯位置及芯樣數(shù)量；3）按批量檢測時，芯樣試件的數(shù)量應(yīng)根據(jù)檢測批的容量確定。（4）鉆取的芯樣直徑一般不宜小于骨料最大粒徑的3倍， 在任何情況下不得小于骨料最大粒徑的2倍，且公稱直徑不應(yīng)小于70mm。（5）鉆芯機(jī)就位并安放平穩(wěn)后，應(yīng)將鉆機(jī)固定，以便工作時不致產(chǎn)生位置偏移。固定的方法應(yīng)根據(jù)鉆芯機(jī)構(gòu)造和施工現(xiàn)場的具體情況，分別采用頂桿支撐、配重、真空吸附或膨脹螺栓等方法。 3.

24、3.3芯樣鉆取（6）采用三相電機(jī)的鉆芯機(jī)在未安裝鉆頭之前，就應(yīng)先通電檢查主軸旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r針時，方可安裝鉆頭。鉆芯機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)軸線，應(yīng)調(diào)整到與被鉆取芯樣的混凝土表面相垂直。（7）鉆芯機(jī)接通水源、電源后，撥動變速鈕調(diào)到所需轉(zhuǎn)速。正向轉(zhuǎn)動操作手柄使鉆頭慢慢接觸混凝土表面，待鉆頭刃部入槽穩(wěn)定后方可加壓。進(jìn)鉆到預(yù)定深度后，反向轉(zhuǎn)動操作手柄，將鉆頭提升到接近混凝土表面，然后停電停水。（8）鉆芯時用于冷卻鉆頭和排除混凝土料屑的冷卻水流量宜為 3 15L/min，出口水溫不宜超過30。（9）從鉆孔中取出的芯樣在稍微晾干后，應(yīng)標(biāo)上清晰的標(biāo)記。若所取芯樣的高度及質(zhì)量不能滿足規(guī)程的要求，則應(yīng)重新鉆取芯

25、樣。 3.3.3芯樣鉆?。?0）芯樣在運(yùn)送前應(yīng)仔細(xì)包裝，避免損壞。（11）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件鉆芯后所留下的孔洞應(yīng)及時進(jìn)行修補(bǔ)，以保證其正常工作。（12）工作完畢后，應(yīng)及時對鉆芯機(jī)和芯樣加工設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)。 3.3.4芯樣加工及技術(shù)要求軸心抗拉強(qiáng)度 3.3.5混凝土抗拉強(qiáng)度測試方法（1）承受軸向拉力的芯樣試件，可用建筑結(jié)構(gòu)膠在試件兩個端面粘貼特制的鋼卡具，兩個鋼卡具的平面板部分應(yīng)平行，拉桿部分應(yīng)與芯樣試件的軸線重合。（2）芯樣試件的軸心抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：（3）承受軸向拉力芯樣試件的混凝土軸心抗拉強(qiáng)度可按下式計(jì)算： f t,cor = Ft / At式中：Ft芯樣試件抗拉試驗(yàn)測得的最大拉力(N

26、)；At 芯樣試件抗拉破壞截面面積(mm2)。 3.3.6劈裂抗拉強(qiáng)度（1）芯樣試件劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)的操作應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081）中對立方體試塊劈裂試驗(yàn)的規(guī)定，劈裂荷載可按下圖所示的方式施加。 （2）芯樣試件混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度可按下式計(jì)算：fcts = 0.637 Fspl,cor / Ats （3-5） 式中：Fspl,cor芯樣試件劈裂抗拉試驗(yàn)測得的最大劈裂力(N)；Ats芯樣試件劈裂抗拉破壞截面面積(mm2)。 3.4.1 概述 3.4拔出法3.4.2拔出法測強(qiáng)的影響因素（1）鉆孔與擴(kuò)孔（2）錨固與拔出進(jìn)行拔出法檢測混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)時, 包括

27、四個步驟, 即鉆孔、擴(kuò)孔、錨固、拔出四個工藝過程, 這四個過程有著密切的制約關(guān)系, 前者直接影響后者的質(zhì)量, 以至影響最后檢測準(zhǔn)確程度。 3.4.3拔出法測強(qiáng)技術(shù)的特點(diǎn)通過大量的實(shí)踐可歸納出拔出法檢測混凝土強(qiáng)度有以下幾個方面的特點(diǎn):（1）隨機(jī)性強(qiáng)、快速、靈便對已成混凝土工程可隨時在各部位進(jìn)行質(zhì)量檢測且檢測速度快、操作方便。（2）直觀、準(zhǔn)確、可靠從拔出點(diǎn)局部破壞面上, 可直接觀察混凝土的骨料質(zhì)量, 砂漿密實(shí)度及其拌和澆搗好壞情況, 能比較真實(shí)地反映混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件各部位的實(shí)際強(qiáng)度。且測試靈敏度較高。（3）減少了試件的制作量, 有效地彌補(bǔ)了砼試件不真實(shí)反映工程質(zhì)量的缺點(diǎn)。（4）混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面

28、局部破損(直徑不大于100mm ) 但不會影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度。當(dāng)然, 試驗(yàn)后, 需用較高標(biāo)號的水泥砂漿對試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)。 3.4.4拔出法儀器設(shè)備SFTQ-50/80后裝拔出法混凝土強(qiáng)度檢測儀（1）概述（2）主要技術(shù)參數(shù)： 3.4.5測強(qiáng)曲線的建立（1）基本要求（2）試驗(yàn)規(guī)定（3）分析計(jì)算A、拔出用的混凝土試件每個應(yīng)至少能進(jìn)行3點(diǎn)拔出試驗(yàn)，對應(yīng)每一拔出試件留置1組立方體試塊，拔出試件和留置的立方體試塊應(yīng)采用同一盤混凝土，在振動臺上同時振搗，同條件養(yǎng)護(hù)，試件和試塊的養(yǎng)護(hù)條件與被測構(gòu)件預(yù)期的養(yǎng)護(hù)條件基本相同，盡可能消除拔出試件、強(qiáng)度試塊和被檢測混凝土在制作和養(yǎng)護(hù)上的差異。B、拔出試驗(yàn)點(diǎn)布置在混凝

29、土澆搗方向的側(cè)面，共布置3個點(diǎn)，同一試件的3個拔出力，取平均值為代表值。C、拔出試驗(yàn)的強(qiáng)度代表值，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)確定。 3.5.1 雷達(dá)法 3.5 其它測試方法其它測試方法 3.5.2 沖擊回波法 3.5.3 紅外成像法 3.5.4 超聲波CT 法3.6 常用儀器設(shè)備及規(guī)范常用儀器設(shè)備及規(guī)范3.6.1 常用儀器設(shè)備常用儀器設(shè)備（1）HT225W（MTC850日本）型回彈儀特性： 配微電腦，可把彈擊次數(shù)、回彈值、修正值、彈擊角度、回彈平均值、異常值剔除以及混凝土強(qiáng)度推算等自動記錄和顯示。（2）瑞士回彈儀系列型號（3）日本回彈儀系列型號 瑞士回彈儀系列型號型號 沖擊能量/J

30、彈擊方式 適應(yīng)范圍 N 2.25 直射式 一般混凝土NR 2.25 直射式 同N型，示值記錄L 0.75 直射式 小型、低剛度和膠凝材料LR 0.75 直射式 同L 型，示值記錄LB 0.75 直射式 燒土制品和陶管連續(xù)質(zhì)量控制M 30 直射式 大體積、飛機(jī)跑道、高速路面P 0.9 擺式 輕質(zhì)材料(5-25MPa混凝土)PT 0.9 擺式 0.5-5MPa低強(qiáng)度膠凝制品 日本回彈儀系列型號型號 功能 ND-740 回彈值最小讀數(shù)0.1度,數(shù)顯式ND-750 同ND-740,能對回彈值記錄和處理MTC-850 能自動記錄和按程序處理回彈值及其平 均值、回彈修正值、彈擊角度及指示強(qiáng)度WS-200N

31、 數(shù)顯式,能將水平和角度測試的回彈值記 錄和打印,測試和記錄部分分離,無線傳輸（4）國產(chǎn)數(shù)字式非金屬超聲儀型號 廠家 SCY-2 湘潭市無線電廠DS-1 湘潭自動化研究所 SC-2 天津建筑儀器廠HCS-4 天津建筑儀器廠研究所CTS-25 汕頭超聲電子儀器廠HQY-901 北京計(jì)量科研所JC-2 北京無線電三廠共同特點(diǎn)：數(shù)顯式，顯示波形、游標(biāo)手動判讀聲時，部分帶單片機(jī)，以SCY-2和CTS-25市場占有率最大（5）國產(chǎn)數(shù)字式非金屬超聲儀型號 廠家 CTS-35 汕頭超聲電子儀器廠CTS-45 汕頭超聲電子儀器廠2000-A 煤炭科學(xué)研究院XY-A 揚(yáng)州專用超聲設(shè)備廠NM系列 北京市政工程研究

32、院（康科瑞） 武漢巖海（6）國外廠家PUNDIT英國C.N.S；V-meter美國JAMES；58-E46/C意大利CONTROLS；TCP3芬蘭FUGRO3.6.2 規(guī)程規(guī)范規(guī)程規(guī)范（1）回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 JGJ/T23-2001 或J115-2001（2）超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 CECS02：88（3）鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 CECS03：88（4）后裝拔出法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 CECS69：94（5）針貫入法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 Q/JY23-2001（6）回彈法檢測高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 Q/JY17-2000（7）超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程

33、 CECS21：2000 第四章 結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度測試方法4.1 回彈法測強(qiáng) 4.2 超聲法測強(qiáng) 4.3 超聲回彈綜合法測強(qiáng) 4.4 其它測強(qiáng)方法4.5 半破損法4.6 半破損法與非破損法的結(jié)合使用 第四章 結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度測試方法4.1 回彈法測強(qiáng)4.1.1 回彈法基本原理?；貜椃ɑ驹?。回彈法是用一彈簧驅(qū)動的重錘，通過彈擊桿(傳力桿)，彈擊混凝土表面，并測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值(反彈距離與彈擊錘沖擊長度之比)作為與強(qiáng)度相關(guān)的指標(biāo)，來推定混凝土強(qiáng)度的一種方法。由于測量在混凝土表面進(jìn)行，所以應(yīng)屬于表面硬度法的一種。 4.1.2 回彈法檢測強(qiáng)度值的影響因素回彈法檢測強(qiáng)度值的影響因素 （1

34、）原材料的影響。水泥、細(xì)骨料 、粗骨料 、外加劑 。 （2）成型方法 。 （3）養(yǎng)護(hù)方法及溫度 （4）碳化及齡期 （5）模板 （6）泵送混凝土 （7）混凝土表面缺陷 （8）混凝土結(jié)構(gòu)中表層鋼筋對回彈值的影響 4.1.3 回彈法測強(qiáng)曲線的建立回彈法測強(qiáng)曲線的建立 4.2 超聲法測強(qiáng) 4.2.1 超聲換能器超聲換能器 應(yīng)用超聲波檢測混凝土，首先要解決的問題是如何產(chǎn)生超聲波和接收經(jīng)混凝土傳播后的超聲波，然后進(jìn)行測量。解決這類問題通常采用能量轉(zhuǎn)換方法，即運(yùn)用最方便的能量電能，將它轉(zhuǎn)化為超聲能量，即產(chǎn)生出超聲波。當(dāng)超聲波在混凝土中傳播后，為了度量超聲波的各聲學(xué)參數(shù)，又將超聲能量轉(zhuǎn)化為最容易量測的量電量，

35、然后經(jīng)放大、處理，對電信號進(jìn)行量測。這種將聲能與電能相互轉(zhuǎn)換的器具稱換能器。 4.2.2 混凝土聲學(xué)參數(shù)測量技術(shù)混凝土聲學(xué)參數(shù)測量技術(shù) 目前在混凝土檢測中所常用的聲學(xué)參數(shù)為聲速、振幅、頻率以及波形，還有衰減系數(shù)。 4.2.3 超聲檢測混凝土強(qiáng)度的主要影響因素超聲檢測混凝土強(qiáng)度的主要影響因素 （1）橫向尺寸效應(yīng)（2）溫度和濕度的影響（3）結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋的影響（4）粗骨料品種、粒徑和含量的影響（5）水灰比及水泥用量的影響（6）混凝土齡期和養(yǎng)護(hù)方法的影響（7）混凝土缺陷與損傷對測強(qiáng)的影響4.2.4 建立超聲測強(qiáng)曲線的方法建立超聲測強(qiáng)曲線的方法 校準(zhǔn)曲線 地區(qū)性曲線 統(tǒng)一曲線 4.2.5 結(jié)構(gòu)混凝土

36、強(qiáng)度檢測與推定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測與推定（1）測區(qū)選擇（2）測點(diǎn)布置（3）結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定 4.3 超聲回彈綜合法測強(qiáng)4.3.1 超聲回彈綜合法的基本依據(jù)超聲回彈綜合法的基本依據(jù)4.3.2 影響R-N-C關(guān)系的主要因素。（1）水泥品種及水泥用量的影響（2）碳化深度的影響（3）砂子品種及砂率的影響（4）石子品種、用量及石子粒徑的影響（5）測試面的位置及表面平整度的影響 4.3.3 超聲回彈綜合法檢測的若干規(guī)超聲回彈綜合法檢測的若干規(guī)定定（1）應(yīng)用范圍（2）檢測前的現(xiàn)場準(zhǔn)備（3）回彈值的測量與計(jì)算（4）超聲值的測量與計(jì)算4.3.4 R-C-N關(guān)系曲線關(guān)系曲線（1）R-C-N關(guān)系曲線的制訂方法（2

37、）通用曲線的應(yīng)用（3）基準(zhǔn)曲線的現(xiàn)場修正4.3.5 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土特征強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土特征強(qiáng)度的推定推定 4.4 其它測強(qiáng)方法4.4.1 “超聲射線”綜合法 4.4.2 “回彈砂漿聲速碳化”綜合法4.4.3 “聲速衰減系數(shù)”綜合法 4.5 半破損法所謂結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的半破損檢測方法，就是在不影響結(jié)構(gòu)物總體使用性能的前提下，直接從結(jié)構(gòu)物上取樣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，或直接在結(jié)構(gòu)物的適當(dāng)部位進(jìn)行局部的破損性試驗(yàn)，然后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果推算混凝土的強(qiáng)度值。3.5.1 射入阻力法射入阻力法3.5.2 構(gòu)件邊角咬切法構(gòu)件邊角咬切法3.5.3 扳折法扳折法3.5.4 拔出法拔出法3.5.5 鉆芯法鉆芯法 4.6

38、 半破損法與非破損法的結(jié)合使用把鉆芯法與非破損法結(jié)合起來，利用芯樣試驗(yàn)的直觀和準(zhǔn)確性，來校正非破損檢測的推定值，同時，利用非破損測強(qiáng)方法的簡便易行，可在結(jié)構(gòu)物上普遍布置測點(diǎn)的特點(diǎn)，來減少鉆芯的數(shù)量，無疑是一個好辦法。要將這兩種方法結(jié)合起來，必須解決以下兩個問題：（1）如何用芯樣的抗壓試驗(yàn)值校正超聲聲速或回彈值與強(qiáng)度的關(guān)系；（2）如何按聲速或回彈值的離散程度確定應(yīng)鉆芯樣的個數(shù)。 第五章 混凝土缺陷的超聲脈沖探傷及聲發(fā)射診斷 5.1概述 5.2混凝土裂縫深度的檢測 5.3混凝土其它缺陷的檢測 5.4混凝土損傷程度的聲發(fā)射診斷第五章 混凝土缺陷的超聲脈沖探傷及聲發(fā)射診斷5.1概述5.1.1混凝土缺陷

39、超聲檢測技術(shù)的發(fā)展超聲技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械及材料為基礎(chǔ)的、各行各業(yè)都要遇到的通用技術(shù)之一。超聲技術(shù)是通過超聲波產(chǎn)生、傳播及接收的物理過程完成的?；炷脸暀z測是混凝土非破損檢測技術(shù)中的一個重要方面。其發(fā)展如下： （1） 20世紀(jì)40年代末50年代初， 由于技術(shù)限制，難以普遍用于工程實(shí)測；（2） 自70年代末期以來，隨著科技進(jìn)步，現(xiàn)在超聲脈沖檢測技術(shù)已成為檢測工程結(jié)構(gòu)物質(zhì)量的重要手段之一；混凝土缺陷超聲檢測技術(shù)分2類：（1）機(jī)械波法：超聲脈沖、沖擊脈沖波和聲發(fā)射等；（2）穿透輻射法：X射線、射線和中子流等。 5.1.2超聲波檢測混凝土缺陷的原理 超聲脈沖波檢測結(jié)構(gòu)混凝土缺陷的基本依據(jù)是：

40、利用脈沖波在技術(shù)條件相同（指混凝土的原材料、配合比、齡期和測試距離一致）的混凝土中傳播的時間（或速度）、接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的相對變化，來判定混凝土的缺陷。 （1）檢測依據(jù)：利用超聲脈沖波在技術(shù)條件相同（原材料、配合比、齡期和測試距離一致）的混凝土中的傳播時間、接收波的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的變化來判定混凝土的缺陷。快慢與密實(shí)程度有關(guān)。（2）超聲脈沖波遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷，在缺陷的界面反射和散射，聲能衰減，接收信號波幅降低，信號畸變。（1）平面測試(用厚度振動式換能器) 對測法 斜測法 單面平測法（2）鉆孔或預(yù)埋管測試(采用徑向振動式換能器） 孔中對測 孔中斜測 孔中平測（3）平面

41、和鉆孔混合測試(采用一個厚度振動和一個徑向振動式換能器) 5.1.3超聲波檢測混凝土缺陷的方法超聲法檢測混凝土缺陷，同超聲法檢測混凝土強(qiáng)度一樣，如不采取適當(dāng)措施，必然給測試結(jié)果帶來很大誤差。試驗(yàn)和實(shí)踐表明影響超聲測缺的主要因素大致有以下幾種：（1）耦合狀態(tài)的影響（2）鋼筋的影響 5.1.4超聲波檢測混凝土缺陷的主要影響因素（3）水分的影響 5.2混凝土裂縫深度的檢測混凝土出現(xiàn)裂縫十分普遍，不少鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都是從裂縫開始的。因此，必須重視混凝土裂縫檢查、分析與處理?；炷脸撕奢d造成的裂縫外，更多的是混凝土收縮和溫度變形導(dǎo)致的開裂，還有地基不均勻沉降引起的混凝土裂縫。不管何種原因引起的混

42、凝土裂縫，一般都需要進(jìn)行觀察、描繪、測量和分析，并根據(jù)裂縫性質(zhì)、原因、尺寸及對結(jié)構(gòu)危害情況作適當(dāng)處理。過去傳統(tǒng)方法多用注入滲透性較強(qiáng)的帶色液體，再局部鑿開觀測，也有用跨縫鉆取芯樣進(jìn)行裂縫深度觀測。這些傳統(tǒng)方法既費(fèi)事又對混凝土造成局部破壞，而且檢測的裂縫的深度很有限。采用超聲脈沖檢測混凝土裂縫深度，既方便省事，又不受裂縫深度限制，而且可以進(jìn)行重復(fù)檢測，以便觀查裂縫發(fā)展情況。（1）平測法當(dāng)結(jié)構(gòu)的被測部位只具有一個表面可供超聲檢測時，可采用平測進(jìn)行裂縫深度檢測，如混凝土路面、飛機(jī)跑道、洞穴建筑及其他大體積結(jié)構(gòu)的淺裂縫檢測。 第一步不跨縫聲時測量。 超聲法檢測混凝土裂縫深度，一般根據(jù)被測裂縫所處部位的

43、具體情況，采用單面平測法，穿透斜測法或鉆孔法。 第二步進(jìn)行跨縫聲時測量。（2）斜測法當(dāng)結(jié)構(gòu)物的裂縫部位具有一對相互平行的表面時，宜優(yōu)先選用對穿斜測法。這種檢測方法較直觀，測試結(jié)果較可靠，一般工業(yè)與民用建筑的混凝土構(gòu)件裂縫檢測多用此方法。 該方法是在保持T，R換能器連線的距離相等、傾斜角一致的條件下，進(jìn)行過縫與不過縫檢測，分別讀取相應(yīng)的聲時、波幅和頻率值。當(dāng)T, R換能器的連線通過裂縫時、由于混凝土失去了連續(xù)性，在裂縫界面上產(chǎn)生很大衰減，接收到的首波信號很微弱，其波幅和頻率與不過縫的測點(diǎn)相比較，存在顯著差異。據(jù)此便可判定裂縫的深度及是否在裂縫所處截面貫通。（3）鉆孔測法對于大體積混凝土裂縫檢側(cè)，

44、一般不宜采用單面平測法，即使被測部位具有一對平行表面，測試靈敏度滿足不了檢測儀器要求，也不能在平行表面進(jìn)行測試。一般是在裂縫兩側(cè)鉆測試孔，用徑向振動式換能器置于鉆孔中進(jìn)行測試。 測試方法 a 孔徑應(yīng)比所用換能器的直徑大于 。b 測孔深度應(yīng)比所測裂縫深 。c 對應(yīng)的兩個測孔應(yīng)始終位于裂縫兩測，且其軸線保持平行。d 對應(yīng)測孔的間距宜為2m左右，同一結(jié)構(gòu)各對應(yīng)測孔的間距應(yīng)相同。e 孔中的粉塵碎屑應(yīng)清理干凈。f 橫向測孔的軸線應(yīng)具有一定傾斜角。（3）鉆孔測法 裂縫深度及末端位置的判定 a 裂縫深度的判定b 裂縫末端位置判定應(yīng)用此法時，應(yīng)注意以下幾個問題：a 混凝土不均勻性的影響b 溫度和外力的影響c

45、鋼筋的影向 5.3.1 混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測 5.3混凝土其它缺陷的所謂不密實(shí)區(qū)，系指因振搗不夠、漏漿或石子架空等造成的蜂窩狀或因缺少水泥而形成的松散狀以及遭受意外損傷所產(chǎn)生的疏松狀區(qū)域。（1）測試方法 平面對測 平面斜測 鉆孔測法（2）不密實(shí)區(qū)和空洞的判定混凝土原材料品種、用量及混凝土的濕度和測距等都不同程度地影響著聲學(xué)參數(shù)值。因此，不可能確定一個固定的臨界指標(biāo)作為判斷缺陷的標(biāo)準(zhǔn)，一般都利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行判別。 5.3.1 混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測1）混凝土聲學(xué)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算一個構(gòu)件或一個測試部位的混凝土聲時（或聲速）、波幅及頻率等聲學(xué)參數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)分別按下式計(jì)算：（2）不密實(shí)區(qū)和

46、空洞的判定式中11nxiimxn2211nxixisxn mn 5.3.1 混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測2）異常值的判別在數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中，判別異常觀測值的方法有許多值，其中較典型的幾種方法是： 拉依達(dá)法 肖維勒法 格拉布斯法 迪克遜法由于混凝土的不均勻性，其聲學(xué)參數(shù)值會出現(xiàn)一定離散，統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差 一般比較大，硬套上述某一種判別方法，都易造成缺陷的漏判。因此我們參考了肖維勒和格拉布斯法，結(jié)合混凝土缺陷檢測的特點(diǎn)，制訂了如下判別異常值的方法： 當(dāng)測區(qū)各測點(diǎn)的測距相同時，可直接用聲時進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判斷。 用聲速、波幅或頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判斷。 5.3.1 混凝土不密實(shí)區(qū)和空洞檢測3）不密實(shí)混凝土和空洞范圍的判定4）混

47、凝土內(nèi)部空間尺寸大小的估算關(guān)于混凝土內(nèi)部空洞尺寸的估算，目前有兩種方法： 設(shè)空洞位于發(fā)射和接收換能器連線的正中央 設(shè)空洞位于發(fā)射和接收換能器連線的任意位置 5.3.2 兩次澆注的混凝土之間結(jié)合質(zhì)量的檢測（1）測試方法超聲脈沖波檢驗(yàn)兩次澆筑的混凝土結(jié)合面質(zhì)量，一般采用穿過與不穿過結(jié)合面的脈沖波聲速、波幅和頻率率等聲學(xué)參數(shù)相比較進(jìn)行判斷的方法。（2）數(shù)據(jù)處理及判定 5.3.3表面損傷層的檢測（1）測試方法（2）損傷層厚度判定 5.3.4鋼管混凝土缺陷的檢測檢測時在鋼管混凝土每一環(huán)線上保持T、R換能器連線通過圓心，沿環(huán)向逐點(diǎn)檢測。對于各聲學(xué)參數(shù)異常值的判斷方法，與混凝土不密實(shí)區(qū)檢測的判斷方法相同，只

48、是對于數(shù)據(jù)異常的測點(diǎn)，應(yīng)檢查該部位是否存在鋼管壁與混凝土脫離現(xiàn)象，如無脫離等因素影響，則可判定該點(diǎn)異常。 5.3.5混凝土均勻性檢測所謂勻質(zhì)性檢驗(yàn)，是對整個結(jié)構(gòu)物或同一批構(gòu)件的混凝土質(zhì)量均勻性的檢驗(yàn)。混凝土勻質(zhì)性檢驗(yàn)的傳統(tǒng)方法是，在結(jié)構(gòu)物澆筑混凝土的時候，現(xiàn)場取樣制作混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊，以其破壞強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)值來評價混凝土的勻質(zhì)性水平。 5.3.6混凝土鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測（1）混凝土鉆孔灌注樁無損檢測技術(shù)概述目前，常用的鉆孔灌注樁質(zhì)量的檢測方法有以下幾種：1）鉆芯檢驗(yàn)法2）振動檢驗(yàn)法a 敲擊法和錘擊法b 穩(wěn)態(tài)激勵機(jī)械阻抗法c 時態(tài)激振機(jī)械阻擾法d 水電效應(yīng)法3）超聲脈沖檢驗(yàn)法4）射線法 5.3.6混

49、凝土鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測（2）鉆孔灌注樁超聲脈沖檢測的基本原理和檢測設(shè)備鉆孔灌注超聲脈沖檢測法的基本原理與超聲測缺和測強(qiáng)技術(shù)基本相同。但由于樁深埋土內(nèi)，而檢測只能在地面進(jìn)行，因此又有其特殊性。 雙孔檢測 單孔檢測 樁外孔檢測1） 檢測方式2）判斷樁內(nèi)缺陷的基本物理量3）鉆孔灌注樁超聲脈沖檢測法的主要設(shè)備 5.3.6混凝土鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測（3）聲測管的預(yù)埋聲測管是樁基超聲檢測的重要組成部分，它的埋置方式及在橫截面上的布置形式，將影響檢測結(jié)果。因此，需檢測的樁應(yīng)在設(shè)計(jì)時將聲測管的布置方法標(biāo)入圖紙。1）聲測管的埋置數(shù)量和布置方式2）聲測管的預(yù)埋方法（4）檢測結(jié)果的分析和判斷方法1）數(shù)值判據(jù)法2）

50、聲場陰影重疊法 5.3.6混凝土鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測（5）樁內(nèi)混凝土強(qiáng)度的測量在檢測實(shí)踐中，即使事前按樁內(nèi)混凝土的設(shè)計(jì)配比制定了“聲速強(qiáng)度”是基準(zhǔn)曲線的情況下，推算誤差仍然很大。為了解決這一問題，我們可以將上述兩種情況分別處理。1）樁內(nèi)混凝土總體平均強(qiáng)度的推算2）缺陷區(qū)強(qiáng)度的估算及樁縱剖面逐點(diǎn)強(qiáng)度的估算3）鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量水平的評價4）樁身完整性的分類 5.4.1 概述 5.4混凝土損傷程度的聲發(fā)射診斷在聲發(fā)射檢測中，聲發(fā)射源的發(fā)聲機(jī)理、發(fā)聲信號在材料中的傳輸機(jī)理和聲發(fā)射信號的分析、特征參數(shù)的確定、聲發(fā)射源的定位方法等構(gòu)成了聲發(fā)射技術(shù)的物理基礎(chǔ)。（1）聲發(fā)射源 5.4.2基本原理 晶體中的

51、位錯運(yùn)動 裂紋的形成和發(fā)展 材料的內(nèi)部摩擦 凝膠體中膠粒的滑移 相變（2）聲發(fā)射信號的特征參數(shù) 5.4.2基本原理 聲發(fā)射事件.、計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)率和總數(shù) 能量 幅度與幅度分布 頻譜分析 聲發(fā)射信號的時差（3）聲發(fā)射源的定位 一維源的定位 二維源的定位（1）對聲發(fā)射儀的基本要求 5.4.3聲發(fā)射儀簡介 聲發(fā)射信號時極其微弱的信號 各種不同材料的聲發(fā)射信號 聲發(fā)射測試時常常有各種噪聲干擾 聲發(fā)射監(jiān)測的最終目的（2）聲發(fā)射儀的基本組成按通道數(shù)量的不同，聲發(fā)射儀可分為單通道和多通道兩種類型。單通道聲發(fā)射儀可進(jìn)行聲發(fā)射信號的多種分析，但無法進(jìn)行聲源定位。多通道聲發(fā)射儀則可進(jìn)行多位監(jiān)測和聲源定位，是一種較完善

52、的機(jī)型。 第六章 混凝土測溫技術(shù) 6.1測溫技術(shù)分類 6.2DS18B20測溫法 6.3熱電偶測溫法 6.4光纖測溫法 第六章 混凝土測溫技術(shù)6.1分類 由于工程性質(zhì)與生產(chǎn)工藝上的不同，對測溫要求也有所不同，大致可分為三類：混凝土在冬季施工中的測溫、大體積混凝土施工的測溫、混凝土熱養(yǎng)護(hù)測溫?；炷翜y溫儀 6.1.1混凝土在冬季施工中的測溫 （1）目的及適用范圍。混凝土冬季施工的測溫時為了了解現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)工程中的初期溫度變化。它使用于冬季施工不同養(yǎng)護(hù)方法的測溫。 （2） 一般要求。1）施工單位或檢測單位應(yīng)根據(jù)工程進(jìn)展情況，按單位工程制定測溫方案，并繪制測溫孔德平（立）面布置圖。2） 在進(jìn)入混凝

53、土冬季施工前，必須做好測溫設(shè)備及用具的準(zhǔn)備。3） 對所有的控制的設(shè)備及溫度計(jì)必須事先進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。 （3） 測溫用具。（測溫箱 溫度計(jì) 最高和最低溫度計(jì) 測溫套管）（4）測溫孔的設(shè)置要求。測溫孔位置的選擇，應(yīng)選擇在溫度變化大的，容易散失熱量的部位和易于遭受凍結(jié)的部位；西北部或背陰的地方應(yīng)多設(shè)置。測溫孔的口不宜迎風(fēng)設(shè)置。所有測溫孔的位置，應(yīng)在測溫孔的平（立）畫圖上進(jìn)行編號。 （5） 測溫要求。（測溫方式、順序、讀數(shù)等都應(yīng)符合要求；測溫時，要按項(xiàng)目要求按時進(jìn)行；測溫記錄項(xiàng)目，） 6.1.2 大體積混凝土施工測溫 （1）施工準(zhǔn)備工作 （2）材料選擇 （水泥、粗骨料、細(xì)骨料、粉煤灰、

54、外加劑等） （3）混凝土配合比。按照國家現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范、普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程及粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （4）現(xiàn)場準(zhǔn)備工作。 基礎(chǔ)底板鋼筋及柱、墻插筋應(yīng)分段盡快施工完畢，并進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。 基礎(chǔ)底板上的地坑、積水坑采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)部位采用木模板支模。將基礎(chǔ)底板上表面標(biāo)高抄測在柱、墻鋼筋上，并作明顯標(biāo)記，供澆筑混凝土?xí)r找平用。項(xiàng)目經(jīng)理部應(yīng)與建設(shè)單位聯(lián)系好施工用電，以保證混凝土振搗及施工照明用。管理人員、施工人員、后勤人員、保衛(wèi)人員等晝夜排班，堅(jiān)守崗位，各負(fù)其責(zé)，保證混凝土連續(xù)澆灌的順利進(jìn)行。）（5）大體積混凝土施工對溫度的要求（對大體

55、積混凝土養(yǎng)護(hù)，應(yīng)根據(jù)氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。） （6）大體積混凝土施工（7）混凝土測溫（8） 混凝土養(yǎng)護(hù)大體積混凝土測溫 6.1.3 混凝土熱養(yǎng)護(hù)測溫（1）目的及適用范圍。 混凝土熱養(yǎng)護(hù)是控制熱養(yǎng)護(hù)升溫時升溫、恒溫和降溫過程中的時間和溫度的關(guān)系，以保證養(yǎng)護(hù)工序的正常進(jìn)行，確?；炷翗?gòu)件的質(zhì)量。 混凝土熱養(yǎng)護(hù)適用于各種類型的隧道窯、立窯、養(yǎng)護(hù)池、熱臺座及現(xiàn)場熱養(yǎng)護(hù)作業(yè)。 （2）測溫要求。1） 升溫的控制。2） 混凝土成型后，應(yīng)根據(jù)靜定時間的長短選擇升溫速度。3）根據(jù)混凝土坍落得大小以及構(gòu)件的類型選擇升溫速度。4）根據(jù)不同的熱養(yǎng)

56、護(hù)工藝選擇熱養(yǎng)護(hù)的升溫速度。5）根據(jù)不同的水泥品種和外加劑類型選擇升溫速度。 （3）恒溫控制。（4） 降溫控制。（5） 測溫設(shè)備 。 銅-康銅熱電偶溫測法，半導(dǎo)體指針溫度計(jì)，玻璃棒棒式溫度計(jì)、讀數(shù)溫度計(jì)等。 混凝土養(yǎng)護(hù)測溫 6.2 DS18B20測溫法 6.2.1 DS18B20的介紹。世界上第一片支持”一線總線”接口的溫度傳感器。 6.2.2 DS18B20的主要特性。（1）適應(yīng)電壓范圍更寬。（2）獨(dú)特的單線接口方式。3） 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能.（4）不需要任何外圍元件.（5）溫范圍55125，在-10+85時精度為0.5.可編程 的分辨率為912位。(7)轉(zhuǎn)換速度快。（8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)

57、字溫度信號。（9） 負(fù)壓特性。 6.2.3 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 6.2.4 DS18B20在橋梁混凝土測溫中的應(yīng)用 秦皇島-沈陽高速鐵路客運(yùn)專線 6. 3熱電偶測溫法 6.3.1 熱電偶的分類及特性。熱電偶通常用于測量溫度，其優(yōu)點(diǎn)是堅(jiān)固耐用，價格低廉，并能覆蓋很寬的溫度范圍。熱電偶的工作原理基于Seebeck（塞貝克）效應(yīng)，當(dāng)兩種不同金屬連接到一起時，在兩接觸點(diǎn)間產(chǎn)生接觸電壓，該電壓取決于溫度。溫度采集器測溫便是通過測量這個電壓變化實(shí)

58、現(xiàn)的。 6.4 光纖測溫法 光纖測溫系統(tǒng)的全稱是分布式光纖溫度在線檢測系統(tǒng)（Distributed Temperature Sensing - DTS ）于1980年誕生于英國的Southampton大學(xué)，是一種利用激光在光纖中傳輸時產(chǎn)生的背向拉曼散射信號、根據(jù)光時域反射原理（Optical Time-Domain Reflectometer - OTDR，一種通信電纜測試技術(shù)）和雷達(dá)工作原理來獲取空間溫度分布信息和空間定位信息的監(jiān)控系統(tǒng)。 6.4.1光纖測溫系統(tǒng)的工作原理光纖測溫原理圖 6.4.2 光纖測溫系統(tǒng)組成測溫主機(jī)：是系統(tǒng)的核心組成部分，其主要功能是實(shí)現(xiàn)信號的發(fā)射、接收、濾波、放大和

59、信息處理、數(shù)據(jù)分析和輸出。 感溫光纖：光纖既是信號傳輸通道，又是傳感元件。工控電腦：是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制、信號處理、顯示、儲存和打印以及外部其它功能的擴(kuò)展。6.4.3光纖測溫系統(tǒng)的特點(diǎn)。實(shí)時性、靈敏度高，精度高，耐用，耐腐蝕等特點(diǎn)。 6.4.4光纖測溫系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)。測量時間，溫度分辨率，空間分辨率，采樣分辨率，溫度精確度，光纖預(yù)算（衰減），操作溫度，溫度范圍，平均功耗，最大功耗，測量范圍（距離），短期穩(wěn)定性（24 小時）。6.4.5 光纖測溫在混凝土中的作用 6.4.6分布式光纖測溫系統(tǒng)介紹。 分布式光纖測溫系統(tǒng)(又稱DTS 系統(tǒng)) 通常由激光光源、傳感光纖(纜) 和檢測單元組成,它是一種自動

60、化的監(jiān)測系統(tǒng)。 6.4.6測溫光纜（1）測溫光纜的安裝埋設(shè)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。（2）測溫光纜的率定。（3）光纖伸長率的測定。 第七章 應(yīng)變測量及應(yīng)用7.1電阻應(yīng)變計(jì)的測量與選擇7.2測量橋路的選擇7.3現(xiàn)場應(yīng)變測量7.4鋼筋混凝土應(yīng)變測量 第七章 應(yīng)變測量及應(yīng)用7.1電阻應(yīng)變計(jì)的測量與選擇 7.1.1應(yīng)變計(jì)的測量 1，測量內(nèi)容（應(yīng)變、殘余應(yīng)力、壓力、扭矩、位移等 ） 2，測量材料（不同材料的測量選擇對應(yīng)的應(yīng)變計(jì)） 3，測量狀態(tài) 4，測量方案 5，測量準(zhǔn)確性 表面式應(yīng)變計(jì) 弦式點(diǎn)焊型應(yīng)變計(jì) 7.1.2 電阻應(yīng)變計(jì)的選擇 （1）基底材料的選擇紙基底 ： 優(yōu)點(diǎn)是柔軟、易粘貼，極限應(yīng)變大；缺點(diǎn)是易吸潮。 膠膜