第五章 混凝土強度非破損檢測

PAGEPAGE2第五章混凝土強度非破損檢測5-1回彈法檢測混凝土強度15.2超聲回彈綜合法檢測混凝土強度55-3鉆芯法105.4拉拔法11無損檢測技術(shù)：在不擾動介質(zhì)性狀、不損害材料承載能力的條件下實現(xiàn)對被測物體性質(zhì)和相關(guān)參數(shù)的測定。當(dāng)對混凝土試件強度的代表性有懷疑或者需要確定混凝土工程的實際強度時，必須直接在混凝土結(jié)構(gòu)物上運用非破損方法測定混凝土的實際強度。通常在出現(xiàn)以下幾種情況時需采用：1.施工管理不善、施工過程出現(xiàn)可能影響混凝土強度的問題、懷疑混凝土試件強度時，應(yīng)采用非破損測強；2.因施工工序需要、了解實體混凝土強度發(fā)展時，可采用非破損檢測；3.對已建建筑進行維修、改造、評定等處理時，可采用非破損檢測；4.對重要或永久性構(gòu)筑物進行質(zhì)量跟蹤管理時，可采用非破損檢測；5.當(dāng)結(jié)構(gòu)受損時，如火災(zāi)、地震或化學(xué)腐蝕，可采用非破損檢測。§5-1回彈法檢測混凝土強度一、概述混凝土強度與表面硬度之間有一定關(guān)系，而表面硬度與回彈值之間也存在一定的關(guān)系。以回彈儀彈擊混凝土表面，測得回彈值，根據(jù)回彈值與抗壓強度校準的相關(guān)關(guān)系，并結(jié)合混凝土碳化深度從而用回彈值間接推算混凝土強度。采用回彈法檢測不會對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的力學(xué)性質(zhì)和承載能力產(chǎn)生不利影響，因而被廣泛應(yīng)用于工程驗收的質(zhì)量檢測。回彈法是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度檢測方法，具有以下優(yōu)點：1.對結(jié)構(gòu)沒有損傷2.儀器輕巧，使用方便3.測試速度快4.測試費用相對較低5.可以基本反映結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度規(guī)律缺點：1.精度相對較低2.不適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測3.影響因素多回彈法檢測標準：回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程JGJ/T23-2011二、回彈儀工作原理回彈儀工作時，彈擊錘釋放出的沖擊能量借助彈擊桿傳遞給混凝土，混凝土的彈性反應(yīng)的能量又通過彈擊桿傳遞給彈擊錘，使彈擊錘獲得回彈的能量向后彈回，則回彈值R為：R=x/ll—彈簧的初始拉伸長度；X—回彈時彈簧的拉伸長度。三、檢測過程1.檢測前后回彈儀的率定標稱能量為2.207J的回彈儀，在洛氏硬度HRC為60±2的鋼砧上的率定值為80±2。2.檢測數(shù)量批量檢測：對于混凝土生產(chǎn)工藝、強度等級相同、配合比、養(yǎng)護條件基本一致且齡期相近的一批同類構(gòu)件的檢測應(yīng)采用批量檢測。按批量進行檢測時，應(yīng)隨機抽取構(gòu)件，抽檢數(shù)量不宜少于同批構(gòu)件總數(shù)的30%且不宜少于10件。當(dāng)檢驗批構(gòu)件數(shù)量大于30個時，抽樣構(gòu)件數(shù)量可適當(dāng)調(diào)整，并不得少于國家現(xiàn)行有關(guān)標準規(guī)定的最少抽樣數(shù)量。單個構(gòu)件：測區(qū)數(shù)不宜少于10個，當(dāng)受檢構(gòu)件數(shù)量大于30個且不需提供單個構(gòu)件推定強度或受檢構(gòu)件一方向尺寸不大于4.5m且另一方向尺寸不大于0.3m時，每個構(gòu)件的測區(qū)數(shù)量可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于5個。相鄰兩測區(qū)的間距不應(yīng)大于2m。測區(qū)宜選在能使回彈儀處于水平方向的混凝土澆筑側(cè)面。3.修正混凝土測強曲線的條件：混凝土采用水泥、砂石、外加劑、摻合料、拌合水符合國家現(xiàn)行標準；采用普通成型工藝；采用符合國家標準規(guī)定的模板；蒸汽養(yǎng)護出池經(jīng)自然養(yǎng)護7d以上，且混凝土表層為干燥狀態(tài)；自然養(yǎng)護且齡期為14-1000d；抗壓強度為10-60MPa。當(dāng)不符合上述要求時，就需要進行修正。在構(gòu)件上鉆取混凝土芯樣：6個，100mm，高徑比1。芯樣應(yīng)在測區(qū)內(nèi)鉆取，每個芯樣應(yīng)只加工一個芯樣。同條件試塊：6個，150mm采用修正量法進行修正。四、回彈值測量1.測量回彈值時，回彈儀的軸線應(yīng)始終垂直于混凝土檢測面，并緩慢施壓，快速復(fù)位。2.每一測區(qū)應(yīng)記取16個回彈值，每一測點的回彈值讀數(shù)精確至1。測點宜在測區(qū)范圍內(nèi)均勻分布，相鄰兩測點的凈距不宜小于20mm；測點距外露鋼筋、預(yù)埋件的距離不宜小于30mm。測點不應(yīng)在氣孔或外露石子上，同一測點只應(yīng)彈擊一次。五、碳化深度值測量測點數(shù)量：回彈值測量完畢后，應(yīng)在有代表性的位置上測量碳化深度值，測點數(shù)不應(yīng)少于構(gòu)件測區(qū)數(shù)的30%，取其平均值為該構(gòu)件每個測區(qū)的碳化深度值。當(dāng)碳化深度值極差大于2.0mm，應(yīng)在每一測區(qū)測量碳化深度值。測量方法：可采用工具在測區(qū)表面形成直徑約15mm的孔洞，其深度應(yīng)大于混凝土的碳化深度；應(yīng)清除孔洞中的粉末和碎屑，且不得用水擦洗；應(yīng)采用濃度為1%-2%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處，當(dāng)已碳化與未碳化界限清楚時，應(yīng)采用碳化深度測量儀測量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離，并應(yīng)測量3次，每次讀數(shù)精確至0.25mm；應(yīng)將三次測量的平均值作為檢測結(jié)果，并應(yīng)精確至0.5mm。對于泵送混凝土，只要求檢測區(qū)應(yīng)選在混凝土澆筑的側(cè)面，直接查表或按公式計算：六、回彈值計算應(yīng)從該測區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，余下的10個回彈值應(yīng)按下式計算：七、檢測面修正非水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面時，測區(qū)的平均回彈值應(yīng)按下式修正：水平方向檢測混凝土澆筑頂面或底面時，測區(qū)的平均回彈值應(yīng)按下列公式修正：當(dāng)回彈儀為非水平方向且測試面為混凝土的非澆筑側(cè)面時，應(yīng)先對回彈值進行角度修正，并應(yīng)對修正后的回彈值進行澆筑面修正。修正順序當(dāng)檢測時回彈儀為非水平方向且測試面為非混凝土的澆筑側(cè)面時，應(yīng)先按規(guī)程附錄C對回彈值進行角度修正，然后再按規(guī)程附錄D對修正后的值進行澆筑面修正。八、測強曲線分類1.統(tǒng)一測強曲線：由全國有代表性的材料、成型養(yǎng)護工藝配制的混凝土試件，通過試驗所建立的曲線；2.地區(qū)測強曲線：由本地區(qū)常用的材料、成型養(yǎng)護工藝配制的混凝土試件，通過試驗所建立的曲線；3.專用測強曲線：由與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土相同的材料、成型養(yǎng)護工藝配制的混凝土試件，通過試驗所建立的曲線。應(yīng)按專用、地區(qū)、統(tǒng)一的順序選用測強曲線?；炷翜y強曲線的條件：1.混凝土采用水泥、砂石、外加劑、摻合料、拌合水符合國家現(xiàn)行標準；2.采用普通成型工藝；3.采用符合國家標準規(guī)定的模板；4.蒸汽養(yǎng)護出池經(jīng)自然養(yǎng)護7d以上，且混凝土表層為干燥狀態(tài)；5.自然養(yǎng)護且齡期為14-1000d；6.抗壓強度為10-60MPa?；貜椫蹬c抗壓強度的關(guān)系回彈值與表面硬度有關(guān)，而表面硬度反映了混凝土抗壓強度的大小?；貜椫蹬c混凝土抗壓強度的統(tǒng)計關(guān)系：線性方程：fccu=a+bR冪函數(shù)：fccu=aRb九、混凝土強度計算構(gòu)件的測區(qū)混凝土強度可根據(jù)各測區(qū)的混凝土強度換算值計算。當(dāng)測區(qū)數(shù)為10個及以上時，應(yīng)計算強度標準差。平均值和標準差應(yīng)按下式計算：強度推定構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土強度推定值(fcu,e)應(yīng)符合下列規(guī)定：1.當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)少于10個時：fcu,e=fccu,min2.當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)強度值中出現(xiàn)小于10.0MPa時：fcu,e＜10.0MPa3.當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個時，應(yīng)按下列公式計算：4.當(dāng)批量檢測時，應(yīng)按下列公式計算：對按批量檢測的構(gòu)件，當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度標準差出現(xiàn)下列情況之一時，則該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個構(gòu)件檢測：1.當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度平均值小于25MPa、Sfccu大于4.5MPa時2.當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度平均值不小于25MPa且不大于60MPa、Sfccu大于5.5MPa時十、回彈法測試中應(yīng)注意的問題1.回彈儀的工作狀態(tài)校準：在標準鋼砧上，將儀器垂直向下率定，以其平均率定值為80±2作為回彈法檢測時回彈儀的標準狀態(tài)。精度：在現(xiàn)場檢測操作時，應(yīng)準備兩臺以上校驗至標準狀態(tài)的回彈儀。2.測試面要求測試面清潔平整、干燥、密實；測區(qū)面積約為400cm2，每個測區(qū)測點不小于16個，分別剔除最大和最小3個值，取平均值；測區(qū)宜選在澆筑側(cè)面，測點在相對側(cè)面上交錯布置；測點間距不小于2cm?！?.2超聲回彈綜合法檢測混凝土強度一、概述超聲回彈綜合法是采用中型回彈儀、混凝土超聲波檢測儀綜合檢測并推斷混凝土結(jié)構(gòu)中普通混凝土抗壓的方法，做到技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理、方便使用。超聲波在混凝土中傳播時，其傳播速度與強度成正相關(guān)關(guān)系，混凝土強度越高，超聲波波速越快，因此可以通過測量超聲波在混凝土中傳播的速度并進行相應(yīng)的換算即可得到混凝土的強度。超聲回彈綜合法檢測：超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程CECS02:2005超聲回彈綜合法是指在混凝土同一測區(qū)分別測量聲速值(在混凝土中，超聲脈沖單位時間內(nèi)傳播的距離)及回彈值。根據(jù)混凝土強度與表面硬度以及超聲波在混凝土中的傳播速度之間的相關(guān)關(guān)系推定混凝土強度等級：超聲法檢測能夠反映混凝土內(nèi)部密實情況，但對人員、設(shè)備要求高，且因人而異顯著。回彈法要求相對較低，但不能反映混凝土內(nèi)部密實度，因此二者結(jié)合避免了彼此的缺點，卻有很多優(yōu)點：1.減少齡期和含水率的影響2.彌補相互不足3.提高測試精度二、超聲波儀的校準在常溫下空氣中的聲速值除了隨溫度變化而有一定變化外，受其它因素的影響很小。因此，用測量空氣中聲速的方法定期檢驗儀器性能，是一種簡單易行的方法。1.檢驗儀器的計時機構(gòu)是否可靠2.驗證了儀器操作者的聲時讀取方法是否正確。超聲波檢測儀的計量檢驗應(yīng)按“時-距”法實測空氣聲速，并與計算值比較。測試步驟：取常用平面換能器一對，接于超聲波儀器上，開機預(yù)熱10min。在空氣中將兩個換能器的輻射面對準，依次改變兩個換能器輻射面之間的距離，在保持首波幅度一致的條件下，讀取各間距所對應(yīng)的聲時值t，同時測量空氣溫度Tk，精確至0.5℃測量時應(yīng)注意事項：1.兩個換能器輻射面的軸線始終保持在同一直線上；2.換能器輻射面間距的測量誤差不應(yīng)超過±1%，且測量精度為0.5mm；3.換能器輻射面宜懸空相對放置，若置于地板或桌面上，必須在換能器下面墊以吸聲材料?？諝庵袑崪y時速的計算：1.坐標法：以換能器輻射面間距為縱坐標，聲時讀數(shù)為橫坐標，將各組數(shù)據(jù)繪在直角坐標圖上。穿越各點形成一直線，算出該直線的斜率，即為空氣中聲速實測值V0。2.回歸法：以各測點的測距和對應(yīng)的聲時求回歸直線方程l=a+btb回歸系數(shù)，其中b回歸系數(shù)便是空氣中聲速實測值V0。三、超聲測試及聲速值計算1.超聲測點應(yīng)與回彈測點布置在同一測區(qū)內(nèi)，宜先進行回彈測試，然后再進行超聲測試。超聲測點應(yīng)布置在回彈測試的同一測區(qū)內(nèi)，每一個測區(qū)布置3個測點。超聲測試宜優(yōu)先采用對測或角測，當(dāng)被測構(gòu)件不具備對測或角測條件時，可采用單面平測。角測法：當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件被測部位只有兩個相鄰表面可供檢測時，可采用角測方法測量混凝土中聲速，每個測區(qū)布置3個測點。換能器布置如圖。布置超聲角測點時，換能器中心與邊緣的距離、不宜小于200mm。在檢測中，如一個表面較窄、另一個表面較寬時，測點布置可不相等，但二者相差不宜大于2倍。角測時超聲測距按下式計算：平測法：當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件被測部位只有一個表面可供檢測時，可采用平測方法測量混凝土中聲速。所謂超聲波平測法，就是將發(fā)射和接收換能器耦合于被測構(gòu)件的同一表面上進行聲時測量。每個測區(qū)布置3個測點，換能器布置如圖。2.超聲測試時，換能器輻射面應(yīng)通過耦合劑與混凝土測試面良好耦合；3.聲時測量應(yīng)精確至0.1μs，超聲測距測量應(yīng)精確至1.0mm，且測量誤差不應(yīng)超過±1%.聲時計算應(yīng)精確至0.01km/s；4.當(dāng)混凝土澆筑方向的側(cè)面對測時，測區(qū)混凝土中聲速代表值應(yīng)根據(jù)該測區(qū)中3個測點的混凝土中聲速值來計算：當(dāng)在混凝土澆筑的頂面或底面測試時，測區(qū)聲速代表值應(yīng)按下列公式修正：四、結(jié)構(gòu)混凝土強度推定1.強度換算適用范圍主要適用于符合下列條件的混凝土：1)混凝土用水泥和骨料符合國家標準的要求；2)可摻或不摻礦物摻和料、外加劑；3)人工或一般機械攪拌的混凝土或泵送混凝土；4)自然養(yǎng)護；5)齡期7-2000d；6)混凝土強度10-70MPa。2.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中第i個測區(qū)的混凝土抗壓強度換算值，可用修正后的測區(qū)回彈代表值Rai和聲速代表值vai，優(yōu)先采用專用測強曲線或地區(qū)測強曲線進行換算。3.當(dāng)無專用或地區(qū)測強曲線時，可按全國統(tǒng)一測區(qū)混凝土抗壓強度換算公式計算：4.當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的測區(qū)數(shù)不少于10個時，各測區(qū)混凝土抗壓強度換算值得平均值和標準差應(yīng)按下式計算：5.當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所采用的材料及齡期與制定測強曲線所采用的材料及其齡期有較大差異時，應(yīng)采用同條件立方體或從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)中鉆取的混凝土芯樣的抗壓強度進行修正。試件數(shù)量不應(yīng)少于4個。修正系數(shù)計算式為：1）采用同條件立方體試件：2）采用混凝土芯樣試件：強度推定構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土強度推定值(fcu,e)應(yīng)符合下列規(guī)定：1.當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)少于10個時：fcu,e=fccu,min2.當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)強度值中出現(xiàn)小于10.0MPa時：fcu,e＜10.0MPa3.當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個或按批量檢測時：對按批量檢測的構(gòu)件，當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度標準差出現(xiàn)下列情況之一時，則該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個構(gòu)件檢測：1.當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度平均值小于25MPa、Sfccu大于4.5MPa時；2.當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度平均值在20-50MPa、Sfccu大于5.5MPa時；3.當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度平均值大于50MPa、Sfccu大于6.5MPa時。五、超聲回彈綜合法測試的影響因素§5-3鉆芯法鉆芯法試驗時使用專用的取芯鉆機，從被檢測的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上直接鉆取圓柱形的混凝土芯樣，并根據(jù)芯樣的抗壓強度推定混凝土的立方