土木工程無損檢測技術課件

土木工程無損檢測技術湖南大學土木學院黃政宇教授1可編輯課件PPT概論無損檢測的定義：無損檢測是指以不損及其將來使用和使用可靠性的方式，對材料或制件或此兩者進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、化學成分、組織結構和力學性能變化的評定，并進而就材料或制件對特定應用的適用性進行評價的一門學科。2可編輯課件PPT無損檢測技術的特點：無損檢測涵蓋技術領域淵博、覆蓋基本研究領域眾多、涉及應用領域廣泛，是一個全領域的技術。按檢測方法的原理有:射線方法檢測，聲學方法檢測電學方法檢測，磁學方法檢測力學方法檢測，光學方法檢測電磁波方法，滲透法檢測等。3可編輯課件PPT按被檢測材料劃分：金屬材料：鋼鐵鋁合金銅及銅合金鈦及鈦合金非金屬材料混凝土及砂漿巖石塑料和橡膠陶瓷制件復合材料4可編輯課件PPT混凝土的無損檢測方法按檢測目的，無損檢測方法分為四類：1、檢測結構、構件混凝土強度值；2、檢測結構、構件混凝土內部缺陷（如裂縫、孔洞和不密實區(qū)、結合面質量、損傷層等）；3、檢測幾何尺寸（如鋼筋位置、保護層厚度、板面或墻面厚度等）；4、混凝土的勻質性和其他性質的檢測；5可編輯課件PPT按檢測對結構、構件是否造成破損分為：1、非破損檢測方法如回彈法、超聲法、超聲-回彈綜合法、磁測法、電測法、電磁波法、射線法等。2、半破損檢測方法如鉆芯法、拔出法、射釘法、拔脫法等。

6可編輯課件PPT混凝土強度的檢測打擊法：表面硬度法：下落式（彈簧式、旋轉式）錘擊、活塞鋼球打擊法；回彈法局部破損法：射釘法：射釘槍法、溫澤針法等拔出法：先裝拔出法、后裝拔出法和后錨固法等鉆芯法局部壓縮法拔脫法綜合法：超聲回彈綜合法7可編輯課件PPT現行有關混凝土強度檢測的標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》JGJ/T23-2011《后錨固法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》JGJ/T208-2010《超聲回彈綜合法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》CECS02-2005《拔出法檢測混凝土強度技術規(guī)程》CECS69-2011《剪壓法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》CECS278-2010《鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程》CECS03-20078可編輯課件PPT其他行業(yè)的有關規(guī)程：《公路路基路面現場測試規(guī)程》JTGE60-2008回彈儀測定水泥混凝土強度試驗方法

（T0954-1995）

超聲回彈法測定路面水泥混凝土抗彎強度試驗方法（T0955-1995）

射釘法快速檢驗水泥混凝土強度的試驗方法（T0956-1995）《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006回彈法檢測混凝土抗壓強度射釘法檢測混凝土強度超聲法檢測混凝土抗壓強度和均勻性混凝土芯樣強度試驗……《鉆芯檢測離心高強混凝土抗壓強度試驗方法》GB/T19496-20049可編輯課件PPT混凝土的動態(tài)特性的檢測聲速法超聲法沖擊波法共振法縱向共振撓曲共振扭曲共振敲擊法10可編輯課件PPT現行有關混凝土動態(tài)特性檢測的標準《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009

動彈性模量試驗《混凝土結構試驗方法標準》GB/T50152-2012結構監(jiān)測和動力測試《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006混凝土（砂漿）動彈性模量試驗11可編輯課件PPT混凝土的厚度及內部缺陷的檢測聲速法超聲法沖擊彈性波法放射線法X-射線法γ-射線法電磁波法雷達波法熱學方法紅外熱像法12可編輯課件PPT現行有關混凝土厚度及內部缺陷檢測的標準《超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程》CECS21-2000《公路路基路面現場測試規(guī)程》JTGE60-2008短脈沖雷達測定路面厚度試驗方法（T0913-2008）《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006超聲波檢測混凝土裂縫深度（平測法）超聲波檢測混凝土裂縫深度（對、斜測法）超聲波檢測混凝土內部缺陷13可編輯課件PPT混凝土中鋼筋位置的檢測磁學方法渦流探測法R表法放射線法X-射線法γ-射線法電磁波法雷達波法14可編輯課件PPT混凝土中鋼筋銹蝕情況的檢測電學法自然電位法腐蝕電流法電磁法渦流探測法放射線法X射線法γ-射線法15可編輯課件PPT現行有關混凝土中鋼筋檢測的標準《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》JGJ/T152-2008鋼筋間距和保護層厚度：電磁法、雷達法鋼筋直徑：電磁法、鋼筋銹蝕形狀：半電池電位法《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006混凝土中鋼筋半電池電位測定16可編輯課件PPT混凝土的其他檢測方法混凝土受荷歷史的檢測方法：聲發(fā)射法混凝土的含水量的檢測：電學法：電阻法、電容率法中子法：中子含水量測定法、中子活化分析法其他方法：微波吸收法、核磁共振法混凝土構筑物的埋入深度：聲速法（沖擊彈性波法）（如樁基的低應變檢測法）17可編輯課件PPT若干混凝土結構無損檢測方法簡介18可編輯課件PPT回彈法檢測混凝土抗壓強度1、回彈法的定義：利用回彈儀檢測普通混凝土結構、構件抗壓強度的方法簡稱為回彈法。2、回彈法檢測混凝土抗壓強度的特點：儀器簡單、操作方便、經濟迅速和具有一定的測試精度；但回彈儀所測得的回彈值只代表混凝土表層的質量，所以回彈法要求混凝土構件的表面質量與內部質量一致。19可編輯課件PPT3、回彈法在國外的應用現狀：

（1）只作為混凝土均勻性的判斷及個構件質量的相對比較用，不作強度推算用（如美國）；（2）以一定數量的試件來標定，求出強度與回彈值的關系后作為判斷強度的輔助手段（如日本、歐共體等）；（3）以一定數量的試件來標定，求得相關關系后可作為推算強度的手段（如英國、德國等）。20可編輯課件PPT4、回彈法在我國的應用現狀：通過對儀器測試性能、測強影響因素、現場測試技術、數據處理方法和構件強度推定方法等的研究，提出了具有我國特色的回彈儀標準狀態(tài)和考慮混凝土碳化深度的測強曲線，測強相對誤差基本控制在±15%以內?，F行技術規(guī)程：

《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》（JGJ/T23-2011)《混凝土回彈儀》（JJG817-93）21可編輯課件PPT回彈儀回彈儀的分類：按沖擊能量大小分為:重型回彈儀中型回彈儀輕型回彈儀；按示值系統的讀數方式分為:指針直讀式數顯式自動記錄式；22可編輯課件PPT回彈儀的構造及工作原理

E=1/2×KL2

K—彈擊彈簧的剛度785.0N/m；L—彈擊拉簧工作時拉伸長度0.075m。

R=L’/L×100R—回彈值；L’—彈擊錘向后彈回的距離；L—沖擊前彈擊錘距彈擊桿的距離。23可編輯課件PPT影響回彈儀檢測性能的主要因素機芯主要零件的裝配尺寸

1、彈擊拉簧的工作長度L0(L0=61.5mm）

L0>61.5mm時，回彈值偏高；

L0<61.5mm時，回彈值偏低。

2、彈擊錘的沖擊長度Lp(Lp=75mm)Lp=L(拉伸長度）

3、彈擊錘的起跳位置24可編輯課件PPT主要零件的質量

1、拉簧的剛度拉簧的剛度應為785.0N/m(0.8kgf/cm)2、彈擊桿前端的球面半徑彈擊桿前端的球面半徑r=25mm3、指針長度和摩擦力指針長度=20mm

摩擦力f=0.60N(0.5~0.8N)4、影響彈擊錘起跳位置的有關零件緩沖壓簧的剛度、壓簧的剛度、彈擊拉簧的剛度和脫鉤時掛鉤與彈擊錘掛鉤處的摩擦力。25可編輯課件PPT機芯裝配質量

1、調零螺絲使彈擊錘脫鉤瞬間，指針塊上的示值為“100”，不得有松動和位移現象。

2、固定彈擊拉簧三連件（拉簧座、彈擊拉簧和彈擊錘）裝入中心導桿不得有歪斜偏心現象。

3、機芯同軸度彈擊桿、彈擊錘與中心導桿工作時應在同一軸心上。26可編輯課件PPT鋼砧率定的作用

僅以鋼砧率定檢驗回彈儀合格與否是錯誤的鋼砧率定的作用

1、當儀器為標準狀態(tài)時，檢驗儀器的沖擊能量是否等于或接近2.207J；

2、能較靈活地反映出彈擊桿、中心導桿和彈擊錘的加工精度，以及工作時三者是否在同一軸線上；

3、檢驗儀器本身測試的穩(wěn)定性；

4、檢驗儀器經使用后內部零件有無損壞或出現某些障礙。27可編輯課件PPT回彈儀檢測混凝土強度的影響因素原材料

1、水泥用于普通混凝土的通用水泥及同一水泥品種不同強度等級、不同水泥用量對回彈法影響，在考慮了碳化深度的影響條件下，可以不考慮。

2、細骨料符合（JGJ/T52)規(guī)定的細骨料對回彈法測強沒有顯著影響。

3、粗骨料國外一般認為粗骨料品種、粒徑及產地均有影響；國內看法尚不統一，有人認為石子的品種有影響。在制定地區(qū)曲線時，可結合具體情況酌定。28可編輯課件PPT外加劑普通混凝土中摻與不摻非引氣性外加劑對回彈法測強影響不顯著。成型方法只要混凝土基本密實，手工插搗與機械振搗對回彈法測強無顯著影響。但離心法、真空法、壓漿法等成型工藝方法有影響。養(yǎng)護方法及濕度自然養(yǎng)護或蒸汽養(yǎng)護后7天以上無顯著差異。表面濕度有顯著的影響。測試時表面要求處于風干狀態(tài)。29可編輯課件PPT碳化及齡期碳化對回彈值有顯著的影響，而對混凝土的強度則影響不大，因此，碳化對回彈法檢測混凝土強度有顯著的影響，在我國規(guī)程中，考慮了碳化的影響。齡期的影響包括在碳化的影響中。模板符合《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204—2002）的模板對回彈法測強沒有顯著影響。泵送混凝土泵送混凝土摻入了引氣型泵送劑、砂率較大、石子粒徑較小、坍落度大，對回彈法測強有一定影響，應加以修正。30可編輯課件PPT回彈法檢測混凝土強度方法概要一、回彈儀的要求

1、可為數字式，也可為指針直讀式

2、應有產品合格證和檢定合格證

3、處于標準狀態(tài)

4、數字式回彈儀應帶有指針直讀系統，數字顯示的回彈值與指針直讀示值相差不應超過1

5、使用的環(huán)境溫度：-4～40℃31可編輯課件PPT現場檢測的規(guī)定完整的資料結構和構件的數量

A、單個檢測

B、批量檢測：≥30%且≮10件測區(qū)要求：

1、≮3m的構件，測區(qū)數≮10；測區(qū)數最少≮5；

2、相鄰兩測區(qū)的間距應控制在2m以內，距邊緣不宜大于0.5m，且不小于0.2m；

3、測區(qū)面積宜控制在0.04m2；

4、彈擊時會產生顫動的薄壁、小型構件應設置支撐固定；

5、測試面的要求。32可編輯課件PPT回彈值測量

1、測點在測區(qū)內均勻分布

2、相鄰兩測點凈距不宜小于20mm

3、同一測點只應彈擊一次

4、每一測區(qū)記取16個回彈值碳化深度值測量：

1、≥30%測區(qū)數測碳化深度值

2、在測區(qū)表面形成15mm的孔洞

3、用1~2%酚酞酒精溶液測定（精確至0.5mm）33可編輯課件PPT數據處理回彈值計算：測區(qū)平均回彈值非水平方向修正檢測面為澆筑表面或底面的修正測強曲線：統一曲線專用曲線地區(qū)曲線34可編輯課件PPT測區(qū)混凝土強度的修正：

1、與測強曲線的使用條件差異較大時用同條件試件或混凝土芯樣（≥6個）2、混凝土強度的修正采用修正量法：35可編輯課件PPT混凝土強度計算

1、計算結構或構件的測區(qū)混凝土強度平均值和標準差

2、確定結構或構件的混凝土強度推定值

3、對按批量檢測的構件，當該批構件混凝土強度標準差出現下列情況時，則該批構件應全部按單個構件檢測：

a、當該批構件混凝土強度平均值小于25Mpa，且標準差大于4.5Mpa時。

b、當該批構件混凝土強度平均值不小于25Mpa，且標準差大于5.5Mpa時。36可編輯課件PPT超聲回彈綜合法檢測混凝土強度

1、超聲回彈綜合法的定義：利用超聲波脈沖速度和回彈值同混凝土強度建立關系，檢測混凝土強度的方法。

2、超聲回彈綜合法的特點：與單一的回彈法或超聲法相比，超聲回彈綜合法可減少齡期和含水量的影響，彌補相互不足，提高測試精度。

3、現行技術規(guī)程

《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規(guī)程》（CECS02:2005)《混凝土超聲波檢測儀》（JG/T5004-92）《混凝土超聲檢測儀檢定規(guī)程》（JJG(交通)070-2006）

《混凝土回彈儀》（JJG817-93）37可編輯課件PPT檢測儀器的技術要求超聲儀的技術要求：

1、聲時范圍0.5～9999μs，測度精度為0.1μs；

2、聲時顯示調節(jié)在20～30μs范圍內時，2h內聲時顯示的漂移不得大于±0.2μs；

3、放大器頻率響應宜分為10～200kHz，200～500kHz兩頻段

4、儀器應能適用于溫度為－10～＋40℃、相對濕度不大于80％、電源電壓波動為220±22V的環(huán)境中，且能連續(xù)4h正常工作回彈儀的技術要求：與回彈法相同。38可編輯課件PPT檢測技術及混凝土強度的推定測試準備、測區(qū)布置、回彈值的測量與計算等與回彈法相同。超聲聲速的測量

1、超聲測點應布置在回彈測試的同一測區(qū)

2、測量超聲聲時，應保證換能器與混凝土耦合良好

3、每一測區(qū)內的相對測試面各布置3個測點，且發(fā)射和接收換能器在同一軸線上

4、超聲聲時測量一般采用對測法，也可采用單面平測或相鄰面角測

5、測試的聲時應精確至0.1μs。超聲測距的測量誤差應不大于±1%39可編輯課件PPT鉆芯法檢測混凝土強度鉆芯法的定義：鉆芯法是利用專用鉆機和人造金剛石空心薄壁鉆頭，從結構混凝土中鉆取芯樣以檢測混凝土強度和檢查混凝土內部缺陷的方法。鉆芯法的特點和主要用途鉆芯法是一種直觀、可靠和準確的方法，但對混凝土會造成局部損傷，大量取芯受到一定的限制。主要用于檢測混凝土的抗壓強度、抗拉強度、厚度和裂縫深度等。現行規(guī)程

《鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程》（CECS03:2007）40可編輯課件PPT鉆芯法的適用性：

不適用于預應力混凝土結構不適用于抗壓強度低于10MPa的混凝土取芯數量：

按單個構件檢測的鉆芯數量不應少于3個；對于較小的構件，鉆芯數量可取2個。按批檢測，取芯數量應為20~30個，每個構件上宜取一個芯樣。芯樣加工

芯樣試件的高徑比應為1（0.95~1.05之間）；芯樣試件內不應含有鋼筋，若不能滿足，最多只允許含有兩根直徑小于10mm且與軸線基本垂直的鋼筋；芯樣端面應磨平或補平41可編輯課件PPT抗壓強度試驗：尺寸測量（精確度）：

1、直徑：0.5mm2、高度：1mm3、垂直度：0.1°4、平整度：100mm長度內不超過0.1mm

強度測定：

宜與結構混凝土條件基本一致按普通混凝土力學性能試驗方法試驗芯樣混凝土強度的計算：

1、強度值

2、強度推定值42可編輯課件PPT拔出法檢測混凝土強度

拔出法是將安裝在混凝土中的錨固件拔出，測定極限拔出力，根據預先建立的拔出力和混凝土強度之間的相關關系，檢測混凝土強度，是一種半破損或微破損檢測方法。拔出法可分為兩類：

1、預埋拔出法；

2、后裝拔出法。43可編輯課件PPT

國外有關標準：美國：《硬化混凝土拔出強度標準試驗方法》（ASTMC-900-99）國際標準化組織：《硬化混凝土拔出強度的測定》（ISO/DIS8046）丹麥：《硬化混凝土拔出試驗方法》DS423.31此外，瑞典、挪威等國家制定了標準。我國標準：預埋拔出法檢測混凝土強度（TB/T2298.1-91）后裝拔出法檢測混凝土強度（CECS69:2011）后錨固法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程JGJ/T208-201044可編輯課件PPT45可編輯課件PPT46可編輯課件PPT47可編輯課件PPT拔出試驗裝置：圓環(huán)式拔出試驗裝置：反力支承內徑55mm

錨固件的錨固深度25mm

鉆孔深度18mm

適用于粗骨料最大粒徑≤40mm的混凝土三點式拔出試驗裝置：反力支承內徑120mm

錨固件的錨固深度35mm

鉆孔深度22mm

適用于粗骨料最大粒徑≤60mm的混凝土48可編輯課件PPT49可編輯課件PPT工程檢測測點布置在構件上均勻布置3個測點；宜布置在混凝土成型的側面；在構件受力較大及薄弱部位應布置測點；測點應避開接縫、蜂窩、麻面部位和混凝土表層的鋼筋、預埋件。測試面應平整、清潔、干燥，應清除飾面層和浮漿；相鄰測點間距不應小于10倍錨固深度，測點距構件邊緣不小于4倍錨固深度50可編輯課件PPT試驗的取舍三個拔出力中，當最大拔出力或最小拔出力與中間值之差大于中間值的15%時，應在最小拔出力測點附近再加測2個測點。拔出試驗出現異常時，應作詳細記錄，并進行補測?；炷翉姸鹊膿Q算和推定：混凝土強度的換算：

fcuc=A.F+B

混凝土強度的推定：

1、按單個構件

2、按批推定51可編輯課件PPT超聲法檢測混凝土缺陷超聲法檢測混凝土缺陷基本原理根據超聲波在混凝土中遇到缺陷時，產生繞射，可根據聲時及聲程的變化，判別和計算缺陷的大小；超聲波在混凝土中的缺陷界面產生散射和反射，聲波波幅顯著減少，頻率明顯降低，接收信號波形畸變，可根據這些變化判斷混凝土的缺陷情況。檢測標準：《超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程》（CECS21:2000)52可編輯課件PPT裂縫深度檢測1、單面平測法（裂縫深度小于500mm)

53可編輯課件PPT2、雙面斜測法54可編輯課件PP