第二章建筑结构的检测与鉴定

第二章建筑结构的检测与鉴定2．1概述2．2．1建筑物可靠性鉴定的基本概念结构可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的能力，它包括安全性、适用性和耐久件，当以概率来度量时称为结构可靠度。安全性：结构在正常施工和使用条件下承受可能出现的各种作用的能力，以及在偶然事件发生时和发生后仍保持必要的整体稳定性的能力。适用性：结构在正常使用条件下满足预定使用功能的能力。耐久性：结构在正常维护条件下随时间变化而仍满足预定功能的能力。建筑物可靠性鉴定是指对现有建筑物上的作用、结构抗力及其相互关系进行检测、试验和综合分析，评估其结构的实际可靠性。2．1．2建筑物的签定方法1．传统经验法建筑物可靠性鉴定过去主要采用传统经验法，传统经验法的特点是以个人或少数鉴定人员的经验和知识为主进行鉴定的，也就是依靠有经验的技术人员进行现场检测和必要的复算，然后凭其个人的知识和经验给出评判结果。由于没有统一的标准，有时的鉴定结论会因人而异，尤其是对一些结构较复杂的工程。2．实用鉴定法随着科学技术的发展，建筑物的鉴定方法也在不断更新和完善，结构可靠性理论已引入建筑结构的鉴定中，我国在这方面也已取得一定的成绩，经过多年的努力，已编制了一些现有建筑物可靠性鉴定的标准。下面列举的是我国已编制的现有建筑物鉴定的国家或行业的标准和规程：《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJl44—90)《钢铁工业建(构)筑物可靠性鉴定规程》(YBJ219—89)《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292—1999)《钢结构检测评定及加固技术规程》(YB9257—96)《危险房屋鉴定标准》(JGJl25—99)《建筑抗震鉴定标准》(GB50023—95)《工业构筑物抗震鉴定标准》(GBJll7—89)《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344—2004)建筑物可靠性鉴定目前是采用实用鉴定法，该方法是在传统经验法的基础上发展起来的一种较科学的鉴定评判方法。这种鉴定方法的特点是要求鉴定人员根据鉴定目的进行详细的检查、分析，再按照现行的鉴定标准(上面列举的有关鉴定标准)下结论。实用鉴定法的工作程序如图2．1所示。初步调查时，除对原设计图、竣工图等有关原始资料与实物初步核对、检查和分析外，还应对建筑结构使用条件作调查。使用条件的调查应包括结构物的作用、使用环境和使用历史三部分内容。1)结构布置、支撑系统、圈梁布置、结构构件、结构构造和连接构造的检查。2)地基基础的检查。3)结构上的作用、作用效应反作用效应组合的调查分析，必要时进行实测统计。4)结构材料性能和几何参数的检测与分析，结构构件的计算分析、现场实测，必要时进行结构试验。5)建筑物结构功能及建筑构造的检查。2．2结构材料的力学性能检测结构性能的检测是可靠性鉴定工作中的重要环节。检测工作包括内容：结构材料的力学性能检测结构的构造措施检测结构构件尺寸钢筋位置及直径的检测结构及构件的开裂和变形检测等。在对建筑物进行可靠性鉴定时必然要使用建筑结构材料的力学性能参数，这些参数可以通过查问建筑物的竣工资料得到，但大多数情况下应通过现场检测来确定。对现有建筑物进行现场检测通常可以为解决下列问题提供基本的依据：1)分析结构产生破损或破坏的原因；2)评定结构的现有承载能力；3)决策与优化结构处理及加固方案；4)推断结构损坏发展的趋势和结构使用寿命；5)推断加固处理后结构的使用寿命。2．2．1混凝土材料非破损检测技术是指在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下，利用声、光、热、电磁和射线等方法测定有关混凝土性能方面的物理量，推定混凝土强度、缺陷等。回弹法和超声波法是典型的非破损测试方法；部破损检测方法如钻芯法、拔出法等，由于所造成的局部损伤仅在混凝土表面或者在构件的一个很小的范围内，对结构的整体性能没有影响，不会危及结构的安全，所以也将其归入非破损检测范围。非破损检测与常规的标准试块破坏试验方法相比，具有下列特点：1)不破坏构件或建筑物的结构，不影响其使用性能，且简便快速；2)可大面积直接在结构混凝土上作全面检测，能比较真实地反映混凝土的质量和强度；3)能获得破坏试验不能获得的信息，例如能检测内部孔洞、疏松、开裂、不均匀性、表面烧伤、冻害及化学腐蚀等；4)适用性强，对新建工程和现有建筑物都能应用；5)可进行连续测试相重复测试，使测试结构具有良好的可比性；6)由于是间接检测，检测结果的精度要差一些。1．回弹法检测混凝土抗压强度回弹法系指在结构或构件混凝上测得其回弹值和碳化深度值来评定该结构或构件混凝土强度的非破损检测方法，它主要用于评定混凝土抗压强度，是各种表面硬度法(如刻痕法、压痕法等)中较好的一种方法。具有仪器构造简单、使用操作方便、检测速度快和检测费用低的优点，在一定条件下能满足结构或构件混凝土强度的测试要求，其检测精度误差在±15％以内。因此，在历届国际非破损检测会议上，均得到肯定和推荐。回弹法是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆(传力杆)，弹击混凝土表面并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值(反弹距离与弹簧起始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。应用此法进行检测的范围大概有四个方面：(1)根据实测回弹值来估算结构混凝土的特征强度；(2)检验结构混凝土质量的均匀性；(3)检查结构或构件混凝土是否达到某一特定的强度(如拆模、运输、吊装混凝土强度)；(4)检验有疑问的区域。此法用回弹仪来检测混凝土强度，是根据混凝土强度与表面硬度间也存在一定的关系；另外，当具有一定功能的钢锤冲击混凝土表面时，其回弹值与表面硬度间也存在着一定的相关关系，通过试验，以建立混凝土强度与回弹值问的关系来确定混凝土强度，这就是回弹法测强的基本原理。在实际应用中，一般将混凝土抗压强度与回弹值间的对应关系，用图像或表格的形式来表示，如图。弹击系统主要由弹击杆、弹击拉簧、弹击锤所构成。其弹击杆的主要作用是将弹击锤的动能传给被测混凝土试件，并将冲击后的一部分动能反弹给弹击锤，使其回弹一定距离；弹击拉簧主要是储存能量并赋予弹击锤；弹击锤既是能量的携带件，又是弹击系统与示值系统间的联系元件，即示值系统中指针滑块所指示的回弹值，是由弹击锤冲击弹击杆后回弹时带动其移动的距离表示的。示值系统主要由导杆、压力弹簧、标尺、指针等构成。指示装置固定在仪器壳体上，以保持其与弹击系统的相对位置和运动关系。回弹仪的工作原理如图2．5所示。一个标准质量的重锤，在标准弹簧弹力带动下，冲击一个与混凝土表面接触的弹击杆．由于回弹力的作用重锤又回跳一定距离，并带动滑动指针在刻度上指出回弹值R，R是重锤回弹距离与起跳点原始位置距离的百分比值，可用下式表示(1)检测准备。凡需要用回弹法检测的混凝土结构成构件往往是缺少同样条件下的试块或标准试块数量不足、试块的质量缺乏代表性、试块的试压结果不符合现行技术标准所规定的要求，并对该结果持有怀疑。所以检测应全面地、正确地了解被测结构或构件的情况。检测前，一般需要了解工程名称，设计、施工和建设单位名称，结构或构件名称，外形尺寸、数量及混凝土设汁强度等级，水泥品种、安定性、标号、厂名，砂、石种类、粒径，外加剂或接合料品种、掺量，施工时材料汁量情况等，模板、挠筑及养护情况等，成型日期，配筋及预应力情况，结构或构件所处环境条件反存在的问题。其中以了解水泥的安定性合格与否最为重要，若水泥的安定性不合格，则不能采用回弹法检测。逐个检测方法主要用于对混凝土质量和强度有怀疑的独立结构(如现浇整体的壳体、烟囱、水塔、隧道、连续墙等)、单独构件(如结构物中的柱、梁、屋架、板、基础等)和有明显质量问题的某些结构或构件。抽样检测主要用于在相同的生产工艺条件下强度等级相同、原材料和配合比基本一致且龄期相近的混凝土结构或构件。被检测的试祥应随机抽取不少于同类结构或构件总数的30％，还要求测区总数不少于100个。具体的抽样方法，一般由建设单位、施工单位及检测单位共同商定。(2)检测方法。了解了被检测的混凝土结构或构件情况后，需要在构件上选择及布置测区。所谓“测区”系指检测结构或构件混凝土抗压强度时的一个检测单元。每一测区相当于该试样同条件混凝土的一组试块。行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》规定，取—个结构或构件混凝土作为评定混凝土强度的最小单元，至少取10个测区。但对某一方向尺寸小于4.5m、另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。测区的大小以能容纳16个回弹测点为宜，不易大于0.04m2。测区表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、粉刷层、浮浆、油垢、蜂窝麻面等。必要时可采用砂轮清除表面杂物和不平整处。测区应均匀布置在构件或结构的检测面上，相邻测区间距不宜过大，当混凝土浇筑质量比较均匀时可酌情增大间距，但不宜大于2m，构件或结构的受力部位及易产生缺陷部位(如梁与柱相接的节点处)需布置测区；测区应优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面(与混凝土浇筑方向相垂直的贴模板的一面)，如不能满足这一要求时，可选在混凝土浇筑的表面或底面；测区须避开位于混凝土内保护层附近设置的钢筋和预埋铁件。对于体积小、刚度差以及测试部位的厚度小于100mm的构件，应设置支撑加以固定，以防止构件在回弹时产生开裂。按上述方法选取试祥和布置测区后，先测量回弹值。测试时回弹仪应始终与侧面相垂直，并不得打在气孔和外露石子上。每一测区的两个测面用回弹仪各弹击8点，如一个测区只有一个测面，则需测16点。同一测点只允许弹击一次，测点宜在测面范围内均匀分布，每一测点的回弹值读数准确至—度，相邻两测点的净距一般不小于20mm，测点距构件边缘或外漏钢筋、铁件的间距不得小于30mm。回弹检测规程：1）回弹仪标准状态要求，检查仪器并应符合标准。2）根据回弹法技术规程，选定和布置测区、测面、测点，并应清晰地编号标记。3）体积小、刚度差或测试部位厚度小于l0cm的构件，均应设置支撑，可靠固定后进行测试。4）测试表面层遭受短期湿润的混凝土，经风干后测试。5）蒸汽养护的混凝土，应在构件出池经自然养护14d后进行测试。6）测试时应将回弹值读数精确至1度，并将测取的回弹值记人测试记录表23。7）每一测点只能检测一次，不允许在同一测点重复弹测。8）每一测区的两个相对测面，应各测试8点，两边共16点，如只能在一个侧面检测时应在该测面上弹测16点(如允许，可适当扩大测面)。9）对于非水平测试的侧面，应该判定回弹仪中轴线与水平线夹角大小，并注明“+”或“-”、角度值与对应的回弹值，夹角正负如图所示。10）在混凝土灌筑表面测试时，所测取的回弹值应注明“底面”、“表面”。11）测试面的碳化与否应及时判定，并在测取的回弹值中予以注明。12）对于测试面的干湿程度应进行判别，并注明干面或湿面及其对应回弹值。13）测试部位表层与内部质量不一致并有明显差异，或内部有严重缺陷的混凝土不适合回弹测试。14）遭受化学腐蚀、火灾、硬化期间冻伤、高温损伤，以及长期处于高温、潮湿环境、浸水的混凝土，不适合回弹检测。15）测试时环境温度低于5℃或高于35℃，不适合进行回弹检测。16）测试部位曲率半径小于35cm时，不宜回弹测试。（3）碳化深度的测定碳化是影响回弹法测定混凝土强度的主要因素。混凝土暴露在空气中，出于受到大气中CO2的作用，使混凝土表面一部分Ca(0H)2逐渐形成碳酸钙(CaCO3)而变硬。因此，在碳化后的混凝土表面上测得的回弹值偏高，必须在回弹测试后立即进行碳化的鉴别及其深度测量，并以此为依据确定混凝土强度。测量构件的碳化深度时，用合适的工具在测区表面形成直径为15mm的孔洞，清除洞中的粉末和碎屑后(注意不能用液体冲洗孔洞)．并立即用1％的酚酞酒精溶液滴在混凝土孔洞内壁的边缘处、用碳化深度测量仪或其他工具测量自测面表面至深部不变色边缘处与测面相垂直的距离1-2次，该距离即为该测区的碳化深度值，准确至0.5mm。一般一个测区选择2—3处测量混凝土的碳化深度值，当相邻测区的混凝土质量或回弹值与它基本相同时，那么该测区的碳化深度值也可代表相邻测区的碳化深度值。一般应选不少于构件的30％测区数测量碳化深度值。101inimdd