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2混凝土结构的检测本章提要（1）结构检测的作用、意义、内容、分类和原则。（2）混凝土结构外观及裂缝和变形的检测方法。（3）混凝土结构的损坏机理，重点内容是混凝土的碳化和钢筋的锈蚀。（4）现场混凝土强度检测的方法，重点应掌握回弹法、超声回弹综合法。（5）混凝土耐久性的检测内容及其方法，重点应掌握混凝土碳化和钢筋锈蚀的检测。2.1概述•2.1.1检测的作用和意义(1)采用了新材料、新结构、新工艺的工程。(2)为了保证工程的质量，对某些重要构件，设计中往往会提出检测的要求，如大跨度的预应力构件等。(3)当建筑物的施工质量存在问题时，需要通过检测了解问题的严重程度，为是否能使用、是否需要加固、怎样加固提供依据。(4)当建筑物遭受到火灾、风灾、洪灾、爆炸、冲撞等灾害后需要通过现场检测了解受灾程度，以判别建筑物还能否继续使用，是否需要加固，怎样加固。•(5)对于使用年代久远或处于恶劣的环境下，如高温、高湿的建筑物，材料的性能明显恶化。如钢筋发生锈蚀，木材出现腐朽、虫蛀，砖石出现风化，混凝土发生了腐蚀，这时需要通过测试了解材料的性能变化以及材料老化以后结构的性能变化的情况。•(6)对一些使用年限久远的危房，特别是历史性建筑进行可靠性鉴定时，常常原设计资料散失或不全，另外，可能缺少建筑物在使用期间的各次大修和局部改造记录。在这种情况下，需要对建筑进行全面调查和检测。•检测的含义应是广义的，不应单纯局限于仪器量测的数据。检测包括检查和测试，前者一般是指利用目测了解结构或构件的外观情况，如结构是否有裂缝，基础是否有沉降，混凝土构件表面是否存在蜂窝、麻面，钢结构焊缝是否存在夹渣、气泡、咬边，连接构件是否松动等，主要是进行定性判别；后者是指通过工具或仪器测量了解结构构件的力学性能和几何特性。对观察到的情况要详细写出记录，对测量的数据要做好原始记录，并对原始记录进行必要的统计和计算。2.1.2检测的内容及分类•建筑结构检测的内容分为：•几何量（如结构的几何尺寸、地基沉降、结构变形、混凝土保护层厚度、钢筋位置和数量、裂缝宽度等）；•物理力学性能（如材料强度、地基的承载能力、桩的承载能力、预制板的承载能力、结构自振周期等）；•化学性能（混凝土碳化、钢筋锈蚀等）。•结构检测按方法不同可以分为以下三类：•（1）非破损检测法(无损检测)•常用的非破损法有测定混凝土强度的回弹法、超声波法以及回弹法、超声波法综合运用的所谓综合法。•（2）半破损检测法•半破损法有取芯法、拉拔法等。•（3）破损检验法•该方法主要用于数量较多的预制构件，随机选取有代表性的构件，进行破坏性试验，以测定其极限承载能力。混凝土材料性能检测根据混凝土材料的硬度测试混凝土的强度。但要进行碳化修正和角度修正----非破损法。回弹法混凝土材料性能检测根据超声波在混凝土中的传递速度检测混凝土的强度----非破损法。超声法混凝土材料性能检测根据回弹法和超声法的检测结构综合评价混凝土的强度----非破损法。超声-回弹综合法混凝土材料性能检测在混凝土中钻取芯样，将其切成标准长度，在万能试验机上受以测试混凝土的强度----局部破损法。钻芯取样法2.1.3检测的原则•（1）“必须、够用”原则：检测的范围、内容和数量应根据鉴定评级的需要来确定，既不能随意省略检测内容，也不要盲目扩大检测内容。按照《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004）和表3.3.13建筑结构抽样检测的最小样本容量。•（2）针对性原则：建筑结构的种类很多，结构现状千差万别，必须在初步调查的基础上，针对每一个具体的工程制定检测计划。•（3）规范性原则：测试方法必须符合国家有关的规范标准要求，测试仪器必须标准，测试单位必须具备资质，测试人员必须取得上岗证书。•（4）科学性原则：被测构件的抽取、测试手段的确定、测试数据的处理要有科学性，切忌头脑里先有结论而把检测作为证明来对待。2.2混凝土结构的外观及裂缝和变形检测•2.2.1建筑结构的测绘•内容有：柱网的轴线尺寸、主要受力构件的截面尺寸（梁柱的截面、墙体的厚度、板的厚度）、各层建筑的标高。•隐蔽工程，如钢筋的间距、数量和直径都应凿除混凝土表面仔细测量，必要时还应取样以检测其强度，对于基础应开挖以后，测量基础的大小、埋置深度，并评价地基的力学性能，必要时应进行勘探。建筑图的复核与测绘既有建筑物的建筑布置、建筑构造可能有别于原始设计图纸。有原始设计图纸，应根据建筑物的实际情况对其进行复核。无原始建筑设计图纸，应进行现场测绘。要求以能了解建筑布置、主要建筑尺寸、主要建筑构造，便于计算荷载为主要目标目的美国OLC公司以强大的技术力量，推出了功能强大的多系列激光测距仪产品，并以此迅速树立了在激光测距仪市场上的地位。*XL系列：点到点直接测距，单键操作、使用简单。*LH系列：四种测量模式：测高、测倾斜角、测距、测水平距，*XT系列：测距及测水平距*XV系列：专业测细小物体距离高度*RS系列：带RS232数据接口到目标的距离测量；到目标的方位角和倾斜角度；目标高度的测量；两个目标间的宽度的测量；坡度测量；面积和体积测量；X,Y,Z坐标测量；周长测量；LRM系列激光测距仪（加拿大）XL系列激光测距仪（美国OLC）•LRM系列LRM1200/LRM1500/LRM1500SPD*采用最新数字电路技术，可以透过绝大部分的玻璃进行测量；*可以穿过树枝、篱笆等稀疏障碍物直接测量后面的目标；*自动“雨天”测量模式，消除落雨对测量的影响；*可以存储10个测量值并可回调；*可以清除以前测量值；*目标反射质量指示；*电池电量过低显示；概述：传统方法采用钻孔测量，不仅误差大，而且属破损测量，既费时又费力。DJLC---A型楼板测厚仪，它突破传统测试方法，取得了超乎想象的测试精度，给您耳目一新的感觉。工作原理：基于电磁波运动学、动力学原理和现在电子技术。DJLC—A楼板测厚仪主要由信号发射、接收、信号处理和信号显示等单元组成，当探头接收到发射探头电磁信号后，信号处理单元根据电磁波的运动学特性进行分析，自动计算出发射到接收探头的距离，该距离即为测试板的厚度，并完成厚度值得显示，存储和传输。测试方法：发射探头与接收探头分别置于被测楼板的上下两侧，仪器上显示的值即为两探头之间的距离，只需移动接收探头，当仪器显示为最小值时，即为楼板的厚度。DJLC---A型楼板测厚仪钢筋探测仪是利用电磁感应的检测装置，主要是根据平行谐振电路的电压振幅减少的原理制作的。常用的探测仪其电磁感应法原理如图2.7所示，探头等计量仪器中的线圈，当交流电流通电后便产生磁场，在该磁场内有钢筋等磁性体存在时，这个磁性体便产生电流，由于有电流通过便形成新的反向磁场。由于这个新的磁场，计量仪器内的线圈产生反向电流，结果使线圈电压产生变化。由于线圈的电压变化是随磁场内磁性体（钢筋）的特性及距离而变化的，利用这种现象便可测出混凝土中钢筋位置，保护层厚度等。钢筋探测仪的装置示意图见图2.8。•瑞士PRORFORMETER5s钢筋探测仪•主机•探头•瑞士PRORFORMETER5s钢筋探测仪•瑞士喜利得（HILTI）公司钢筋探测仪2.2.2裂缝检测开裂情况检测裂缝表面特征和裂缝深度检测数量宜为全数普查，特殊条件下也可采用随机抽样方式进行，但抽样数量不宜少于同类构件的30%混凝土结构损伤检测裂缝表面特征裂缝部位数量长度开展方向起始点、裂缝表面宽度裂缝的表面特征可采用目测、卷尺量测、读数显微镜、裂缝宽度检验规(精度0.05mm)相结合方法进行检测每条裂缝应沿裂缝延伸方向量测不少于3个裂缝表面宽度数值(当结构混凝土表面有面层时应铲除)，取其最大值作为该条裂缝表面宽度值混凝土结构损伤检测裂缝表面特征0.15水平裂缝，宽度0.4mm水平裂缝，宽度0.4mm0.1水平裂缝，宽度0.4mm0.40.30.250.40.25水平裂缝，宽度0.4mm0.350.2水平裂缝，宽度0.4mm40.250.3B50.30.15水平裂缝，宽度0.4mm6000二层楼面三层楼面屋面456000二层楼面三层楼面B屋面水平裂缝w=0.10隔墙1708B6隔墙450B50w=0.10w=0.10隔墙500B74w=0.20B隔墙46030w=0.05B5隔墙100400混凝土结构损伤检测裂缝表面特征•PTS－C20裂缝测宽仪可广泛用于桥梁、隧道、建筑物、混凝土路面、金属表面等裂缝宽度的定量检测。设备主要由手持式彩色液晶屏主机、彩色显微放大探头构成。测量时将探头紧靠被测裂缝，即可在液晶显示屏上看到被放大的裂缝图像，微调探头使裂缝与电子刻度标尺基本垂直，根据裂缝所占刻度线的多少判读出裂缝宽度。测深原理：振动能量在混凝土内传播，穿过裂缝时，振动能量在裂缝端点产生衍射，衍射角与裂缝深度具有几何关系。DJCS-05裂缝测深仪就是依据衍射角与深度的几何关系，实现裂缝的高精度测深。DJCS-05裂缝测深仪中国工程建设标准化协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS02：05《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS21：002.2.3结构变形检测•测量跨度较大的梁、屋架的挠度：可用拉铁丝的简单方法，也可选取基准点用水准仪量测。测量楼板挠度时应扣除梁的挠度。•屋架的倾斜变位测量：一般在屋架中部拉杆处，从上弦固定吊锤到下弦处，铅垂线到相应下弦的水平距离即为屋架的倾斜值，并记录倾斜方向。•测量建筑物的倾斜：首先在建筑物垂直方向设置上下两点或上、中、下三点作为观察点，观测时在离建筑物距离大于其高度的地方放置经纬仪，以下观测点为基准，测量其他点的水平位移。倾斜观测应在相互垂直的两个方向进行。还可利用测斜仪测量.•基础不均匀沉降：可根据建筑物水准点进行观测，观测点宜设置在建筑物四周角点、中点或转角处、沉降缝的两侧，一般沿建筑物周边每隔10～20m设置一点，用经纬仪、水准仪测量水平和垂直方向的变形。对于未埋设沉降观测点的建筑，不均匀沉降是无法测出的，这时可根据墙体是否出现沉降裂缝来判断地基是否发生了不均匀沉降，一般来说，当底层出现45°方向的斜裂缝时，地基发生了盆式沉降（中间下沉多）；当墙面的裂缝发生于顶层时则是端部的沉降多。建筑物变形检测相对不均匀沉降建筑物的相对沉降可以作为评判地基、基础工作状态的重要辅助信息。因此，建筑物的相对沉降应作为必检项目。量测仪器：水准仪建筑物变形检测相对不均匀沉降当建筑物上已设有沉降观测点并保存完好，且有原始沉降观测资料时，可利用已有的沉降观测点和原始沉降观测资料进行沉降检测。以求得建筑物的绝对沉降值以及各测点间的相对沉降值相对不均匀沉降当建筑物上未设沉降观测点，或虽设有沉降观测点但大都损坏，或已有的沉降观测点完好但原始沉降观测资料遗失时可选取房屋施工时处于同一水平面的标志面（如未作改建或装修的窗台面、楼面及女儿墙顶面等）作为基准面，在该基准面上布置观测点量测建筑物的相对沉降，为建筑物结构性能评估提供辅助依据建筑物变形检测测得的相对沉降值含有施工误差，数据分析时应对此有充分的估计相对不均匀沉降---基准面上观测点的布置原则若基准面选为未作改建或装修的窗台面，则每个窗台面上应布置一个观测点。建筑物变形检测若基准面选为楼面或女儿墙顶面，则建筑物的四角、大转角处及沿外墙每5~10m或每根柱处应设观测点。若建筑物上有因不均匀沉降引起的裂缝，则在裂缝的两侧应设置观测点。建筑物任何一边的测点数不宜少于3个相对不均匀沉降---实例建筑物变形检测E17950439503215262798588909388841813北X二层楼面24475058586457586676835845倾斜建筑物变形检测2.3混凝土结构的损坏机理•2.3.1混凝土结构中钢筋的锈蚀机理•混凝土中水泥水化产物的碱性很高，pH值约为12～13，在这种高碱性的环境中，钢筋表面形成一层致密的氧化膜处于钝化状态，从而防止了混凝土中钢筋的锈蚀。•混凝土的裂缝宽度达到0.4mm以上，只要构件处于干燥的环境，裂缝处的钢筋几十年也没有出现锈蚀的现象。•在潮湿的环境，在有水和氧气侵入的条件下，钢筋才会锈蚀。首先形成氢氧化铁，随着时间的推