第三章 工程结构检测技术

工程结构检测技术工程结构检测是结构可靠性鉴定和耐久性评估的手段和基础，结构鉴定是结构加固设计的依据。以鉴定为目的的结构检测，一般要求检测后结构能继续使用，所以检测必须是非破坏性的。第三章工程结构检测技术3.1混凝土结构检测混凝土强度的非破损检测主要有回弹法、超声波法和回弹—超声波法；微破损检测主要有钻芯取样法、拔出法和射钉法。混凝土结构内部缺陷的非破损检测主要是超声波法；混凝土碳化深度的检测采用化学试剂（酚酞）法；混凝土中钢筋位置（保护层厚度）的测定采用电磁感应法（钢筋扫描仪）。§3.1混凝土结构的检测第三章工程结构检测技术第三章工程结构检测技术1、回弹法测验根据混凝土的回弹值、碳化深度与抗压强度之间的相关关系推定其抗压强度，执行《回弹法评定砼抗压强度技术规程》（JGJ23－2011）§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术2、钻芯取样法测强根据结构上直接钻取的芯样强度来推定结构混凝土强度的一种半破损检测方法。执行《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（JGJT384-2016）§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术3、拉拔法测强通过测定埋设或安装于混凝土中的锚固件的抗拔力来确定混凝土强度的一种半破损检测方法。执行铁道部行业标准《混凝土强度后装拔出试验方法》（TB/T2298.2－91）§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术§3.1.1混凝土强度检测4、超声回弹综合法测强是以声速和回弹值综合反映混凝土抗压强度的一种非破损方法。第三章工程结构检测技术5、超声法测强是检测混凝土强度、混凝土内部缺陷、均匀性及混凝土裂缝深度的一种非破损方法。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术§3.1.1混凝土强度检测1.回弹法回弹法是用回弹仪检测混凝土强度的一种非破损方法。回弹仪由瑞士人施米特（E.Schmidt）在1948年发明。回弹仪的基本原理是用具有规定动能的重锤弹击混凝土表面，初始动能发生重分配，一部分能量被混凝土吸收，剩余的能量则回传给重锤。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术一、回弹法测验1、测试原理根据混凝土的回弹值、碳化深度与抗压强度之间的相关关系推定其抗压强度，执行《回弹法评定砼抗压强度技术规程》（JGJ23－2011）常用仪器：P138（大、中、小型）按记录方式可分为：指针式、数字式等。Digi-Schmidt2000混凝土数显式回弹仪（瑞士）第三章工程结构检测技术§3.1.1混凝土强度检测§3.1.1混凝土强度检测回弹法原理示意图回弹仪构造剖面图第三章工程结构检测技术回弹仪的特点是体积小、重量轻、价格低，一个人即可轻松操作，不损伤结构，有可重复检测。回弹法测定混凝土的抗压强度，是建立在混凝土的抗压强度与回弹值之间具有一定相关性的基础上的，这种相关性可通过一系列大量试验所建立的回弹值与混凝土强度之间的关系曲线（关系曲线）表示，称为测强曲线。§3.1.1混凝土强度检测Rcuf第三章工程结构检测技术一般检测混凝土结构或构件有两类方法：全部检测和抽样检测。全部检测主要用于独立结构或构件。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。取一个结构或构件作为一个评点时，每个构件的测区数不少于10个，并尽可能均匀布置。数据处理及回弹值的修正必须严格执行相关规程，现行规程是《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）。①求测区平均回弹值。②回弹仪角度修正。③浇筑面修正。④强度换算。⑤计算推定强度。注：混凝土碳化深度的测定。在混凝土检测位置凿孔，孔的直径为12-25mm，深度为15mm（但不应小于碳化深度，否则应当加深）。清除孔中的粉末和碎屑后（不能用液体冲洗），立即用1%-2%的酚酞乙醇溶液滴在缺口内壁的边缘处，未碳化的混凝土变为红色，已碳化的混凝土不变色，用钢尺测量不变色的深度若干次，精确到0.5mm，取平均值。应选择不少于构件的30%的测区数，在有代表性的位置上，测量混凝土的碳化深度。检测方法测区的选择和布置：取一个结构或构件作为检测混凝土强度的最小单元，一般要取10个测区。但当某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的结构或构件，测区数量可减少，但不应少于5个。测区面积不宜大于0.04平方米（20cm×20cm）。测区表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、疏松层、粉刷层等，必要时应用砂轮清除疏松层和杂物。测区宜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间距可适当放大，但不宜大于2米。构件或结构的受力部位及易产生缺陷部位（如梁柱节点处）须布置测区§3.1.1混凝土强度检测检测方法测区的选择和布置：测区优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面。测区要避开位于混凝土内部保护层附近设置的钢筋和预埋件。对于体积小、刚度差的构件，应设置支撑加以固定。测量回弹值：每个测区设16个测点，宜均匀分布，相邻测点的净距不小于20mm，测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm，测点不应设在气孔或外露石子上。回弹仪的轴线应始终垂直于构件混凝土的检测面，回弹值精确至1，同一测点只应弹击一次。检测方法碳化深度的测定：应选择不少于构件的30％测区数在有代表性的位置上测量，取其平均值作为该构件每测区的碳化深度。当碳化深度值级差大于2mm时，应在每个测区测量碳化深度值。测量碳化深度时，可用合适的工具在测区表面形成直径约为15mm的孔洞，清除孔洞内的杂物后（不能用液体冲洗），用1％的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘处，当已碳化和未碳化的边缘清楚时，再用碳化深度测量仪或其他深度测量工具测交界面到混凝土表面的垂直距离多次，取平均值，该距离即为测区的碳化深度值，每次读数精确至0.5mm。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术3、数据处理（1）回弹值的计算当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑侧面时，应从16个值中剔除其中3个最大值和3个最小值，取余下的10个回弹值的算术平均值作为该测区的平均回弹值，取一位小数。101101iimRR由于回弹法测强曲线是根据回弹仪水平方向测试混凝土试件侧面的试验数据计算得出的，因此当测试中无法满足上述条件时，需对测得的回弹值进行修正。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术3、数据处理（1）回弹值的计算首先将非水平方向测试混凝土浇筑侧面时的数据计算出平均值，在根据回弹仪轴线与水平方向的角度查修正值。ammRRR§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术3、数据处理（1）回弹值的计算当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑表面或底面时，应按下式修正，修正值见规范。如果测试时仪器即非水平方向而测区又非混凝土的浇筑侧面，则应对回弹值先进行角度修正，再进行浇筑面修正。tatmmRRRbabmmRRR（2）测区混凝土强度的确定根据每一测区的回弹平均值及碳化深度值，查阅由专用曲线或地区曲线或统一曲线编制的“测区混凝土强度换算表”，所查出的强度值即为该测区的强度换算值（10～60MPa）。（3）结构或构件混凝土强度的计算，由各测区的混凝土强度换算值可计算出混凝土强度的平均值当该结构或构件测区数少于10个时ccuecuffmin,,当该结构或构件测区强度值出现小于10MPa时MPafecu10,当测区数大于等于10个时。ccuccuffecusmf645.1,nfmnicicucfcu1,1)()(122,nmnfsnifcicufccuccu当批量构件混凝土强度标准差出现下列情况时，该批量构件应全部按单个构件检测：A、该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时：标准差4.5MPa。B、该批构件混凝土强度平均值大于等于25MPa时：标准差5.5MPa。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术第六章建筑结构检测的内容和方法第六章建筑结构检测的内容和方法2.钻芯法钻芯法是利用专用钻机，从混凝土中钻取芯样以检测混凝土强度或观察混凝土内部质量的方法。用钻芯法检测混凝土的强度、裂缝、接缝、分层、孔洞或离析等缺陷，具有直观、精度高等特点，因而广泛应用于工业与民用建筑、水利大坝、公路桥梁、机场跑道等混凝土结构或构筑物的质量检测。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术⑴钻芯位置的选择和芯样的钻取由于钻芯法对结构有损伤，钻芯的位置应选择在结构受力较小，混凝土强度质量具有代表性，没有主筋或预埋件，便于钻芯机安放和操作的部位。为避开钢筋，在钻芯位置先用磁感应仪或雷达仪测出钢筋位置，画出标线。§3.1.1混凝土强度检测1．底座；2.力柱3.固定螺孔4.电动机5.变速器6.齿条7.滑块8.手柄9.水口10.钻头第三章工程结构检测技术⑵芯样加工及技术要求从结构中取出的混凝土芯样往往是长短不齐，应采用锯切机把芯样切成一定长度，一般试件的高度与直径的比值应该在1-2，每个试件内最多允许有2根直径小于10mm的钢筋，且钢筋应与芯样轴线基本垂直并不得露出端面。⑶芯样抗压强度的试验与计算芯样在做抗压强度试验时的状态应与实际构件的使用状态接近。芯样试件的混凝土强度换算值是指用钻芯法测得的芯样强度，换算成相应与测试龄期的、边长为的立方体试块的抗压强度值。§3.1.1混凝土强度检测⑷芯样孔的修补混凝土结构经钻孔取芯后，对结构的承载力会产生一定的影响，应当及时进行修补。通常采用比原设计强度提高一个等级的微膨胀水泥细石混凝土，或者采用合成树脂为胶结料的细石聚合物混凝土填实，修补前应将孔壁凿毛，并清除孔内污物，修补后应及时养护。因而钻芯法不宜普遍使用，更不宜在一个受力区域内集中钻孔。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术3.超声波法超声波与回弹法类似，也是建立在混凝土的强度与其它物理特征值的相互关系基础上的一种方法。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术由于混凝土是一种非匀质、非弹性的复合材料，因此其强度与波速之间的定量关系受到混凝土本身各种技术条件，如水泥品种、骨料品种和粒径大小、水灰比、钢筋配置等因素的影响。具有一定的随机性。由于这种原因，目前尚未建立统一的混凝土强度和波速的定量关系曲线。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术超声波检测混凝土强度时一般采用发、收双探头法。在构件上每隔布置一对测点，每对测点必须相互对齐，每个试样测点不得少于对。测区应尽量避开有钢筋的部位，尤其要避开与声通路平行的钢筋部位。§3.1.1混凝土强度检测超声波检测示意图第三章工程结构检测技术采用超声波法测定混凝土强度在实际工程中局限性较大。除混凝土强度外，还有很多因素影响声速，例如混凝土骨料的品种、粗骨料的最大粒径、砂率、水泥用量、外加剂、龄期、测试时的温度和含水率等。因此最好是采用较多综合指标来测定混凝土的强度，应用较多的超声-回弹综合法就是这样一种方法。§3.1.1混凝土强度检测第三章工程结构检测技术4.超声-回弹综合法测定混凝土强度超声-回弹综合法检测混凝土强度，是1966年有罗马尼亚建筑及建筑经济科学院提出的。与单一的回弹法和超声波法相比，综合法具有以下特点：减少龄期和含水量对所测混凝土强度的影响；弥补相互的不足；提高测试精度。用超声-回弹综合法检测混凝土强度时，测区布置与回弹法相同。混凝土含水量对回弹值和波速的影响相反，在混凝土强度一定的情况下，湿度增大，回弹值降低，而波速提高。§3.1.1混凝土强度检测5.拔出法拔出法是一种局部破损的检测方法，其试验是把一个用金属制作的锚固件预埋入未硬化的混凝土构件内（预埋拔出法），或者在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一个锚固件（后装拔出法），然后根据测试锚固件被拔出时的拉力，来确定混凝土的拔出强度，并以此推算混凝土立方体的抗压强度。拔出法检测装置示意图⑴后装拔出法的测点布置当按单个构件检测时，应在构件上均匀布置3个测点。如果个拔出力中最大值或最小值与中间值之差均不超过中间值的15%，则可用这3个值来推算构件的混凝土强度；否则，应在最小拔出力测点附近再加2个测点。测点应布置在构