结构试验-无损检测及鉴定

1、 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定 结构非破损检测与鉴定任课老师：尹华伟任课老师：尹华伟电电 话：话：1397315921613973159216湖南省结构损伤诊断重点实验室湖南省结构损伤诊断重点实验室 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定 混凝土结构非破损检测 钢结构检测 砌体结构非破损检测 结构现场荷载试验 结构可靠性鉴定本章内容本章内容 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定一、概述非破损检测技术-在不破坏结构构件的前提下，在结构构件原位对结构材料性能以及结构内部缺陷进行直接定量检测的技术。 有些检测方法以结构局部破损为前提，但这些局部破损对结构构件的受力性能影响很小

2、，也将其归入非破损检测方法。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定一、概述 不同结构类型的非破损检测方法不同，混凝土结构非破损检测包括混凝土强度与内部缺陷的检测，钢筋直径和混凝土保护层厚度检测，钢筋锈蚀检测等内容；砌体结构主要是砌体抗压强度检测；对于钢结构，主要是焊缝缺陷检测。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定二、混凝土结构非破损检测1 混凝土强度检测 回弹法 超声脉冲法 超声-回弹综合法 钻芯法 拔出法 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 利用回弹仪检测混凝土结构构件中混凝土抗压强度的方法；混凝土的强度与其表面硬度有十分密切的关系。利用回弹仪测量弹击锤的回弹值，

3、再利用回弹值与混凝土表面硬度（强度）的关系，就可以推断混凝土的强度。回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T 23-2011 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法优点：简单、方便、快速数显回弹仪，加快了回弹仪的数据处理过程，使用更加方便。记录表格 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法使用时应注意以下要点： 影响混凝土表面硬度的因素对回弹值会产生直接影响 弹击方向和构件尺寸的影响 弹击部位的影响 应用限制条件 测强曲线 回弹仪率定 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 应用限制条件不宜采用回弹法测定龄期超过3年的老混凝土；当混凝土强度超过C60级时，不能采用

4、回弹法检测混凝土的强度；对混凝土的成型工艺、潮湿状态等也有限制。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 测区选择测区面积：200mm200mm 1)每一结构或构件测区数不应少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m 且另一方向尺寸小于0.3m 的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个； 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 测区选择 2)相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m ，且不宜小于0.2m； 3)测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面。当不能满足这一要求时，可使回弹仪处于非水平方向检测混凝土浇筑侧面、表面或底

5、面； 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 测区选择 4)测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件； 5)测区的面积不宜大于0.04m2； 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 测区选择 6)检测面应为混凝土表面,并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑； 7)对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 数据处理 每个测区内回弹16次，弹击点之间的距离不小于3

6、0mm，每一个弹击点只容许回弹一次；在16个回弹值中去掉3个最大值和3个最小值，取余下10个回弹值的平均值作为该测区的回弹值(注意：没有单位)。 测碳化深度：大于测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值 数据处理实例 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法数据处理查表前 1 弹击角度修正 2 浇注面修正查表后 “3 泵送混凝土修正”注意：前、后不能混 次序不能变 1 2 “3” 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法数据处理查表 1）依据：经1、2步修正的回弹值和

7、碳化深度，查得各测区的混凝土强度换算； 2) 对换算值进行泵送混凝土修正得 ； 3）计算结构或构件的测区混凝土强度平均值 ；cicuf,nfmnicicufccu1,测强曲线测强曲线 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法数据处理 4）计算结构或构件的测区混凝土强度标准差 ；1)()(212,nmnfSccuccufnicicuf 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法数据处理 5）计算结构或构件混凝土强度推定值 ； 测区数大于10ecuf,ccuccuffecuSmf645. 1,测区数小于10ccuecuffmin,测区强度值出现小于10.0MPa值MPa0 .10,e

8、cuf 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定回弹法数据处理 5）计算结构或构件混凝土强度推定值 ； 测区数大于10ecuf,ccuccuffecuSmf645. 1,测区数小于10ccuecuffmin,测区强度值出现小于10.0MPa值MPa0 .10,ecuf 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声脉冲法几个基本概念超声波-振动频率高于20000Hz声波声时-超声波在混凝土中传播的时间声速-超声波在混凝土中传播的速度首波-从发射探头发射的脉冲信号第一次达到接收探头的信号 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声脉冲法基本原理 超声波在固体内传播速度v与固体材料性质之间的

9、关系： E为材料的弹性模量，为材料的密度，为材料的泊松比 )21)(1 ()1 (Ev 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声脉冲法基本原理 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声脉冲法特点 （1）检测过程无损于材料和结构构件的性能； （2）直接在结构物上进行检测并推定其实际的强度； （3）重复或复核检测方便，检测方法具有良好的重复性； 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声脉冲法特点 （4）具有检测混凝土均匀性和内部缺陷的功能，可以将混凝土的强度评定和内部缺陷评定有机的结合； （5）在有些情况下，其他非破损检测方法无法获取混凝土的质量和强度信息，超声法有其特殊的适应性

10、。如测量基桩混凝土或钢管混凝土。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声脉冲法混凝土强度大致判断的参考数据声速（m/s）混凝土质量4500优35004500好3000 3500不佳或有问题2000 3000差2000很差 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声回弹综合法 采用超声检测仪和回弹仪，在结构或构件混凝土的同一测区分别测量超声声时和回弹值，再利用已建立的测强公式，推算该测区混凝土强度的方法。优点： 减少混凝土龄期和含水率的影响 内外结合，相互弥补各自不足，较全面的反映了混凝土的实际质量 粗骨料为碎石时 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定超声回弹综合法超声回弹综合

11、法检测混凝土强度技术规程（CECS 02:2005）769. 1439. 1,)()(0056. 0aiaicicuRvf410. 1656. 1,)()(0162. 0aiaicicuRvf粗骨料为卵石时 粗骨料为碎石时 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定钻芯法 利用钻芯机及配套机具，在混凝土结构构件上钻取芯样，通过芯样抗压强度直接推定结构的混凝土强度优点： 无需混凝土立方体试块或测强曲线，具有直观、准确，代表性强 可同时检测混凝土内部缺陷 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定钻芯法 缺点： 对结构造成局部破损 芯样数目有限 钻芯及芯样加工需要专用的设备和较长的时间 结结 构构

12、 测测 试试结构非破损检测与鉴定拔出法 将安装在混凝土中的锚固件拔出，测定最大拔出力，根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的关系推定混凝土强度的方法分类： 预埋拔出法 后装拔出法 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定拔出法 后装拔出法的操作过程： 钻孔 磨槽 安装锚固件 拔出试验 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定各种方法的比较 检测方法简便与操作性准确性检测范围检测速度检测成本回弹法很好一般较宽快很低超声法好较差一般快低超声回弹综合法较好较好较宽较快低钻芯法较差好很宽慢高拔出法一般较好宽中等较高 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测超声法检测混凝土内

13、部缺陷 当混凝土内部存在缺陷或损伤时，在超声波传播路径上的缺陷将使超声波产生折射、反射和绕射，接收探头收到的信号出现声时延长，首波信号畸变，甚至首波信号难以辨认。 主要用途：用来检测裂缝深度和混凝土内部的孔洞和密实度 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测超声法检测混凝土内部缺陷 裂缝深度检测 22)2/(2cdLS平测 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测超声法检测混凝土内部缺陷 裂缝深度检测 斜测 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测超声法检测混凝土内部缺陷 裂缝深度检测 对测 结结 构构 测测 试试结构非破

14、损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测超声法检测混凝土内部缺陷 内部缺陷检测超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS 21:2000） 斜测对测 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测雷达法检测混凝土内部缺陷和钢筋位置钢筋混凝土雷达检测仪由以下几个部分组成：（1）微波信号源（微波信号发生器）；（2）传输线（3）微波探头（4）信号采集处理装置 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测雷达法检测混凝土内部缺陷和钢筋位置 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测雷达法检测混凝土内部缺陷和钢筋位置NJJ85A手持式钢筋混凝土雷达仪及所

15、测得的图像 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定2 混凝土内部质量检测电磁法检测钢筋直径和混凝土保护层厚度 钢筋是一种电导体和磁导体，钢筋直径和保护层厚度检测仪大多利用电磁感应原理来获取混凝土内钢筋的信息 CM9型钢筋直径与保护层厚度检测仪 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定3 半电池法检测钢筋腐蚀半电池法检测钢筋腐蚀 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定三、钢结构检测1 钢结构缺陷的主要来源 钢材中的有害元素（S、P） 加工误差 焊接工艺不正确 铆接工艺不正确 螺栓孔加工误差、螺栓材质等导致 防腐蚀处理不满足要求 设计不合理或设计错误 结结 构构 测测 试试结构非破损检测

16、与鉴定三、钢结构检测2 钢材强度检测方法：表面硬度法仪器：布氏硬度计 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定三、钢结构检测2 钢材强度检测2222BSSBdDDdDDHHBHf6 . 3HB 钢材的布氏硬度HS 标准试件的布氏硬度dB 钢材的压痕直径dS 标准试件上的压痕直径f 钢材的抗拉强度 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定三、钢结构检测3 超声法检测钢材和焊缝缺陷 直探头 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定三、钢结构检测3 超声法检测钢材和焊缝缺陷 斜探头 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定三、钢结构检测3 磁粉探伤法检测钢材与焊缝缺陷 基本原理：利用外加磁场

17、将钢构件磁化，再将磁粉喷涂于构件表面，被磁化的构件可以显示出磁场的磁力线。如果磁化区域不存在缺陷，各部位的磁特性基本一致，磁粉显示的磁力线均匀分布。如果构件存在裂纹、气孔或非金属夹杂等缺陷，由于它们会在构件上造成气隙或不导磁的间隙，其磁导率远小于无缺陷部位的磁导率，使得缺陷部位的磁阻增加，磁力线路径受到隔阻，在构件表面形成漏磁场。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定三、钢结构检测3 磁粉探伤法检测钢材与焊缝缺陷 基本原理：撒在构件表面的磁粉集中吸附在有漏磁场的部位，形成显示缺陷形状的磁痕，利用这一现象可以直接观察到材料的内部缺陷。有干法和湿法两种 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与

18、鉴定三、钢结构检测3 焊缝的X射线探伤 X射线穿透金属时发生衰减，一般有缺陷部位的衰减较小，在冲洗后的胶片上颜色较深，无缺陷部位的衰减较大，胶片上的颜色较浅。焊接质量问题如裂纹、气孔、夹渣、未焊透等，都可以在冲洗后的胶片上识别。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测1 裂缝形成原因 1）温度应力作用2）基础不均匀沉降3）因墙体承载能力不足而出现裂缝 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测2 砌体结构非破损检测的内容 砂浆、块体和砌体强度 砌体的组砌方式 灰缝厚度 砂浆饱满度 截面尺寸 主要承重构件的垂直度 裂缝分布特征 结结 构构 测测 试试结构非破损

19、检测与鉴定四、砌体结构检测3 现场直接检测砌体强度的微破损方法 原位轴压法原位轴压法 扁顶法扁顶法 原位单剪法原位单剪法 原位单砖双剪法原位单砖双剪法 推出法推出法 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测原位轴压法原位轴压法 1手动油泵手动油泵2 压力表压力表3 高压油管高压油管4 扁式千斤顶扁式千斤顶5 拉杆拉杆6 反力板反力板7 螺母螺母8 槽间砌体槽间砌体9 砂垫层砂垫层 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测原位轴压法原位轴压法 两条水平槽孔之间的墙体的抗压强度两条水平槽孔之间的墙体的抗压强度 ijuijuijANf/按下式进行换算，得到相应的标

20、准砌体抗压强度按下式进行换算，得到相应的标准砌体抗压强度 ijuijmijff1/ijij0154. 036. 1 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测扁顶法扁顶法 1变形测量脚标 2扁式液压千斤顶3 三通接头 4 压力表 5 溢流阀 6 手动油泵 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测扁顶法扁顶法 测工作应力测工作应力 标水平槽位置标水平槽位置 在水平槽的上下方粘贴两在水平槽的上下方粘贴两对用于变形测量的脚标对用于变形测量的脚标 量测并记录上下脚量测并记录上下脚标之间的距离标之间的距离 开凿水平槽开凿水平槽 在开凿好的在开凿好的水平槽内放入扁顶水平槽

21、内放入扁顶 记录脚标距离的变化量记录脚标距离的变化量 用扁顶对砌体施加压力，使脚标距离回到用扁顶对砌体施加压力，使脚标距离回到开槽前的数值开槽前的数值 换算出砌体在开槽前的换算出砌体在开槽前的应力应力状态状态 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测扁顶法扁顶法 测弹性模量与抗压强度测弹性模量与抗压强度 完成工作应力完成工作应力 开凿第二条水平槽开凿第二条水平槽 在在第二条水平槽内安装扁顶第二条水平槽内安装扁顶 同时对两个扁顶同时对两个扁顶施加压力施加压力 测量脚标之间的距离变化测量脚标之间的距离变化 推推定砌体的定砌体的弹性模量弹性模量 随着扁顶压力增加，受压墙体开裂直至破

22、随着扁顶压力增加，受压墙体开裂直至破坏，根据破坏时扁顶的压力，可以推定砌体坏，根据破坏时扁顶的压力，可以推定砌体的的抗压强度抗压强度 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测扁顶法扁顶法 测弹性模量与抗压强度测弹性模量与抗压强度 根据实测的砌体应力应变关系推定砌体弹性模量时，应将计算结果乘以0.85的换算系数。 槽间砌体抗压强度按下式换算为标准砌体抗压强度：ijuijmijff2/2002)(18. 4418. 1uijijuijijijff 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测原位单剪法原位单剪法 对象：窗洞口或其他洞口下墙体通缝抗剪强度 结结 构构

23、测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测原位单砖双剪法原位单砖双剪法1-剪切试件2-剪切仪主机3-掏空的竖缝 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测原位单砖双剪法原位单砖双剪法 只需要用两块砖进行试验:一块砖的位置用来安装剪切仪；另一块砖用作为剪切试件，该砖的上下两条水平灰缝为剪切破坏面ijijvijvijANf07 . 064. 0 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测推出法推出法1-被推出丁砖 2-支架 3-前梁 4-后梁 5-传感器 6-垫片7-调平螺丝 8-传力螺杆9-推出力峰值测定仪 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结

24、构检测推出法推出法 将240mm厚的砖墙中的丁砖推出，通过测定单块丁砖推出力与砂浆饱满度来推断砌体砂浆的抗压强度f2i第i个测区的砂浆强度平均值（MPa）Ni 第i个测区的推出力平均值（kN）4i 推出法的砂浆强度饱满度修正系数Bi 第i个测区的砂浆饱满度平均值19. 142)/(3 . 0iiiNfiiiBB9 . 045. 024 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测其他方法其他方法 回弹法 贯入法 筒压法 砂浆片剪切法 点荷法和射钉法 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砂浆回弹法检测 测区：？ 测位：每测位面积不宜大于0.3m2，每测位选12

25、处灰缝，每处连续弹击3次，最后一次读数。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砂浆回弹法检测 检测时，每个测位弹击12个测点，每个测点连续弹击3次，前2次不读数，仅读取最后一次回弹值。在测位的12个回弹值中，剔除一个最大值和一个最小值，计算余下10个值的平均值。 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砂浆回弹法检测第i个测区，第j个测位砂浆强度换算值计算 时： 时： 时 mm0 . 1dmmmm0 . 30 . 1 dmm0 . 3d57. 3521097.13Rfij04. 3421085. 4Rfij60. 3521034. 6Rfij 结结 构构

26、 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砂浆回弹法检测第i个测区砂浆抗压强度平均值 每一检测单元强度平均值、标准差和变异系数 112121njijifnf2122, 21niimfnf1)(2122, 22nffsniimmfs, 2 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砂浆回弹法检测一、新建或在建砌体1）当测区数n26时，取下列公式的较小值 2）当测区数n26时，按下式计算 mff, 2291. 0min, 2218. 1ff min, 22ff 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砂浆回弹法检测二、既有工程砌体（GB 502032002）

27、1）当测区数n26时，取下列公式的较小值 2）当测区数n26时，按下式计算 mff, 22min, 2233. 1ff min, 22ff 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砂浆回弹法检测二、既有工程砌体（GB 502032011）1）当测区数n26时，取下列公式的较小值 2）当测区数n26时，按下式计算 当检测结果小于2.0MPa或大于15MPa，不宜给出具体检测值，可仅给出 mff, 2291. 0min, 2218. 1ff min, 22ff MPaMPa0 .150 . 222ff或 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砖回弹法检测 每检测单元随机选10个测区，每测区的面积不宜小于1.0m2，应在其中随机选10块条面向外的砖作为10个测位回弹，每测位回弹5点； 第i个测区第j个测位的抗压强度换算值 1）烧结普通砖 2）烧结多孔砖25. 145. 0102221RRfij48. 2311070. 1Rfij 结结 构构 测测 试试结构非破损检测与鉴定四、砌体结构检测砖回弹法检测测区抗压强度平均值 每一检测单元强度平均值、标准差和变异系数 1111101njijiff2112, 11niimfnf1