混凝土表观及内部缺陷标准化作业指导书

公路工程试验检测中心有限公司混凝土表观及内部缺陷标准化作业指导书一、依据的检测标准及技术要求1、《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）；结构现场检测2、《混凝土技术标准》（GB/T50784-2013）二、适用范围适用于检测混凝土的外观质量缺陷和内部缺陷。外观质量缺陷是对受检构件表面露筋、蜂窝、孔洞、裂缝、麻面、掉角等表面缺陷的检测；内部缺陷检测系指对混凝土内部不密实区、不良结合面、损伤层厚度和裂缝深度检测。三、试验目的采用带波形显示功能的超声检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度，首波幅度和接收信号主频率等声学参数并根据这些其相对变化，判断混凝土中的缺陷状况。四、试验原理由于超声波传播速度的快慢与实，相反则土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判断混凝状况。混凝土的密实程度有直接关系，声速高则混凝土密混凝土不密实。超声法检测混凝土缺陷是利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中的缺陷五、仪器设备ZBL—U520非金属超声检测仪；检测仪器见图5.1；非金属超声检测仪技术参数见表5.1；图5.1非金属超声检测仪第1页/共13页

表5.1非金属超声监测仪技术参数名称技术指标产品型号主控方式显示屏操作方式存储方式ZBL—U520工业级专用系统6.4英寸、高亮度、TFT彩色液晶屏按键+光电旋钮机内256M+大容量U盘单、双通道自动连续快单、双通道手动逐点单通道手动逐点采信号采集模式速采集采集集通道数1发射+2接收+1外触发信号触发、外触发0.05s~400s,14档可调0.05s1发射+1接收信号触发触发方式采样周期声时精度声时测度范围0～629000s动态范围频带宽度130dB10～250KHzJ接收灵敏度≤30v增益精度发射电压发射脉宽通讯接口工作时间0.39%65、125．250、500V、1000V可调20s～20ms标准USB>6小时内置锂电池供电方式外置220VAC/DC主机尺寸主机重量250mm×158mm×58mm1.8kg(含内置电池)温度0℃～+40℃度湿＜90%RH工作环境六、试验准备（1）收集工程资料。包括工程名称、检测目的与要求、混凝土原材料品种和规格、混凝土浇筑和养护情况、构件尺寸和配筋施工图或钢筋隐蔽图、构件外观质量及存在的问题等。（2）制定检测方案。根据工程概况，制定检测方案。包括抽样方案，测点的布置方法，测点间距，所需的机械或人工配合，试验周期等。第2页/共13页七、操作规程7.1表观质量缺陷检测混凝土构件外观质量缺陷的分类及严重程度判定如表7.1所示：表7.1混凝土表观缺陷分类及严重程度判定名称露筋现象构件内钢筋未被混凝土包裹而外露严重缺陷一般缺陷纵向受力钢筋有露筋其他钢筋有少量露筋混凝土表面缺少水泥砂构件主要受力部位有蜂蜂窝孔洞夹渣其他部位有少量蜂窝其他部位有少量孔洞其他部位有少量夹渣浆而形成石子外露窝混凝土中孔穴深度和长构件主要受力部位有孔度均超过保护层厚度洞混凝土中夹有杂物且深构件主要受力部位有夹度超过保护层厚度渣松构件主要受力部位有疏构件主要受力部位有影疏松混凝土中局部不密实其他部位有少量疏松其他部位有少量不影缝隙从混凝土表面延伸裂缝至混凝土内部响结构性能或使用功能的响结构性能或使用功能裂缝的裂缝连接部构件连接处混凝土缺陷连接部位有影响结构传连接部位有基本不影位缺陷及连接钢筋、连接件松动力性能的缺陷响结构传力性能的缺陷现场检测时，应对受检范内围构件外观质量缺陷全数进行检查。当不具备全数检查条件时，对未检查的构件应注明。混凝土构件外观质量缺陷的相关参数可根据缺陷的情况按下列方法检测：1、用钢尺测量每个2、用钢尺测量每个孔洞的最大直径，用游标卡测量深度；3、用钢尺或相应工具确定蜂窝和疏松的面积，必要时成孔，测量深度；4、用钢尺或相应工具确定麻面、掉皮、起砂等面积；露筋的长度；5、用刻度放大镜等仪器测量裂缝的最大宽度，用钢尺测量裂缝的长度。混凝土构件外观质量缺陷的检测，应按缺陷类别进行分类汇总。现场采用桥梁外观检查记录本记录检测数据，并对现场检测环境条件（如天气、测试时温度、风速等）进行记录。检测全部完成后填写仪器设备使用记录，并将设备整理清洁后放入设备箱（袋）中，归还仪器室并签写归还记录。7.2内部缺陷检测混凝土构件内部缺陷检测包括内部不密实区、不良结合面、损伤层厚度和裂缝深度第3页/共13页检测。混凝土构件内部缺陷检测宜对怀疑存在缺陷的构件或区域进行全数检测。当怀疑存在缺陷的构件数量较多时，可选择外观质量缺陷最严重的构件或部位进行检测。混凝土构件内部缺陷可采用超声法进行检测，对于判别困难的区域可结合钻芯法验证或剔凿验证。现场采用混凝土超声测缺检测记录表记录检测数据，并对现场检测环境条件（如天气、测试时温度、风速等）进行记录。检测全部完成后填写仪器设备使用记录，并将设根据被测构件时间情况，选择布置换能器。（1）当构件具有两对互相行平的测试面时，可采用对测法。如图7.1所示，在测试两对互相行平的测试面上，分别画出等间距的网格（网格间距：工业与民用建筑为100～300mm，其它大型结构物可适当放宽），并编号确定对应的测试位置。（2）当构件只有一对相互平行的测试面时，可采用对测和斜测相结合的方法。如图7.2所示两个相互平行的测试面上分别画出网格线，可在对测的基础上进行交叉斜测。（3）当测距较大时，可采用钻或钻出竖向测试孔，预埋管内径或钻孔直径宜比换能器直径大孔间距宜为2～3m，其深度可试需要确定。检测时可用两个径向振动式换能器分别置于两测孔中进行测试，或用一个径向振动式与一个厚度振动式换能器，分别置于测孔中和行平于测孔的侧面进行测试。孔或预埋管测法。如图7.2所示，在测位预埋声测管5～10mm，预埋管或钻图7.1对测法示意图图7.2斜测法立面图第4页/共13页图7.3钻孔法示意图混凝土结合面质量检测可采用对测法和斜测法，如图7.4所示。测试前应查明结合面的位置及走向，明确被测部位及范围，构件的被测部位应具有使声波垂直或斜穿结合面的测试条件。测点布置：（2）各对TR（声波传播经过结合面）换能12（3）测点的间距视构件尺寸和结合面外观质量情况而定，宜为100～300mm。按（a）斜测法（b）对测法图7.47.2.3表面损伤层检测7.2.3.1一般规定检测表面损伤层厚度时，被测部位和测点的确定应满足下列要求：（1）检测时，根据构件的损伤情况和外观质量选取有代表性的部位布置测位。（2）构件被测表面应平整并处于自然干燥状态，且无接缝和饰面层。第5页/共13页（3）本方法测试结果宜做局部破损验证。7.2.3.2测试方法（2）测试时T换能器应耦合好，并保持不动，然后将R换能器依次耦合在间距30mm测点1、2、3……位置上，如图7.5所示，读取相应的声时值t、t、t……，并测量每123次T、R换能器内边缘之间的距离l、l、l……每一测位的测点数不得少于6个，当损123（3）当构件损伤厚度不均匀时，应适当增加测位数量。图7.5检测损伤层厚度示意图7.2.4裂缝深度检测7.2.4.1单面平测法当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度又不大于500mm时，可采用单面平测法。评测室应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按跨缝和不跨缝布置测点（布置测点时应避开钢筋的影响）进行检测，其检测步骤为：（1）不跨缝的声时测量：将T和R换能器置于裂缝同一侧，以两个换能器内边缘间距(l）等于100、150、200、250mm……分别读取声时值（t），绘制“时—距”坐i标图（图7.6）或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程：labt（7.1）iilla'每测点超声波实际传播距离l为（7.2）ii式中：l——第i点的超声波实际传播距离（mm）；il——第i点的R、T换能器的内边缘间距（mm）；第6页/共13页a——“时—距”图中l轴的截距或回归直线方程的常数项（mm）。不跨缝平测的混凝土声速值为：V=(l'-l')/(t-t)(km/s)（7.3）niniVb(km/s)或式中：l、l——第n点和第1点的测距；n1t、t——第n点和第1点读取的声时值（s）；n1b——回归系数。（2）跨缝的声时测量：如图7.7所示，将T、R换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，l取100、150、200mm……分别读取声时值t0，同时观察首波相位的变化。i平测法检测，裂缝深度应按下式计算：hl(t0V/l)21(7.4)(7.5)i2ciiim1hnnhccii1式中：l——不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离（mm）；ih——第i点计算的裂缝深度值（mm）；cist——第i点跨缝平测时的声时值（）；0im——各测点计算裂缝深度的平均值（mm）；hcn——测点数。（3）裂缝深度的确定方法：跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，可用该测距及两个相邻的测量值按式7.4计算h值，取此三点h的平均值作为该裂缝的深度值cici（h）。c跨缝测量中如难于发现首波反相，则以不同测距按式（7.4）、式（7.5）计算h及ci其平均值m。将各测距l与m相比较，凡测距l小于m和大于3m，应剔除该组数hcihcihchc据，然后取余下h的平均值，作为该裂缝的深度值h。cic第7页/共13页图7.6图7.77.2.4.2双面斜测法当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试表面时，可采用双面穿透斜测法检测。测点布置如图7.8所示，将T、R换能器分别置于两测试表面对应测点1、2、3…的位置，读取相应声时值t、波幅值A及主频率f。iii1234561234561234123456平面图立面图图7.8裂缝深度判定：当T、R换能器的连线通过裂缝，根据波幅、声时和主频突变，可以判定裂缝深度以及是否在所处断面内贯通。7.2.4.3钻孔对测法（1）钻孔对测法适用于大体积混凝土，预计深度在500mm以上的裂缝检测。（2）被检测混凝土应允许在裂缝两侧钻测试孔。（3）所钻测试孔应满足下列要求：①孔径应比所用换能器直径大5～10mm；②孔深应不小于比裂缝预计深度深700mm。经测试如浅于裂缝深度，则应加深钻孔；③对应的两个测试孔（A、B），必须始终位于裂缝两侧，其轴线应保持平行；④两个对应测试孔的间距宜为2000mm，同一检测对象各对测孔间距应保持相同；⑤孔中粉末碎屑应清理干净；第8页/共13页⑥如图7.9所示，宜在裂缝一侧多钻一个孔距相同但较浅的孔（C），通过B、C两图7.9钻孔测裂缝深度示意图图7.10h-A坐标图（4）裂缝深度检测应选用频率为20～60kHz的径向振动式换能器。（5）测试前应先向孔中注满清水，然后将T、R换能器分别置于裂缝两侧的对应孔中，以相同高程等间距（100～400mm）从上到下同步移动，逐点读取声时、波幅和换能器所处的深度，如图7.10所示。（6）以换能器所处深度（h）与对应的波幅值（A）绘制h-A坐标图如图7.1.3-2所示。随换能器位置的下移，波幅逐渐增大，当换能器下移至某一位置后，波幅达到最大并基本稳定，该位置所对应的深度是裂缝深度值hc。八、数据处理8.1不密实区和空洞检测测位混凝土声学参数的平均值（m）和标准差（s）应按下式计算：xxmX/n(8.1-1)8.1-2)xis(X2nm2)/(n1)(xix式中X——第i点的声学参数测量值；in——参与统计的测点数。异常数据可安歇列方法判断：（1）将测位各测点的波幅、声速或主频值由大至小按顺序分别排列，即X≥X≥⋯12≥X≥X⋯⋯，将排在后面明显小的数据视为可疑，再将这些可n1疑数据中最大的一个n(假定X)连同其前面的数据按规程计算x出及s值，并按下式计算异常情况的判断值xmn第9页/共13页00x1x1将判断值(X)与可疑数据的最大值(X)相比较，当0nn0nX，再用X～X进行计算和判别，直1n1X放进去重新进行计算和判别；（2）当测位中判出异常测点时，可根据异常测点的分布情况，按下式进一步判别其相邻测点是否异常：XmsXms0x2x式中、按表8.1取值。当测点布置为网格状时取；当单排布置测点时(如在233注：若保证不了耦合条件的一致性，则波幅值不能作为统计法的判据。表8.1统计数的个数n与对应的、、的值123当测位中某些测点的声学参数被判为异常值时，可结合异常测点的分布及波形状况第10页/共13页确定混凝土内部存在不密实区和空洞的位置及范围。当判定缺陷是空洞，可按附录C估算空洞的当量尺寸。8.2混凝土结合面质量检测（1）将同一测位各测点声速、波幅和主频道分别进行统计和测定。（2）当测点数无法满足统计法判断时，可将T-R的声速、波幅等声学参数与T-R12进行比较，若T-R的声学参数比T-R显著低时，则该点可判断为异常测点。12（3）当通过结合面的某些测点的数据被判为异常，并查明无其他因素影响，可判定混凝土结合面在该部位结合不良。8.3表面损伤层检测求损伤和未损伤混凝土的回归直线方程：用各测点的声时值t和相应测距值l绘制“时—距”坐标图，如图8