结构试验技术之结构非破损检测方法二

1结构试验技术StructuralTestingTechnology

陈再现副教授、博士上课了！！！1第六章结构非破损检测方法6.1概述一、什么是结构非破损检测方法二、结构非破损检测的目的和用途三、结构非破损检测技术分类四、本章主要内容2一、什么是结构非破损检测方法在不影响结构或构件受力性能或使用功能的前提下，直接在构件或结构上通过测定某些适当的物理量，并通过这些物理量与材料强度等指标的相关性，进而推定材料强度或评估其缺陷。3（一）强度检测1.施工控制不严、意外事故、预留试样不符合要求；2.了解混凝土强度增长情况，为构件拆模，吊装，预应力放张，施工阶段负荷对强度有要求时；3.既有结构需要维护，改造，加固，拆除等方案决策时，评估原有的混凝土强度；（1）使用不当：维护失常；（2）加层或功能改变局部技术改造（3）使用期间发生意外（4）施工未完（中止），继续施工二、结构非破损检测的目的和用途4（二）内部缺陷检测主要原因（1）未振捣或模板露浆造成局部疏松，蜂窝，孔洞等缺陷；（位置和范围）（2）施工中温度变形以及干燥收缩，检测裂缝的走向和深度；（3）受环境侵蚀或灾害，产生由表至里的层状损伤，检测厚度和范围；（4）结构正常使用期间，出现不明裂缝，需检测裂缝开展深度；二、结构非破损检测的目的和用途5三、结构非破损检测技术分类强度半破损法钻芯法拔出法非破损法回弹法超声脉冲法缺陷超声脉冲法雷达扫描法红外热谱法声发射法6四、本章主要内容混凝土结构检测方法回弹法超声法综合法拔出法取芯法强度检测缺陷检测超声法7四、本章主要内容钢结构结构检测方法表面硬度法强度检测缺陷检测超声法8四、本章主要内容砌体结构检测方法检测砌体抗压强度：扁顶法、原位轴压法检测砌体工作应力、弹性模量：扁顶法检测砌体抗剪强度：原位单剪法、原位单砖双剪法检测砌筑砂浆强度：推出法、筒压法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法和射钉法、贯入法。96.2混凝土结构的非破损检测技术6.2.1回弹法一、回弹法1.基本概念采用回弹仪弹击混凝土表面，通过测量混凝土的表面硬度（用回弹值表示），来推断其抗压强度。106.2混凝土结构的非破损检测技术6.2.1回弹法一、回弹法2.回弹仪工作原理采用弹簧驱动重锤，通过弹击杆，弹击混凝土表面，并测出重锤反弹回来的距离，以回弹值（反弹距离与冲击长度之比）作为与强度相关的指标，来推定混凝土抗压强度。11冲击所产生瞬时弹性变形使重锤弹回，当弹击到x位置处所具有的势能：冲击前，重锤初始势能：能量消耗:令反映了重锤冲击过程中的能量损失。12二、回弹仪基本构造13三、影响回弹仪检测性能的因素（一）装配尺寸1.拉簧自由长度保证2.207J2.冲击长度14三、影响回弹仪检测性能的因素（二）零件质量1.拉簧刚度0.784N/mm2.使用前应在洛氏硬度HRC为60士2的钢砧上，在室温（20士5）度的条件下进行率定。取连续弹击三次的稳定回弹值进行平均，其值在80士2。15四、回弹仪操作将弹击杆顶住混凝土的表面，轻压仪器，松开按钮，弹击杆徐徐伸出。使仪器对混凝土表面均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹击杆后即回弹，带动指针移动并停留在某一位置，即为回弹值。继续顶住混凝土表面并在读数和记录回弹值后，逐渐对仪器减压，使弹击杆自仪器内伸出。16五、测强曲线目前均采用试验归纳法，建立混凝土强度与回弹值关系曲线的测强曲线，即可以从R值求得值。基于平均回弹值（）和平均碳化深度（）的测强曲线方程形式：17我国的回弹法测强相关曲线，根据曲线制定的条件及使用范围分三类：

1.统一曲线由全国由代表性的材料、成型、养护工艺配制的混凝土试块，通过大量的破损与非破损试验所建立的曲线。适用于无地区曲线和专用曲线时检测符合规定条件的构件或结构混凝土强度。测强曲线的平均相对误差，相对标准差。18

2.地区曲线由本地区常用的材料、成型、养护工艺配制的混凝土试块，通过较多的破损与非破损试验所建立的曲线。适用于无专用曲线时检测符合规定条件的构件或结构混凝土强度。测强曲线的平均相对误差，相对标准差。

3.专用曲线由与结构或构件混凝土相同的材料、成型、养护工艺配制的混凝土试块，通过一定数量的破损与非破损试验所建立的曲线。适用于检测与该结构或构件相同条件的混凝土强度。测强曲线的平均相对误差，相对标准差。19六、检测技术1、试样选择单个检测：适用于单个结构或构件的检测；批量检测：用于抽样推定的结构或构件，随机抽取的数量不少于结构或构件总数的30%，且不少于10件。批量检测适用于相同的生产工艺条件下，混凝土强度等级相同，原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类结构或构件。20六、检继测技术2、测区鸦布置每个结纠构或构虏件至少边取10个测区。但对长伶度小于4.5怕m，高度佳低于0.3m的结构分或构件亭，其测察区数量碍可适当晚减少。狠但不应少于5个。测区的大遗小以能容点纳16个回弹测最点为宜摘；测区应大小不艘宜大于0.04赏m2，一般棋取为4*4的网格待，网格流大小50m雕m*50mm相邻两劣测区的蹲间距不宜>2m，相邻两歼测点的间售距一般不<2cm，测点治距结构柄或构件妖边缘或合外露钢目筋、铁催件的距滩离一般不<3cm21六、检测而技术2、测层区布置测区优先恶考虑布置颈在混凝土洲浇筑的侧篇面(与混凝脏土浇筑泡方向相妖垂直的惩贴模板攻的一面)，如不辟能满足宵这一要帝求时，分可选在椅混凝土环浇筑的承表面或济底面。测区表名面平整、察干燥、筛清洁，在测区袖上均匀分布却测点，同一量测点只三允许弹击一稼次对弹击时甩产生颤动的薄壁葡、小型阵构件应谎进行固定22六、检雕测技术3、碳献化深度饥测量回弹值泽测量完杜毕后，摄应选不少于灿构件的30％测区数测量税碳化深激度值。匹取其平问均值为色该构件寨的碳化容深度平异均值。勺当碳化碗深度值勿极大值戚极小值肥之差大瓣于2mm时，应记在每一观测区测渠量碳化波深度值狡。方法：者用合适马的工具宋在测区箱表面形券成直径自约为15mm的孔洞，历清除洞中仰的粉末和迫碎屑后(注意不姻能用液母体冲洗于孔洞)立即用1％的酚酞雷酒精溶液烈滴在混凝乱土孔洞内宰壁的边缘桃处，测量篮自测面表柿面至深部妇不变色边材缘处与测视面相垂直块的距离至疯少三次，夕该平均值舱即为该测食区的碳化薯深度值，果准确至0.5更mm。23六、数据壶处理计算测欧区平均坛回弹值涉时，应铺从每一愤测区的16个诸回弹值中剔除其算中3个最柳大值和3个最厕小值，取余可下的1伞0个回怒弹值的巨平均值文作为该修测区的右平均回蜡弹值1、回弹烘值计算24六、数据惊处理2、回弹罢值修正由于回弹箱法测强曲键线是根据残回弹仪水平方向测试混凝锅土试件侧面的试验扭数据计饶算得出傍的，因旦此当测六试这无今法满足贺上述条讽件时需烦对测得而的回弹滴值进行侍修正。式中：

—非水平方向检测和非混凝土浇筑面检测时测区的平均回弹值；—非水平方向检测和非混凝土浇筑面检测时回弹值修正值25角度修加正：测试面穿修正：见表3-切1见表3-麻226表3-丢1表3-李227六、数据捡处理2、回县弹值修币正先进行角羞度修正，晌然后再对寻修正后的纤回弹值进取行非混凝客土浇筑侧章面修正。既非水盲平方向果又非混狮凝土浇导筑侧面哀？？28六、数据喝处理3、碳化嫂深度修正碳化深遣度的测别定：用浓度1哈%的酚酞钻酒精溶液列及钢卡尺夺来测定碳运化深度dm值。修正：(1)当dm<0.5mm，按无碳化损处理；(2)当dm>=6mm，按6m郊m处理走；29七、混凝楼土强度评苹定1、由各腥测区的混松凝土强度服换算值可棍计算得出个结构或构纲件混凝土钢强度平均宋值，当测蜘区数等于夜或大于1霸0时，还辈应计算标欧准差。302．结构的或构件混第凝土强度刘推定值应荐按下列公拔式确定：（1）当群该结构或妙构件测区留数少于1拾0个时：（2）当膏该结构或天构件的测城区强度值哈中出现小扣于10.跨0MPa虑时：（3）当君该结构或吩构件测区坐数不少于呀10个或甘按批量检强测时，应谣按下列公音式计算：313、当出现极下列情摸况时，脑应全部炸按单个庄构件检监测：（1）换算强度喇平均值小食于等于2县5MPa鸣时：（2）换算强汪度平均票值大于蚊25M询Pa时：32回弹仪检见测混凝土袖强度的影算响因素较滔多，除了不仪器状态患、操作技成术和碳化躁深度之外屠，还和混缘瑞凝土构件眨浇筑方法怨、养护方匆法、外加吓剂成分等姐都有关。转当上述条敲件和测强蜂曲线的使皂用条件相笋差较大时挤，需进行店修正3334356.2横混凝土唤结构的非布破损检测块技术6.2董.2更超声法一、技术顾基础1.原荒理基于超仅声波在驼介质中抢传播，育遇到不罗同介面约将发生展反射、历折射、翠绕射和搭衰减等呀现象，壶从而使补传播的颂声时、畅振幅、滨波形和渴频率等配指标产私生变化霉，通过谎对这些僚参量的泛测定，袜可以了给解材料诱的内部刻情况。36而混凝土岭强度与其钢弹性模量杨、密实度假等密切相摆关，因此混凝土强跳度与超声波衔在混凝土幼体内传播速度存在相叨关关系蹦。这就俯是超声松法检测夺混凝土忍强度的垦基本原乔理。超声波在口混凝土介致质中传播螺速度，与衡砼的弹性驾模量、材俭料密度有狂如下式关甲系：372.超额声波探语测仪构掀造及操壳作方法超声波仪愁：发射探宜头（换能造器）和接阵受探头（仙换能器）榆，数据处堆理系统频率>仆20k狐Hz超帖声波由饰高频电塘振荡激宿励压电晶体发出，熄经耦合觉进入混只凝土，州在混凝肾土中传禾播后为矿接收换篮能器所灯接收，悠把机械振荡转换成电讯号进行量虚测。383.超辽声波探咱测仪分倡类非金属超竹声波仪混凝土确组成构乡丰造复杂炼，衰减删大；要准求频率胀低、功赌率大金属超马声波仪需要频秤率高，脱而功率醉不必太桐大，这或样探测嘴灵敏度恼较高，革精度较孙好。39由于影响杠因素的复染杂性和随屋机性，检档测必须有戏事先建立叹的的相关风曲线。目前，务采用如算下几种当函数类佳型平抛物秋线型指数函丑数型幂函数型二、测速强曲线40三、检测黑技术每个结驰构或构查件至少刻取10个测区，测区面弱积为200m市m*200果mm。但对辫长度小搜于3m的，其感测区数旧量可适芳当减少某，但不应少于3个。批量抽样魂检测：抽析样数应不嚼少于同批杂构件的30％，且仓不少于4个，每壳个构件稳测区数萌不少于10个。相邻两筹测区的口间距不宜>2m；测区宜尊避开钢筋密税集区和革预埋铁唤件；测试唐面应清霉洁平整杰，无缺尽陷41三、检测哑技术在每个测睬区内的相小对测试面撒上，各布芝置三个超剑声测点，且发尽射和接描收换能啊器的轴哗线在同一轴蒜线上。测试时，阶表面需采不用凡士林艺或黄油作蜘为耦合剂，保持换民能器与被辛测混凝土臣表面有良丽好的耦合42四、数据切处理1、声速设计算；—超声测距(mm)；—测区声速值(km/s)；—测区平均声时值()、、—分别为测区中三个测点的声时值。测试面修正：为顶、底面时：为侧面时：43四、数据裹处理2、强支度推定由试验量借测的经修见正后的声闭速，按测强曲颜线求得混凝耍土的强度瓦换算值。混凝土超佩声测强的想影响因素宴很多，除析了仪器性铜能和检测哗方式外，裳混凝土内访部构造、近石子品种央、粒径、阀水泥品种免、含砂量士，外加剂央，养护条偶件，龄期气，所含钢缓筋的粗细浪等，均会概对测试结披果产生影胡响。所以议，我国目肆前超声测当强，只作镇为与回弹希法的综及合使用。446.2恢混凝土捐结构的非忽破损检测兰技术6.2.屠3超声糕回弹法一、基爆本原理

混凝土强度换算值同超声仪声速和回弹仪回弹值之间存在着正相关系，混凝土的强度越高，相应的超声声速也越高，回弹值也越高。相关数固学关系余式为：式中：a,b议,c-堂-为试浅验系数朴。内部状汽态表面状旗态45二、操作侵仪器46三、检虑测技术单个构件探不少于10个测区；批量忌检测，虏抽样数驰不少于同批的30％且不少于10件，每个构预件不少于10个测区；澡长度小于2m构件，不少于3个测区；超声测点下布置在回蚕弹测试的同一测央区内，先进行骗超声测码试，然后再回弹得进行测摔试。测点要保求分别确满足回朱弹法和块超声法诉测点要纳求，但不宜重叠。47四、数据朱处理1、优恰先采用岂专用或猎地区测球强曲线2、也可按下隐列公式计垮算：粗骨料为卵石：粗骨料为碎石：砼强度纱推定值京确定方哥法与回涛弹法基辫本相同经。单个测狐区砼强牢度换算运值：48采用综合夏法，能对首混凝土的裤某些物理晶参量在采蝇用超声法辛或回弹法免单一测量僻时产生的优影响得到相互补居偿。如对回重弹值影摧响最为挤显著的碳化深蛮度在回弹居法检测跪时是一坊项重要滴的参数尼，但在温综合法秀中碳化评因素可掏不予修伏正，原混因是碳可化深度斗较大的浮混凝土摩，由于由它的龄偿期较长述而其含智水量相芽应降低毁，以致声则速稍有蓄下降，因此损在综合工关系中出可以抵坛消回弹狠值上升闭所造成架的影响瓣。所以辞用综合束法关系凯推算混帖凝土强胸度时，终不须测燃量碳化似深度和洋考虑它如所造成真的影响崇。试验证筝明：超尊声回弹弱综合法烫的测量捎精度优于超致声或回意弹单一醋方法，一般误盾差在12％左右。496.2捆混浓凝土结蚁构的非陷破损检柳测技术6.2土.4雾钻芯法一、基本喇原理钻芯法纯是使用恢专用的取芯钻机，从被新检测的即结构或朝构件上思直接钻沈取圆柱唯形的混凝土票芯样，并根据雄芯样的抗牙压试验由羊抗压强度槽推定混凝永土的立方速抗压强度眯。特点：也直观，千精度高吼；广泛应用员于建筑，陶水利、大腰坝、桥梁眉、公路、旦机场跑道草等工程中启。50二、操作老仪器51三、检测唱技术钻取芯兔样应在鲜结构或恭构件受力较小哨的部位和强度质蚊量具有曾代表性的部位。钻芯数飘量不应少模于3个，小构件娘可取2个。芯岩样直径筋不宜小涝于骨料全最大粒翻径的3倍，一般悟为100迟mm或150津mm，芯样高具度为直径有的1～2倍。℃芯样试等件内不应含同有钢筋。如不能袋满足，每的个芯样内储最多只允轨许含有二骗根直径小舌于10mm的钢筋石，且钢添筋应与夸芯样轴客线基本巾垂直芯样端面潜必须进行户加工磨平愤。也可用受水泥砂浆巩或硫磺胶底泥在专用挖补平装置塔上补平。5253四、数骄据处理1、单个去测区砼强遮度换算值崖：—芯样抗压试验测得的最大压力(N)。—不同高径比砼强度换算系数。高径比1.01.21.41.61.82.0换算系数1.001.071.131.171.211.2454四、数据笼处理2、混蹄凝土强部度推定毛值：对于单围个构件色或单个按构件的义局部区烘域，取燥试件混获凝土换益算强度教中的最小值作为代撤表值推勤定结构狗的混凝把土强度吓。直接将混崭凝土强度露换算值的陈平均值作蚀为推定值结。55钻芯法提检测混倘凝土强翁度和其旅他性能肚，可靠跪性比较裁大。主聚要问题羞是试验费呀用较高，取样不很海方便，试验周六期较长，响且会造成结构一贞些局部伏破损等。所铜以应与刮其他非壳破损方忍法综合尤应用，哥分析与骑评定，君提高效歼益。566.2艘混凝土声结构的非赞破损检测帜技术6.2.分5拔出芹法一、基本援原理用一金耳属锚固棉件预埋睁入混凝竹土内（杨预装发满）或在奖构件上角钻孔埋底人一金驼属锚固蚁件（后虽装法）狡，然后秧测试锚球固件从肌混凝土帽中被拔柏出时的脆拉力，凉并由此党推算混琴凝土的盒抗压强示度。特点：凉这是一迟种局部乔破损检惩测混凝现土强度肤的试验阴方法，并检测结蛾果可靠惊性较高六，被检婆测混凝次土抗压艇强度不棍应低于棉10.颂0MP文a。57二、操作讲仪器钻孔机磨槽机锚固件：胀簧、胀唇杆、锚杆拔出仪力传感器蕉：显示仪表58二、操省作步骤钻孔：用电钻带松动空心钻搏头使钻头漫与混凝土责表面保持坊垂直、均豪匀下钻，要求直霜径20±哈0.1模mm，三点支搁撑钻55mm深，圆芬环支撑昨钻50mm深即可磨槽：将磨槽机谱上的金刚鹊砂轮放入佩钻好的内弹孔，在距云表面35m茎m（三点王支撑）补或30mm（圆环支打撑）处加昏工出一个Φ28×租8mm的环形沟剪槽，作为阁锚具拉拔少时的的承垃力点，磨愤槽时将定申位盘紧紧涂压在混凝殃土表面上光，沿钻孔衣四周均匀践移动，当狂金刚砂轮洁中心杆与装钻孔壁相锤撞时，即付可停止磨顿槽。59二、操猜作步骤安装锚具硬：将胀簧作放入钻好伙的成型孔报内，用胀壮杆将胀簧拾胀开，卡流在定位槽口内，然后昨将拉杆拧慢紧，应检捐查锚具是菊否与混凝邻土表面垂谈直安装拉拔斜仪：将拉拔仪乒套入到安洽装好的锚尽具上，拧絮紧螺母。拉拔：将仪表清碎零，顺时重针旋转压鸡力阀，将绑压力