建筑工程检测方法

建筑工程各种构件的检测方法一、建筑工程检测方法当建筑工程发生质量事故以后，为了分析事故发生的原因，为工程质量事故的纠纷仲裁提供客观而公正的技术依据，也为建筑工程的修复、加固提供参考数据，往往有必要对发生事故的结构进行必要的检测。这些检测包括：(1)常规的外观检测。如平直度、偏离轴线的公差、尺寸准确度、表面缺陷、砌体的咬槎情况等。外观检测中很重要的一项是对裂缝情况的检测。(2)强度检测。如材料强度、构件承载力、钢筋配置等。(3)内部缺陷的检测。如混凝土内部孔洞、裂缝，钢结构的裂纹、焊接缺陷等。(4)材料成分的化学分析。如混凝土骨料分析，水泥成分分析，钢材化学成分分析等。(5)建筑物的变形观测。如建筑物的沉降观测、倾斜观测等。对发生质量事故的工程进行检测特点：(1)检测工作大多在现场进行，条件差，环境因素干扰大。(2)对发生严重质量事故的建筑工程，常常管理不善，经常没有完整的技术档案，有时甚至没有技术资料，因而检测工作要有周到计划，有时还会遇到虚假资料的干扰，这时尤要慎重对待。(3)有些强度检测常常要采用非破损或少破损的方法进行，因事故现场一般不允许破坏原构件，或者从原构件上取样时只能允许有微破损，稍加加固后即不影响结构强度。(4)检测数据要公正、可靠，经得起推敲。尤其是对于重大事故的责任纠纷，涉及法律责任和经济负担，为各方所重视，故所有检测数据必须真实、可信。二、各种构件的检测方法（一）钢筋混凝土构件的检测1.混凝土表面裂缝及蜂窝面积的检测1)混凝土裂缝的检测裂缝检测的项目：①裂缝的部位、数量和分布状态；②裂缝的宽度、长度和深度；③裂缝的形状，如上宽下窄、下宽上窄、中间宽两端窄、八字形、网状形、集中宽缝形等；④裂缝的走向，如斜向、纵向、沿钢筋方向，是否还在发展等；⑤裂缝是否贯通、是否有析出物、是否引起混凝土剥落等。检测方法：裂缝长度可用钢尺或直尺量，宽度可用检验卡(表明裂缝宽度，可作对比)、塞尺和2倍的刻度放大镜测定。裂缝深度可用细钢丝或塞尺探测，也可用注射器注入有色液体，待干燥后凿开混凝土观测，或用超声回弹法测定，测得的裂缝状况在构件表面裂缝展开图如图1所示。图1混凝土梁表面裂缝展开图2)蜂窝面积的测定蜂窝处砂浆少、石子多，严重影响混凝土强度。蜂窝面积可用钢尺、直尺或百格网进行测量，以面积及蜂窝面积百分比计。2.混凝土强度的检测对于工程质量事故中的混凝土强度的检测方法可分为非破损法和半破损法两大类，它们又各自存在着许多实际检测的手段。1)回弹法回弹法是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来确定其抗压强度的一种非破损方法。它应根据《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》(JGJ23—85)和有关技术手册来实施。检测方法如下：回弹仪测区面积一般为2cm×2cm左右，选16个点。测了16个点的回弹值，分别剔除3个偏大值与偏小值，取中间10个点的回弹值之平均值作为测定值。测区表面应清洁、平整、干燥，避开蜂窝麻面。当表面有饰面层、浮浆、杂物油垢时，可以除去或避开。回弹仪还应该避免钢筋密集区。一般情况下，如构件体积小、刚度差或测试部位混凝土厚度小于10cm，回弹混凝土构件的侧面，应加支撑加固后测试，否则影响精度。混凝土强度的推测如下：根据回弹值与混凝土强度的关系曲线(称为测强曲线)，由平均回弹值N即可查得混凝土的强度。按照使用条件和范围的不同，有三类测强曲线。(1)统一测强曲线这是规程(JGJ23—85)给出的测强曲线。它是由北京、陕西等12个城市或地区进行混凝土率定的统计回归曲线。(2)地区测强曲线这是由某一省、市或地区根据本地区的具体条件率定的曲线。(3)专用测强曲线这是专以某种工程为对象所率定的曲线。应用回弹法时，应优先选用地区的或专用的测强曲线。2)超声波法超声波法是根据超声脉冲在混凝土中的传播规律与混凝土强度有一定关系的原理，通过测定超声脉冲的参数，如传播速度或脉冲衰减值，来推断混凝土的强度。目前国产的超声脉冲仪大多是测量传播速度的。超声脉冲仪产生的电脉冲通过发射探头(即电-声换能器)使声脉冲进入混凝土，然后电接收探头(即声-电换能器)接收仪器测得讯号的时间直接化为声速表示出来，从仪器上读出了声速，即可由有关测强曲线求得混凝土的强度。测试步骤如下：测试要选两个对面，一边放发射探头，一边放接收探头。测点布置视结构的大小和精度而定，一般可取十个方格，一般方格边长15～20cm左右，在一方框内测三个声速，取其平均值。测点应避开有缺陷及应力集中的部位，并应避开铁预埋件及与声通路平行而又很近的钢筋。两对面一般选择两侧面。设探头处表面要平整、干净，有不平整处可用砂纸磨平，在置探头处可适当涂一薄层黄油等耦合剂，探头要压紧表面以减少声能反射损失。混凝土强度的推断与回弹法相似，应当率定测强曲线。目前还没有统一规程规定的测强曲线，各单位、各部门自己应当率定。3)超声回弹综合法超声回弹综合法是利用超声波测量与回弹仪测量所得到的结果相互修正而较之它们中的某一种方法更为准确的一种非破损法。一般要求先进行回弹测量后进行超声测量。超声回弹综合法的仪器与现场准备、测量方法分别与超声波法及回弹法相同，只是对其结果按规定的公式进行换算。超声回弹综合法应根据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CEC02—88)进行。至于表面刻痕法、振动法、射线法等，因国家尚无统一的技术规程，使用时应该谨慎。4)钻芯法钻芯法是使用专门的钻芯机在混凝土构件上钻取圆柱形芯样，经过适当加工后在压力试验机上直接测定其抗压强度的一种局部破损检测方法。这种方法非常直观，更为可靠，在事故质量评判中也更能令人信服，因而受到重视。以前钻芯机靠国外进口，现在已有多个厂家生产钻芯机，钻孔最大孔径可达160～200mm，可以满足工程需要。但是，由于钻芯法对结构有一定损伤且试验费用较高，故难以将钻芯法作为结构实际强度的全面检测方法。这种方法常可结合非破损方法同时应用，它可修正非破损方法的精度，而取芯数目可以适当减少。试样制取时，取芯的部位应注意以下几点：(1)取芯部位应选择结构受力小，对结构承载力影响小的部位。在结构的控制截面、应力集中区，构件接头和边缘处等一般不宜取芯。(2)取芯部位应避开构件中的钢筋和预埋件，特别是受力主筋。(3)作为强度试验用的芯样，不应取在混凝土有缺陷的部位(如裂缝、蜂窝、疏松区)。(4)取样应注意代表性。钻芯法应根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03—88)进行。5)拔出法拔出法是在混凝土构件中埋锚杆(可以预置，也可后装)，将锚杆拔出时，连带拉脱部分混凝土。试验证明，这种拔出的力与混凝土的抗拉强度有密切相关关系，而混凝土抗拉力与抗压力是有一定关系的，从而可据此推得混凝土的抗压强度。这种方法在美国、苏联和日本等国已经制定了试验标准。我国也已开始应用，目前铁道部、冶金部也已通过了试验的技术标准。对于质量事故的检查，主要用后制锚杆法。试验取样对单个构件取样不少于一组，对整体结构不少于构件总数的30%。一组试验是指在2m×2m左右范围内取3个试验点，由3个测点的算术平均值为推算强度的代表值。当三个值之间的差值中有一差值超过15%时，可取中间值为代表值；如两个差值均超过15%时，应加取一个组(3个点)试验，取6个点的平均值为代表值。选择测点应平整，要清除抹灰、饰面层，应避开蜂窝、孔洞、裂缝及钢筋。测查点的厚度应大于两倍锚具置入深度，对于厚度小于150mm的构件，只可在一侧布置测点。试验步骤：(1)在混凝土构件上钻孔(例如孔径可取30mm、深25mm左右)；(2)将钻孔头部扩孔成“”形，下部环形槽深2～3mm；(3)将锚具放入孔内，安装拔出机；(4)拔出锚杆，读出拔出机上的最大拔力值。强度推断如下：设拔出力为FP，则混凝土抗压强度与FP有直线相关关系，即fc＝AFP＋B式中：A、B为待定常数，要先率定。例如某一地区率定的测强公式为：fc＝1.6FP－5.83.混凝土内部缺陷的检测1)缺陷部位存在及位置的检测混凝土结构内部缺陷的探测主要是根据声时、声速、声波衰减量、声频变化等参数的测量结果进行评判的。对于内部缺陷部位的判断，由于无外露痕迹，如一一普遍搜索，非常费工，效率不高，一般应首先判断对质量有怀疑的部位。做法是以较大的间距(例如300mm)划出网格，称为第一级网格，测定网格交叉点处的声时值。然后在声时值变化较大的区域，以较小的间距(如100mm)划出第二级网格，再测定网格点处的声时值。将数值较大的声时点(或异常点)连接起来，则该区域即可初步定为缺陷区，见图2。图2超声波法测内部缺陷时的网格布置2)混凝土内部缺陷大小的判定用上述方法确定了内部缺陷的位置以后，其大小可用下列方法测定。（1）对测法。首先在缺陷附近无缺陷处(a)测定声时值t0(即声脉冲通过被测定构件的时间)，然后移动探头，到声时最长区，也即缺陷的“中心”位置(b)，测得其声时值t1。设缺陷(如孔洞)位于构件中部，其横向尺寸为d，构件厚度为L，声速为v，探头直径为D，则可判定孔洞的横向尺寸d。（2）斜测法.如果探头尺寸D大于内部缺陷的尺寸，则上述对测法无效。这时可该用斜测法，3)裂缝深度的测定对于开口而又垂直于构件表面的裂缝，可按图2.9所示测量。首先将探头放在同一构件无裂缝位置，测得其声时值t0；然后将探头置于裂缝两边，测出其声时值t1。测t0及t1时应保持探头间距离l相同。需注意的是，l/2与h相近时，测量效果较好。测量时应避开钢筋，一般探头离钢筋轴线的距离为1.5h为好。4.钢筋位置的检测钢筋的检测，一般可在构件上进行。凿去保护层，即可看到钢筋的数量并测量其直径，然后与图纸对照复核。必要时，可截取钢筋做强度试验，甚至化学成分分析。此外，可用钢筋检测仪测量钢筋的位置、数量及保护层厚度。我国生产的钢筋检测仪是利用电磁感应原理制成的。如国产GBH-1型钢筋检测仪。检测方法是首先接通电源，探头放在空位(不可接近导磁体)，调整零点，然后把探头垂直于钢筋方向平移(探头平行于要测钢筋方向)，同时观察指示表上的指针，指针最大读数处即为钢筋所在位置。5．钢筋实际应力的测定混凝土结构中钢筋实际应力的测定，是对结构进行承载力判断和对受力筋进行受力分析的一种较为直接的方法。1)测试部位的选择一般选取构件受力最大的部位作为钢筋应力测试的部位，因为此部位的钢筋实际应力反映了该构件的承载力情况。2)测定步骤（1）凿除保护层、粘贴应变片：在所选部位将被测钢筋的保护层凿掉，使钢筋表层清洁并粘贴好测定钢筋应变的应变片。（2）削磨钢筋面积，量测钢筋应变：在与应变片相对的一侧用削磨的方法使被测钢筋的面积减小，然后用游标卡尺量测其减小量，同时应变记录仪记录钢筋因面积变小而获得的应变增量△εs。（3）钢筋实际应力σs的计算（4）重复测试，得到理想结果：重复②③步骤。当两次削磨后得到的应力值σs很接近时，便可停止削磨测试而将此时σs值作为钢筋最终要求的实际应力值。（二）砌体构件的检测砌体构件的检测包括有：材料(砖或其他材料砌块及砂浆)强度，砌体强度，砌体裂缝，砌筑质量等。其中，砌筑质量检查可按有关施工规程的要求进行，一般无技术上的困难，这里不作讨论。砖或其他材料砌块的检测，与建筑材料中砖和砌块的试验方法相同，所不同的仅仅是要将砖样或砌块直接取自已建成的墙体。每次检测时，同类墙砌体上至少取5块试样进行抗压试验检测，然后以其抗压强度的算术平均值作为块材的抗压强度。下面分别讨论砌体裂缝、砂浆和砌体强度的检测。1.砌体裂缝检测因为砌体中的裂缝是常见的质量问题，裂缝的形态、数量及发展程度对承载力、使用性能与耐久性有很大影响，对砌体的裂缝必须全面检测，包括查测裂缝的长度、宽度、裂缝走向及其数量、形态等。裂缝的长度可用钢尺或一般米尺进行测量。宽度可用塞尺、卡尺或专用裂缝宽度测量仪进行测量。对于裂缝的走向、数量及形态应详细地标在墙体的立面图或砖柱展开图上，进而分析产生裂缝的原因并评价其对质量的影响程度。2.砌体中砂浆强度的检测砌体中的砂浆不可能做成标准立方体，无法按常规方法试验。常用的现场检测方法有冲击法和推出法。1)冲击法冲击法是在砌体上凿取一定数量的砂浆，加工成颗粒状，由冲击锤将其粉碎。冲击将消耗一定的能量。砂浆粉碎后颗粒变小变细，其表面积增加。试验研究表明，在一定冲击作用下，砂浆颗粒增加的表面积△A与破碎功的增加量△W呈线性关系，而砂浆的抗压强度与单位功的表面积增量△A/△W有定量关系，从而可以据此测得砂浆的强度。试验中主要的设备是冲击仪，孔径为12mm及10mm的圆孔筛，一套砂标准筛及感量为0.01g的天平。(1)试件制作。在拟检验的砌体中取硬化的砂浆约600g(一部分用于测容量，一部分用于冲击试验)。将其锤击加工成粒径为10～12mm的颗粒，形状近于圆形，两个垂直方向的直径之比不宜大于1.2。可用孔径为12mm及10mm的筛子筛分，取通过12mm孔径而留在10mm孔径筛子上的颗粒作为冲击试验的用料。取180～200g试料，放入烘箱内，在50～60℃温度下烘烤4～6h(干燥的试样可不必烘烤)，取出在常温下搁置8～12h。试料烘烤干燥后分为三份，每份50g，称量精确至0.01g。即要平行做三组试验。(2)试验方法及步骤。根据砂浆的特征，估计其强度的大约范围，按表2-4选好打击锤的重量及落锤高度，然后将试样放入冲击仪的冲击筒中，并将其顶面摊平。整个试验分三个阶段，每阶段均有冲击、筛分、称重三个步骤。第一阶段：冲击2次，进行筛分与称重；第二阶段，将试样重新放入筒内，摊平，冲击4次，再进行筛分与称重；第三阶段，将试样重新放入筒内摊平，最后冲击4次，然后筛分、称重。第一份试样总计冲击10次，筛分、称重3次。三组试样平行做三次。测定砂浆容重，可用未冲击的砂浆试样取8cm3左右的块状试件，用蜡封法测定。2)推出法推出法是利用小型推出装置对砖砌体中处于统一边界条件下的丁砖施加水平推力，用以间接推算出砂浆抗压强度的一种方法。所谓统一边界条件，是指欲被推出的砖的顶面及两侧的砂浆层均已予清除的情况。“推出法”的测试步骤包括三个方面：即测区选择，清砂浆缝，推出。测区选择原则是尽量做到有代表性和可操作性。测区宜在墙体上均匀布置，应避开施工中预留的各种孔洞，被检测到的砖的端面应平整，砖下的水平砂浆层的厚度应在9～11mm之间。测区大小以能进行6块推出砖的检测工作为宜。对于抽样评定的墙体，随机抽样数量应不少于该总量的30%，且不小于3片墙体。3.砌体强度的检测有了砌块与砂浆的强度，即可按砌体结构设计规范推求得砌体强度，这是一种间接测定砌体强度的方法。有时，希望直接测定砌体的强度，下面介绍直接测定法。1)实物取样试验在墙体适当部位选取试件，一般截面尺寸为240mm×370mm或370mm×490mm，高度为较小边长的2.5～3倍。2)扁顶法扁顶法是用一种特制的扁千斤顶在墙体上直接测量砌体抗压强度的方法。（三）钢构件的检测钢构件中的型钢如由正规钢厂出厂，并具合格证明，则一般材料的强度及化学成分是有保证的。检测的重点在于加工、运输、安装过程中产生的偏差与失误。主要内容有：外观平整度的检测；构件长细比、平整度及损伤的检测；连接的检测（应作为重点）。如果钢材无出厂合格证明，或者来路不明，则应再增加检测以下项目：钢材及焊条的材料力学性能，必要时再检测其化学成分。1.构件整体平整度的检测梁和桁架构件的整体变形有垂直变形和侧向变形，因此要检测两个方向的平直度。柱子的变形主要有柱身倾斜与挠曲。检查时，可先目测，发现有异常情况或疑点时，对梁或桁架可在构件支点间拉紧一根细铁丝，然后测量各点的垂度与偏度；对柱子的倾斜度则可用经纬仪检测；对柱子的挠曲度可用吊线垂法测量。如超出规程允许范围，应加以纠正。2.构件长细比、局部平整度和损伤的检测构件的长细比，在粗心的设计中或施工时构件截面型钢代换中常被忽视而不满足要求，在检查时应重点加以核准。构件的局部平整度可用靠尺或拉线的方法检查，其局部挠曲应控制在允许范围内。构件的裂缝可用目测法检查，但主要要用锤击法检查，即用包有橡皮的木棰轻轻敲