桥梁检测评定与加固技术（第2版） 课件 第4章 桥梁结构的材料性能检测

第四章

桥梁结构的材料性能检测南京林业大学江苏·南京目录概述混凝土内部结构缺陷检测混凝土强度检测钢筋锈蚀检测混凝土内钢筋分布及保护层厚度检测钢结构的超声波探伤检测概述桥梁结构材料性能检测的主要内容桥梁结构混凝土材料的缺陷检测混凝土的强度测定内部钢筋位置分布、锈蚀状态、钢材裂纹等检测桥梁结构在温度、湿度、大气腐蚀等自然环境以及荷载作用、材料和结构的疲劳效应等使用环境的综合作用下，会不可避免地出现病害缺陷及性能退化等

桥梁结构材料性能检测就是利用各种技术手段，检测桥梁结构材料的力学性能、耐久性能、病害缺陷等混凝土内部结构缺陷检测混凝土是最常用的材料，在施工、成型、使用过程中会造成混凝土的内部缺陷，进而导致混凝土强度及结构耐久性问题混凝土缺陷检测的重要性(a)麻面缺陷(b)裂缝缺陷混凝土缺陷超声法检测混凝土的缺陷划分标准：混凝土结构缺陷的特征及特征大小宏观缺陷：主要是指由于混凝土施工、设计、材料本身特性等方面原因引起的较大缺陷细观缺陷：主要是指混凝土材料由于泌水、干缩导致骨料和水泥浆基体之间产生的裂纹、孔隙等细小缺陷微观缺陷：主要是指混凝土在凝结过程中由于水泥浆硬化干缩和水分蒸发形成的微观裂缝，以及混凝土本身的微观缺陷原理：采用超声波检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度，首波幅度和接受信号的主频率等声学参数，并根据这些参数及其对应变化，判定混凝土中的缺陷情况特点：可以无损检测混凝土结构超声法检测混凝土的缺陷超声法检测混凝土的缺陷混凝土的主要声学参数声速变化:频率变化:波幅变化:波形畸变:当混凝土内部有缺陷时，其值将比正常部位低，可判别混凝土的内部缺陷利用超声脉冲各频率成分在遇到缺陷时被衰减的程度不同判别内部缺陷根据超声波在缺陷处产生反射或绕射，使波幅明显减小，判断缺陷存在根据超声波在缺陷处的波形转换和叠加，造成接收波形畸变的现象判别缺陷平面测试法(采用厚度振动式换能器)

可分成直测法、斜测法和平测法三种测试孔测试法(采用径向振动式换能器)可分成孔中对测、孔中斜侧和孔中平测三种(a)直测法(b)斜测法(c)平测法探头布置方式图常用的测试方法：平面测试法和测试孔测试法超声检测的测试方法超声法检测混凝土缺陷的应用混凝土裂缝深度的检测单面平测法

利用超声法可检测混凝土结构的多种缺陷，包括混凝土裂缝深度、不密实和空洞等

时I距坐标图

超声绕过裂缝示意图跨缝布置检测裂缝深度的确定方法：距缝测量中，当在某测距发现超声波首波相位发生反转时，可用该测距及两个相邻测距的测量值按下式计算hci值，取此三点hci的平均值作为该裂缝的深度值

(hc)距缝测量中，当在某测距发现超声波首波相位发生反转时，则以不同测距按下式计算

hci值，取此点

hci及其平均值(mhc)将各测距

li与

mhc比较，测距

li小于

mhc和大于

3mm，应剔除该组数据，在后取余下

hci平均值，作为裂缝深度值

(hc)裂缝深度计算式：

双面斜测法

当结构的裂缝部位位于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，将T、R换能器分置两测试表面，并使其一同按一定测试距离、倾斜角移动，读取相应声时值、波幅值和频率值

当T、R换能器的连线通过裂缝时，其波幅和频率与不经过裂缝的测点值比较有很大的差异

(a)平面图

(b)立面图

斜测裂缝测点布置示意图钻孔对测法

对大体积结构，裂缝深度超过500mm，用平测法难以测量，又不具备斜测法所需要的一对相互平行的测试面，可用钻孔对测法检测

其方法是在裂缝两侧钻测试孔，将换能器置于测试孔中进行测试，如下图所示(a)平面图(b)立面图

钻孔测裂缝深度

裂缝深度检测时，应选用频率为20~60kHz的径向振动式换能器，检测前应先向测试孔内注满清水

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、从上至下同步移动，逐点读取声时、波幅和换能器所处深度

以换能器所处深度d与对应的波幅值A绘制

d-A坐标图，随着换能器位置的下移，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便是裂缝深度dc换能器工作原理d-A坐标图混凝土内部形成的蜂窝状不密实区或空洞可用超声法检测，主要分为对测法、斜测法以及钻孔法几种混凝土不密实区和空洞检测平面对测法适用于具有两对相互平行的测试面；检测时在测区的两对相互平行测试面上分别画出等间距的网格将网格编号确定测点位置，然后将换能器分别置于对应测点上，逐点读取相应的声时、波幅和频率，并量取测试距离平面图(b)立面图平面对测法示意图平面斜测法适用于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。在测位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斜测法立面图钻孔检测法当测距较大时可采用钻孔或预埋管测法；检测时在测位预埋声测管或钻出竖向测试孔。可用两个径向振动式换能器分别置于两测孔中进行测试

(a)平面图(b)立面图钻孔法示意图超声法一般可通过对混凝土声学参数的统计计算和分析来判别混凝土的缺陷超声法判别混凝土的缺陷混凝土声学参数的统计计算测区混凝土声时(或声速)、波幅、频率测量值的平均值(mX)和标准值(SX)应按下式计算：Xi——第

i点的声时(或声速)、波幅、频率的测量值;n——测区参与统计的测点数

测区中异常数据的判断将一测区各测点的波幅、频率或由声时计算的声速值由大到小按顺序排列，将排在后面明显小的数据视为可疑将可疑数据中最大的一个(假定Xn)及其前面的数据带入公式计算出mX及SX，并代入下面的公式计算出异常情况的判断值(X0)式中：λ1——异常值判定系数，查教材表4-1可得

比较判断值(X0)与可疑数据的最大值(Xn)当Xn≤X0时，Xn及排列于其后的各数据均为异常值，且去掉Xn，再用X1~Xn-1进行计算和判别，直到判不出异常值为止；当Xn＞X0，应再将Xn+1放进去重新进行统计计算和判别X0=mx-λ1sx

测区中某些测点的声时值(或声速值)、波幅值(或频率值)被判为异常值时，可结合异常测点的分布及波形状况确定混凝土内部存在不密实区和空洞的范围空洞尺寸估算原理不密实区和空洞范围的判别

如被测部位只有一对可供测试的表面，只能按空洞位于测距中心考虑，空洞尺寸可用下式计算：估算尺寸

回弹法检测混凝土强度回弹法的定义回弹法是采用回弹仪，使其以一定的冲击动能顶在混凝土冲击杆，测出被反弹的距离，以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度的比值)作为强度指标来推算混凝土强度的一种方法回弹法检测混凝土强度回弹值的大小取决于冲击能量相关的回弹能量，而回弹能量主要取决于被测混凝土的弹塑性性能

设回弹仪的动能为E式中：

A1——

使混凝土产生塑性变形的功

A2——

使混凝土弹击杆及弹击锤产生弹性变形的功

A3——

弹击锤在冲击过程中和指针在移动过程中因摩擦损耗的功

A4——

弹击锤在冲击过程中和指针在移动过程中克服空气阻力的功

A5——

混凝土产生塑性变形时增加自由表面所损耗的功

A6——

由于混凝土构件的颤动和弹击杆于混凝土表面移动损耗的功回弹法检测混凝土强度的原理

由于A3、A4、A5、A6一般很小，当混凝土构件具有足够刚度且冲击过程中仪器始终紧贴混凝土表面时，均可忽略不计在一定的冲击能量作用下，A2的弹性变形接近为常数。因此弹回距离主要取决于混凝土的塑性变形混凝土的强度越低，则塑性变形越大，消耗于产生塑性变形的功越大，弹击锤所获得的回弹功能越小，回弹距离相应越小，从而回弹值越小，反之亦然因此，只要测得混凝土结构的回弹值，就可由已建立的公式或曲线换算出构件混凝土的强度回弹法检测混凝土强度是对常规检测的一种补充施工阶段，如构件拆模、预应力张拉或移梁、吊装时，回弹法可作为评估混凝土强度的依据回弹法的使用前提，是要求被测结构或构件混凝土的内外质量基本一致当混凝土表层与内部质量有明显差异，例如遭受化学腐蚀或火灾、硬化期间遭受冻伤等或内部存在缺陷时，不能用回弹法评定混凝土强度回弹法使用原则回弹法测定混凝土结构强度的基本依据，是回弹值与混凝土抗压强度之间的相关性。该相关性可以用基准曲线“fcu-R“(或经验公式)的形式予以确定，通常称之为测强曲线测强曲线是回弹法检测混凝土强度的基础，在实际工程中，一般利用采集的回弹值与碳化深度值等相关检测数据，对照测强曲线，即可进行查询或计算混凝土强度的推定值因此，提高回弹法检测精度往往从测强曲线的角度着手回弹法的测强曲线注：δ代表测强曲线的平均相对误差，er代表测强曲线的相对标准差。名称统一曲线地区曲线专用曲线定义

由全国有代表性的材料、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

由本地区有代表的材料、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

由与构建混凝土相同的材料、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范围

适用于无地区曲线或专用曲线时检测符合规定条件的构件或结构混凝土强度

适用于无专用曲线时检测符合规定条件的构件后结构混凝土强度

适用于检测与该构件相同构件的混凝土强度误差δ≤±15%er≤18%δ≤±14%er≤17%δ≤±12%er≤14%测强曲线的三种类型

测强相关曲线回归方程选取试样→布置测区→测量回弹值→测量碳化深度回弹法的检测流程单个检测法

适用于单独的结构或构件的检测批量检测法

适用于在相同的生产工艺条件下，各项条件基本一致且龄期相近的一批同类构件抽检数量不得少于同批构件总数的30%且不少于10件，同时要求测区数量不得少于100个选取试样

对一般构件，测区数不少于10个(《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）)当受检构件数量大于30个且不需要提供单个构件推定强度或受检构件某一方向尺寸不大于4.5m且另一方向尺寸不大于3m，其测区数可适当减少，但不少于5个相邻测区间距不宜过大，一般控制在2m内，测区离构件端部或施工缝边缘不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m等L≥3m≤2m20cm构件上回弹测区的布置示意图布置测区

一般来说，每一测区应读取16个回弹值

每一测区的两个测面用回弹仪各弹击8个点

测点宜在测区范围内均匀布置，相邻两测点的净距离不宜小于20mm，测点距外露钢筋的距离不宜小于30mm测试回弹值碳化是在二氧化碳和水分的作用，砼表层的CaOH转化成碳酸钙硬壳。回弹值随碳化深度增大而增大检测方法利用酚酞酒精遇到碱性物质变色的化学原理数量：测点数不应小于构件测区数的30%，并取其平均值作为该构件每测区的碳化深度值测量碳化深度回弹值的计算平均值的计算：剔除测区的3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值取均值作为该测区的平均回弹值

当回弹仪于非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，应修正回弹法的数据处理Rm——测区平均回弹值，精确至0.1

Ri——第i个测点的回弹值

Rmα

——为非水平方向测区的平均回弹值Raα——为非水平方向测区回弹值的修正值当回当回弹仪于水平方向检测混凝土浇筑表面或浇筑底面时，测区的平均回弹值应修正当回弹仪为非水平方向且测试面为混凝土的非浇筑侧面，先进行弹击角度修正，后再进行侧面修正

计算混凝土强度换算值根据每个测区平均回弹值(Rm)和平均碳化深度值(dm)，查阅由专用曲线、地区曲线或统一曲线编制的测区混凝土强度换算表，得出构件第

i个测区混凝土强度换算值计算构件强度均值和标准差根据测区数量，强度均值采用单个检测法或抽样检测法采用单个检测法，且构件测区数小于10个时，以测区混凝土强度换算值的最小值作为构件混凝土的强度推定值当测区数为10个及以上时，还应计算强度标准差混凝土强度的推算

——各测区强度换算值的平均值(MPa)，精确至0.1MPa——测区数；对于单个检测的构件，取该构件的测区数

对于批量检测的构件，取被抽检构件的测区数之和——各测区强度换算值的标准差(MPa)，精确至0.01MPa——构件第

i个测区强度换算值

构件的混凝土强度推定值是指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95%的结构或构件中混凝土抗压强度值，其值可根据下列公式进行计算单个检测法测量混凝土强度当构件测区数小于10个时，以测区混凝土强度换算值的最小值作为构件混凝土的强度推定值，即：当构件测区中混凝土强度出现小于10.0MPa时，应按下式确定当构件测区数不小于10个时，应按下列公式计算——构件的混凝土强度推定值——最小的测区混凝土强度换算值

超声回弹综合法检测混凝土强度超声回弹综合法检测混凝土强度，是目前我国使用较广的一种结构中混凝土强度非破损检验方法超声回弹综合法超声回弹综合法的特点减少混凝土龄期和含水率的影响使得超声法和回弹法互相弥补提高测试精度当按单个构件检测时，应在构件上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于10个对同批构件按批抽样检测，抽样数应不少于同批件的30%，且不少于10件，每个构件测区数不应少于10个对长度小于或等于2m的构件，测区数可适当减少，不应不少于3个测区布置规定测区回弹值及声速值的测量原则回弹值的计算超声回弹综合法中回弹值的测试和计算与回弹法检测混凝土强度相同结构(构件)测区应注明编号，记录测区位置和外观质量情况后超声测试非同一测区内的回弹值及超声声速值，在计算强度换算值时不得混用超声回弹综合法检测构件强度的注意事项超声与回弹测点布置示意及检测现场超声测点应布置在回弹测试的同一测区内测量超声声时值时，应保证换能器与混凝土耦合良好测试的声时值应精确至0.1μs，声速值应精确至0.01km/s在每个测区内的相对测试面上，应各布置3个测点，且发射和接收换能

器的轴线应在同一轴线上超声声速值的测量与计算

测区声速值应按下列公式计算：当在混凝土浇灌的顶面与底面测试时，测区声速值应按下列公式修正：式中

β——超声测试面声速修正系数。当在混凝土浇注面的顶面及底面

测试时,β＝1.034;在混凝土侧面测试时,β=1声速值的计算

va=βV——超声测距,mm——测区平均声时值,μs——分别为测区中3个测点的声时值l

tmt1，t2，t3

粗骨料为卵石时粗骨料为碎石时混凝土强度推定

当结构或构件所采用的材料及其龄期与制订测强曲线所采用的材料及其龄期有较大差异时，应采用同条件立方体或从测区中混凝土芯样抗压强度修正，试件数量不应少于4个

此时，测区混凝土强度换算值应乘以下列修正系数

采用同条件立方体试件修正时：

采用混凝土芯样试件修正时：钻芯法检测混凝土强度钻芯法是利用钻机，从结构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一种典型的半破损检测方法钻芯取样钻芯法的特点（a）钻取过程（b）芯样、、

对立方体试块的抗压强度产生怀疑结构中混凝土因水泥、砂石等质量较差，或因施工、养护不良发生了质量问题结构检测部位的表层和内部质量有明显差异，或者在使用期间遭受化学腐蚀、火灾，硬化期间遭受冻害的混凝土使用多年的建筑物或构筑物中的混凝土结构，如加固改造的需要对施工有特殊要求的结构和构件钻芯法适用情况钻芯位置的选择→芯样尺寸的确定→钻芯数量的确定→芯样的加工钻芯位置的选择钻芯位置应尽量选在构件受力较小的部位选择混凝土强度具有代表性的部位设法避免主筋、预埋件和管线的位置选择便于钻芯机安装与操作的部位芯样的钻取与加工芯样尺寸的确定一般根据检测的目的选取合适尺寸的钻头，确定芯样的尺寸钻芯数量的确定单个构件一般不少于3个，批量检验不宜少于15个、、

芯样的加工为减少混凝土强度检测的偏差，锯切后的芯样试件需进行编号，并进行加工修补应检测平均直径、高度、垂直度和平整度等几何尺寸，只有在尺寸符合规范要求时方能进行抗压试验，否则为无效芯样芯样编号(a)芯样加工设备(b)试验芯样芯样试件应在自然干燥状态下进行抗压试验确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在20℃±5℃的清水中浸泡(40～48)h，从水中取出后立即进行试验芯样抗压强度计算抗压强度的计算与混凝土强度的推算混凝土强度的推算对于单个构件或单个构件的局部区域：应按有效芯样试件混凝土抗压强度值中的最小值确定该构件的强度代表值对于检测批的混凝土强度推定值：应计算推定区间推定区间上限值和下限值的公式计算

上限值：

下限值：

平均值：

标准差：

钻芯修正法对间接测强法进行钻芯修正时，宜采用修正量的方法。芯样试件数和取芯位置应符合:直经100mm芯样数不少于6个，小直径芯样数不少于9个采用无损检测法时，钻芯位置应与间接检测法相应测区重合采用间接检测法对结构构件有损伤时，钻芯位置应在相应测区附近钻芯修正及修正量Δf计算公式劈裂抗拉芯样试件宜使用直径为100mm的芯样，且其直径不宜小于骨料最大粒径的3倍劈裂抗拉强度值计算公式：劈裂抗拉强度检测ft,cor——芯样试件劈裂抗拉强度值(MPa)，精确至0.01MPaFt——芯样试件劈裂抗拉试验的破坏荷载(N)At——芯样试件劈裂面面积(mm2)βt——芯样试件强度换算系数，取0.95芯样劈裂抗拉强度测试1―劈裂加载夹具2―加载设备3―芯样4―劈裂加载夹检测批混凝土劈裂抗拉强度的推定值

上限值：下限值：平均值：

标准差：

抗折强度检测钻芯法可用于确定构件的混凝土抗折强度推定值抗折芯样试件直径宜为100mm、长度为400mm，且其直径不宜小于骨料最大粒径的3倍芯样试件应在自然干燥状态下进行抗折试验钻芯法确定单个构件抗折强度推定值时，试件数量不应少于3个钻芯法确定构件混凝上抗折强度代表值时，芯样试件数量宜为3个，应取芯样试件抗折强度值的算术平均值作为构件混凝土抗折强度代表值

钻芯法确定单个构件的混凝土劈裂抗拉强度推定值时，芯样试件的数量不少于3个,按芯样试件混凝土劈裂抗拉强度值中最小值确定

钻芯法确定构件混凝土劈裂抗拉强度代表值时，芯样试件数为3个，取芯样试件劈裂抗拉强度算术平均值作为劈裂抗拉强度代表值钢筋锈蚀检测钢筋锈蚀直接使钢筋截面积减小，使钢筋的承载力下降产生应力集中，造成疲劳破坏锈蚀后体积增大2～3倍，使混凝土开裂，结构耐久降低钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响钢筋锈蚀原因盐害：砼中钢筋表面的氯离子超过一定浓度时，钢筋表面的钝化膜破坏，使得钢筋开始腐蚀膨胀造成混凝土的龟裂或崩落中性化(砼碳化)：CO2和H2O与砼中碱性物质缓慢化学反应，砼逐渐碳化达或超过保护层厚度钢筋表面“钝化膜”破坏，水分和腐蚀物质通过砼中毛细孔侵入钢筋表面，钢筋开始锈蚀

去掉混凝土保护层后露出锈蚀的钢筋，观察钢筋的锈蚀情况，再测定钢筋因锈蚀造成的横截面积损失率和质量损失率的方法，此方法称作截面法和失重法定义：验前称重，并计算钢筋的表面积将试验钢筋放置模拟混凝土孔隙液中一段时间后，取出

钢筋测量锈积率和失重率检测步骤：钢筋锈蚀的直接检测方法

锈积率的标定方法为用玻璃纸绘出钢筋表面的锈蚀面积，然后将其复印在方格纸上，计算锈蚀面积，即：

失重率的标定方法为：将钢筋通过酸洗把锈蚀产物洗掉，用两根光亮钢筋作为空白对照试验，在干燥器中烘干、称重，计算钢筋的失重率即：——钢筋失重率(%)——空白试验用的两个钢筋的初始质量(g)——空白试验用的两个钢筋经过酸洗后的质量(g)——试验钢筋的初始质量(g)——试验后钢筋的质量(g)MW01、W02W1、W2W0W根据实测钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、碳化深度、氯离子含量等，综合考虑构件来定钢筋的锈蚀情况综合分析法：钢筋锈蚀的无损检测方法通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。一般常见的电化学检测法主要有半电池电位检测法和混凝土电阻率法两种通过测量电阻、电磁、热传导、声传播等物理特性的变化分析钢筋的锈蚀情况；主要包括：电阻棒法、射线法、声发射探测法、红外热像法以及基于磁场的检测方法等物理法：电化学法：半电池电位法采用“铜+硫酸铜饱和溶液”半电池，与“钢筋+混凝土”半电池构成一个全电池系统通过测定两块半电池参考电极的电位差评定混凝土中钢筋的锈蚀程度半电池电位检测法钢筋锈蚀电位检测原理图混凝土电阻率法(a)原理图(b)检测仪通过混凝土电阻率测试仪的两个外侧探头对混凝土施加外部电流，电流通过混凝土孔液中的离子承载，进而测量两个内侧探头之间潜在的电位差推算混凝土的电阻率钢筋的锈蚀速度状态由混凝土电阻率的高低来判断，混凝土电阻率测试值越高，则发展速度越慢，扩散能力弱；反之同理氯离子浓度检测氯离子作为混凝土拌合料的组分进入混凝土，包括水泥中含的氯化物、某些工程使用的海砂中的氯化物、拌合水中氯化物、化学外加剂中的氯化物等环境中的氯离子通过混凝土宏观或微观缺陷侵入混凝土，如我国沿海地区的混凝土结构中氯离子含量较内陆地区高混凝土中氯离子来源氯离子腐蚀机理混凝土中钢筋的腐蚀是电化学腐蚀，其先决条件是表面去钝化，而氯离子是很强的去钝化剂

氯离子腐蚀梁

氯离子腐蚀柱

在钢筋锈蚀过程中，氯离子不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池，而且加速电池作用的过程Cl-与Fe2+相遇生成FeCl2，Cl-使Fe2+消失，从而加速阳极反应

而生成的FeCl2是可溶性，在向混凝土内部扩散时遇到OH-，生成俗称“褐锈”的Fe(OH)2(沉淀)，遇孔隙液中的水和氧很快又转化成其他形式的锈FeCl2与生成Fe(OH)2后，同时释放出Cl-，新的Cl-又向阳极区迁移，带出更多的Fe2+氯离子含量检测流程测区设置

对钢筋锈蚀电位评定标度值为3、4、5的主要构件或受力部位，布置测区测定混凝土中氯离子含量及其分布，每一被测构件测区数不宜少于3个，每一测区取粉钻孔数不宜少于3个取样方式混凝土中的氯离子含量可采用在结构构件上钻取不同深度的混凝土粉末样品的方法通过化学分析进行测定氯离子含量检测的取样深度应不小于钢筋保护层厚度，取样方法分为钻孔取样(粉末状)和钻芯取样(圆柱状)

钻孔取粉使用冲击钻在混凝土表面钻孔，钻孔前先确定钢筋位置钻孔取粉应分层收集，每层深度可取10mm至钢筋保护层厚度，也可根据需求调整取粉间隔(如需要钢筋周围氯离子含量)使用钻头侧面的标尺杆控制钻孔深度用硬塑料管和塑料袋收集粉末，每一深度使用不同塑料袋收集，每层采集后，用毛刷将残留粉末清理干净，避免粉末混杂同一测区相同深度不同孔的粉末可收集在一起，重量不应少于25克采集粉末后，塑料袋应立即封口保存，注明测区、测孔编号及深度；取样结束后，对取样孔及时进行修复

取样示意图

取样现场图

钻芯取样

现场采用内径24mm的钻芯机进行取芯：钻芯机就位并安放平稳后，应将钻芯机固定或手持固定钻芯机在未安放钻头前，检查钻芯机是否正常运转，钻芯机轴线应调整到与被钻取芯样的混凝土表面垂直钻芯机通电后，转动操作手柄使钻头慢慢接触混凝土表面，待钻头入槽稳定后方可施压钻头钻到预定深度后，反向转动操作手柄，将钻头提升到混凝土表面，然后停电停水从钻孔中取出芯样在稍微晾干后，应标上清晰标记，送至实验室进行破碎、粉末、过筛，芯样在运送时避免污染钻芯后所留下的孔洞应及时进行修补，以保证其后续的正常工作

取样方式对比取样方案取样深度取样效率破坏程度修补效率设备要求取粉不易控制(冲击振动干扰取样深度)较低(钻取过程中粉尘易流失)取相同质量样品破坏较大易修补低(常规锂电池冲击钻即可)取芯易控制(芯样取出后切割加工)高(离心磨机处理芯样，样品损耗较小)取相同质量样品破坏较小易修补较高(采用混凝土取芯机取样、离心磨机研磨)混凝土氯离子含量检测的取样流程(a)钢筋位置定位(c)取芯机取芯(b)测区电位测试(d)离心机研磨(e)芯样分层切割(f)芯样编号检测方法

电位滴定法根据《混凝土中氯离子含量检测技术规程》(JGJ/T322)

，检测方法如下：取砂浆粉末磨细置于三角烧瓶中，加入硝酸溶液，剧烈振摇，浸泡24h后，以快速定量滤纸过滤，获取滤液移取滤液于烧杯，加蒸馏水和淀粉溶液，杯内放入电磁搅拌器开动搅拌器并插入指示电极及参比电极，两电极与电位测量仪连接，用硝酸银标准溶液缓慢滴定，记录电势和滴定管读数接近等当量点，应分次定量缓慢滴加硝酸银溶液，此时应继续滴入硝酸银溶液，直至电势趋向变化平缓；计算达到等当量点时硝酸银溶液消耗的体积V11同条件下，空白试验的步骤应为：在干净的烧杯中加入蒸馏水和硝酸溶液，其余步骤相同，同时记录电势和对应的硝酸银溶液用量，计算出达到等当量点时硝酸银标准溶液消耗的体积V12

硬化混凝土中酸溶性氯离子含量应按下式计算：

已知配合比时，硬化混凝土中酸溶性氢离子含量占胶凝材料质量的百分比应按下式计算：——硬化混凝土中酸溶性氯离子占砂浆质量的百分比(%)

——硝酸银标准溶液的浓度(mol/L）；——20mL滤液达到等当量点所消耗硝酸银标准溶液的体积(mL)——空白试验达到等当量点所消耗硝酸银标准溶液的体积(mL)——砂浆样品质量(g)——浸样品的硝酸溶液用量(mL)——电位滴定时提取的滤液量(mL)WACl-CAgNO3V11V12GV1V2——硬化混凝土中酸溶性氯离子占胶凝材质量的百分比(%)——分别为混凝土配合比中每立方米混凝土的胶凝材料用量(kg)、1111砂用量(kg)、用水量(kg)

WBCl-mB

、ms

、mw

直接滴定法

根据《水运工程混凝土试验检测技术规范》(JTS/T236)检测混凝土中砂浆的氯离子总含量，检测方法如下：用小锤除去混凝土试样中石子部分，将砂浆研碎成粉状，置于烘箱中烘2h，取出放入干燥器内冷却至室温称取砂浆试样，倒入三角烧瓶，加入稀硝酸，盖瓶塞浸泡，以水泥全部溶解为度，其间摇动三角烧瓶，然后过滤用移液管量取两份滤液置于三角锥瓶，每份加入硝酸银溶液，根据估算的氯离子含量增减；分别用硫氰酸钾溶液滴定，滴定时激烈摇动溶液，滴至红色能维持5s时为终点必要时加入(3~5)滴10%铁矾溶液以增加水泥中Fe3+P，VV1GV2V3氯离子对钢筋锈蚀影响程度的评定标准氯离子含量(占水泥含量的百分比)＜0.150.15～0.40.4～0.70.7～1.0≥1.0评定标准12345诱发钢筋锈蚀的可能性很小不确定可能诱发钢筋锈蚀会诱发钢筋锈蚀钢筋锈蚀活化氯离子含量的评判标准氯离子总含量应按下式计算，结果取两次测定结果的算术平均值——砂浆样品中氯离子总含量——硝酸银、硫氰酸钾标准溶液的浓度（mol/L）——加入滤液试样中的硝酸银标准溶液量（ml）——滴定时消耗的硫氰酸钾标准溶液量（ml）——砂浆样品质量（g）——每次滴定时提取的滤液量（ml）——浸样品的水量（ml）混凝土内钢筋分布及保护层厚度检测

混凝土结构的钢筋保护层是指最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离，与混凝土结构的承载力和耐久性有直接的关系相关概念与重要性检测原理按照《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T152)的规定，钢筋混凝土保护层厚度的检测有非破损方法和局部破损法两类

钢筋保护层厚度不足或偏厚，会使钢筋与混凝土不能很好地协同工作非破损方法电磁感应法：利用电磁感应原理，通过测量感应电磁场的梯度变化，分析确定钢筋的位置、保护层厚度和钢筋直径等参数雷达法：通过发射和接收到的毫微秒级电磁波来检测混凝土结构及构件中间距、混凝土保护层厚度局部破损法凿开钢筋表面的混凝土，用游标卡尺测量钢筋表面至构件混凝土表面的垂直距离，即为此钢筋的保护层厚度——精度高，但对构件损害大——精度较高钢筋探测仪使用期间的标定校准需要在无外界磁场干扰的情况下使用专用的标定块进行标定块由一根直径16mm的普通钢筋垂直浇铸在长方体无磁性塑料块内，距四个侧面分别15mm、30mm、60mm、90mm标定块(单位：mm)结合设计资料，了解结构钢筋布置状况仪器的标定校准保护层厚度检测前期准备钢筋保护层厚度现场检测操作查阅设计资料，确定钢筋的种类和直径确定测区的位置按单个构件检测：根据尺寸大小均匀布置，每个构件测区数不少于3个，对于最大尺寸大于5m的构件，适当增加测区数量对于抽样检测的被测试件：抽样试件数不少于同类构件30%，且不少于3件，测区布置原则与单个构件的布置原则一致测区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜小于2m测区表面应清洁、平整，避开接缝、蜂窝、预埋件等部位对构件上每一测区应检测不少于10个测点，且测点间距应小于保护层测试仪传感器长度钢筋分布及保护层厚度检测的流程将保护层测试仪传感器在构件表面平行移动，当仪器显示值最小时，传感器正下方即是所测钢筋的位置

找到钢筋位置后，将传感器在原处左右转移一定角度，仪器显示最小值时传感器长轴线的方向即为钢筋的走向确定钢筋位置与走向每一测点宜读取2～3次稳定读数，取其平均值

对于缺少资料，无法确定钢筋直径的构件，应首先测量钢筋直径对钢筋直径的测量宜采用5～10次测读，剔除异常数据，求其平均值的测量方法读取数据检测构件或部位的钢筋保护层厚度平均值应根据实际测量部位各测点混凝土厚度实测值，按下式进行计算：

式Dni——结构或构件测量部位测点混凝土保护层厚度，精确至0.1mm

n——检测构件或部位的测点数钢筋保护层厚度平均值检测数据处理检测构件的混凝土保护层厚度特征值Dne应按下式进行计算：式中：sD——测量部位测点保护层厚度的标准差，精确至0.1mm

kp——判定系数值钢筋保护层厚度判定系数n10~1516~14≥25kp1.6951.6451.595钢筋保护层厚度特征值根据检测构件或部位的钢筋保护层厚度特征值Dne与设计值

Dnd的比值，按规定确定钢筋保护层厚度评定标度钢筋保护层厚度的评定标准评定标度Dne/Dnd对结构钢筋耐久性的影响1<0.95影响不显著2(0.85，0.95]有轻度影响3(0.70，0.85]有影响4(0.55，0.70]有较大影响5≤0.55钢筋易失去碱性保护，发生锈蚀钢筋混凝土保护层厚度评定标准钢结构的超声波探伤检测钢结构的超声探伤原理超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法。具体分为反射法和穿透法脉冲反射法定义：指根据射入被检测试件内部超声波脉冲波的反射波的情况来检测试件缺陷的方法，分为缺陷回波法，底波高度法，多次底波法缺陷回波法缺陷回波法是反射法的基本方法，它是根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法判别方法：当被测工件中无缺陷存在时，超声波可顺利传播到达底面，检测图形中只有表示发射脉冲T及底面回波B两个信号缺陷回波法判断构建缺陷底波高度法判别方法：依据底面回波（B）的高度变化判断试件缺陷情况，当试件的材质和厚度不变时，底面回波高度基本不变。如果试件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失底波高度法判断构件缺陷多次底波法判别方法：若钢部件内存在小缺陷，则由于缺陷的反射和散射而增加了超声能量的损耗，底面回波次数减少，同时各次底面回波高度依次衰减的规律被打乱，显示缺陷回波适用对象：厚度小、形状简单、探测面与底面平行的试件(a)无缺陷

(b)小缺陷

(c)大缺陷多次底波法判断构件缺陷穿透法是根据脉冲波或连续波穿透钢部件之后的能量变化来判断内部缺陷的一种方法穿透法探伤的灵敏度不如脉冲反射法高，且受工件形状影响较大，较适宜检查成批生产的工件穿透法判断构件缺陷穿透法

超声探伤在焊缝裂纹识别中的应用我国大跨斜拉桥、悬索桥的钢桥面板随时间增加出现了不同程度的疲劳开裂问题，如广东虎门大桥、江阴长江大桥、厦门海沧大桥等疲劳裂纹的萌生受到多种因素的影响，比如随机分布的焊接缺陷、局部应力集中、焊接残余应力等疲劳裂纹为结构性损伤，危害性大，一旦萌生将迅速扩展，超声波探伤技术是钢桥疲劳裂纹检测常用的无损检测方法之一钢桥焊缝超声波检测超声波检测要求与步骤焊缝缺陷超声波检测中，最常用的是A型显示的超声脉冲反射法原理：脉冲振荡器发出的电压加在探头上，探头发出的超声波脉冲进入材料传播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途径返回探头，探头又将其转变为电脉冲，经仪器放大而显示在示波管的荧光屏根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度，即可测定缺陷的位置和大致尺寸探头检验位置示意图探伤检测前，应首先了解工件的结构特征、焊接方法、焊缝种类、坡口形式及背面衬垫、沟槽等实际情况根据不同质量要求，检验等级划分为A、B、C三级钢结构焊缝质量的超声波探伤检验等级应根据工件的材质、结构、焊接方法、受力状态选择；无特别规定时，检验等级宜选用B级钢结构中T形接头、角接接头的超声波检测，除用平板焊缝中提供的各种方法外，宜使声束垂直于该焊缝中的主要缺陷探伤检测等级

检测方法备注A级检验采用一种角度探头在焊缝的单面单侧进行检验，只对允许扫查到的焊缝截面进行探测，一般不需要作横向缺陷的检验当母材厚度大于50mm时，不得采用A级检验B级检验宜采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验，对整个焊缝截面进行探测母材厚度大于100mm时，应采用双面双侧检验；当受构件的几何条件限制时，可在焊缝的双面单侧采用两种角度