建筑结构混凝土结构现场检测技术课件.ppt

第7章 混凝土机构现场检测技术,7.1 混凝土结构检测的相关规范7.2 混凝土结构检测7.3 混凝土力学性能检测7.4 超声波检测混凝土缺陷7.5 混凝土结构钢筋定位和钢筋锈蚀检测,本章目录,第7.1节 混凝土结构检测的相关规范,第7章和第8章主要结合国家最新颁布的相关规程、规范，对与混凝土结构检测与加固相关的内容进行介绍（第7章混凝土结构现场检测技术，第8章混凝土结构加固技术）。,目前国家颁布的工程结构检测方面的规范、规程已有几十本，现仅列出与本章内容直接相关的主要规范如下：1）回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T23-2011），简称回弹法规范；2）超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS 21:2000），简称超声法规程；3）超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程（CECS 02:2005），简称超声回弹法规程；4）拔出法检测混凝土强度技术规程（CECS 69:2011），简称拔出法规程；,5）钻芯法检测混凝土强度技术规程（CECS 03:2007），简称钻芯法规程；6）混凝土强度检验评定标准（GBJ 107-87），简称强度评定标准；7）混凝土结构现场检测标准（送审稿），简称现场检测标准；8)混凝土中钢筋检测技术规程(JGJ/T 152-2008)，简称钢筋检测规程。,第7.2节 混凝土结构检测,1 现场检测范围和分类2 现场检测工作程序3 现场检测项目和检测方法,本节目录,7.2.1现场检测范围和分类,混凝土结构现场检测分为工程质量检测和结构性能检测。工程质量检测定义：为评定混凝土结构工程质量与设计要求或施工质量验收规范规定的符合性所实施的现场检测。结构性能检测定义：为评估混凝土结构安全性、适用性、耐久性或抗灾害能力提供数据所实施的现场检测。,当遇到下列情况之一时，应进行工程质量的检测：1）涉及结构工程质量的试块、试件以及有关材料检验数量不足2）对结构实体质量的抽测结果达不到设计要求3）对结构实体质量有怀疑或争议4）发生工程质量事故，需要分析事故原因、确认事故责任5）相关标准要求进行的工程质量第三方检测6）相关行政主管部门要求进行的工程质量第三方检测,当遇到下列情况之一时，应进行结构性能检测：1）混凝土结构改变用途、改造、加层或扩建2）混凝土结构达到设计使用年限要继续使用3）混凝土结构使用环境改变或受到环境侵蚀4）混凝土结构的可靠性鉴定5）灾害后的鉴定或应急检查6）相关标准规定的结构运行期间的性能鉴定,7.2.2现场检测工作程序,混凝土结构现场检测工作的基本程序，如图7.1所示，检测机构应向委托方提供真实的检测数据、准确的检测结果和明确的检测结论。,图7.1 混凝土结构现场检测工作程序框图,7.2.3现场检测项目和检测方法,混凝土结构现场检测应依据委托方提出的检测目的合理确定检测项目。混凝土结构现场检测包括下列项目，可根据实际需要选择一项或多项进行检测：1）结构混凝土力学性能2）结构混凝土长期耐久性能3）结构混凝土有害物质含量及其效应分析4）构件尺寸及其偏差检测5）构件缺陷检查与检测,6）构件中钢筋的检测7）构件损伤的识别与检测8）结构或构件剩余使用寿命推定9）结构或构件位移与变形的检测10）结构性能荷载检验11）其他特种参数的专项检测,混凝土结构现场检测，应根据检测类别、检测目的、检测项目、结构实际状况和现场具体条件选择适用的检测方法。工程质量检测时，应选用直接测试方法或间接方法与直接方法相结合的综合检测方法。,第7.3节 混凝土力学性能检测,1 回弹法测定混凝土强度2 超声法测定混凝土强度 超声法测定混凝土强度 超声法测定混凝土强度 拔出法测定混凝土强度,本节目录,7.3.1 回弹法测定混凝土强度,1948年，瑞士人施密特（E.Schmidt）发明了回弹仪，仪器由于具有构造简单、操作方便、测试迅速、方法简便、不破坏原有混凝土，在一定条件下测试值与混凝土强度有较好的相关性等众多优点，在国内外得到了广泛的应用。我国于2001年颁布了回弹法检测混凝土抗压强度技术规程，并于2011年进行了修订，现为回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T23-2011）。,7.3.1.1 回弹仪的基本原理,回弹法非破损检测方法原理：混凝土回弹仪用弹簧驱动弹击锤，通过弹击杆弹击混凝土表面所产生的瞬时弹性变形的恢复力，使弹击锤带动指针弹回并指示出弹回的距离。以回弹值作为混凝土抗压强度相关的指标之一，来推定混凝土的抗压强度。关系：使用回弹仪测定混凝土表面硬度，就可以根据测区混凝土强度换算表，推测出混凝土的强度。,7.3.1.2 回弹仪的类型及内部构造,随着回弹仪在工程界的广泛应用，回弹仪的种类和型号也在不断增加，有L型、N型、P型和M型等，分为数字式和指针直读式两大类，目前工程中以N型应用较为广泛，这种回弹仪采用指针直读式的示值系统，水平弹击时，弹击锤脱钩的瞬间，回弹仪的标准能量应为2.207J，回弹仪分类见表7.1，回弹仪内部构造见图7.2。,续表7.1,图7.2 回弹仪内部构造及主要零件名称1弹击杆；2弹击拉簧；3机壳；4压簧；5弹击锤；6回弹值指示区,7.3.1.3 测强曲线,混凝土强度换算值可采用以下三类测强曲线计算:1）统一测强曲线:由全国有代表性的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件，通过试验所建立的曲线；2）地区测强曲线:由本地区常用的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件，通过试验所建立的曲线；3）专用测强曲线: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件，通过试验所建立的曲线。,7.3.1.4回弹仪的适用范围,由于受到回弹法测强曲线代表性的限制，回弹法只适用于自然养护且龄期在141000d、抗压强度为1060MPa的普通混凝土，不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷以及遭受冻害、化学侵蚀、火灾、高温损伤的混凝土结构及构件的检测。,7.3.1.5 混凝土强度检测方式,结构或构件混凝土强度检测方法：1 单个检测：适用于单个结构或构件的检测；2 批量检测：适用于在相同的生产工艺条件下，混凝土设计强度等级相同，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。按批进行检测的构件，抽检数量不得少于同批构件总数的30%且构件数量不得少于10件。抽检构件时，应随机抽取并使所选构件具有代表性。,7.3.1.6 回弹法检测混凝土强度的基本步骤,1）检测前准备工作了解工程名称及设计、施工、监理和建设单位名称；结构或构件名称、外形尺寸、数量及混凝土强度等级；水泥品种、强度等级、安定性；砂石种类、粒径；外加剂或掺合料品种、掺量；混凝土配合比；结构或构件所处的环境类别等。其中若水泥安定性不合格，则不能采用回弹法检测。回弹仪在工程检测前,应在钢砧上进行率定试验（图7.3），测定回弹值时，取连续向下弹击三次的稳定回弹平均值。在洛氏硬度HRC为602的钢砧上，回弹仪的率定平均值应为802。,图7.3回弹仪率定操作现场,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、表面或底面。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。测区的面积不宜大于0.04m2，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。,3）回弹值测量检测时,回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，回弹测量操作见图7.5。测点宜在测区范围内均匀分布,相邻两测点的净距不宜小于20mm,测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只可以弹击一次，每一测点的回弹值读数估读至1。，每一测区应读取16个回弹值。,图7.5 混凝土构件回弹测量操作,4）碳化深度测定回弹值测量完毕后,选择不少于构件30%的测区数，应在有代表性的位置上测量碳化深度值。碳化深度值测量，可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞（孔洞深度应大于混凝土的碳化深度）。孔洞中的粉末和碎屑应除净，并不得用水擦洗。同时，应采用浓度为1%的酚酞乙醇溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化（碳化部分不变色）与未碳化（未碳化部分变为红色）界线清楚时，再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值。每次读数精确至0.5mm。碳化深度d0.4mm时，按0考虑；d6mm时，取为6mm。,5）数据处理及回弹值计算 测区平均值计算，从每一个测区的16个回弹值中剔除其中3个最大值和3个最小值，剩余10个回弹值应按下式计算:(7.1)式中：测区平均值，精确至0.1；该测区第i个测点的回弹值。回弹值角度修正，对于非水平方向检测混凝土浇筑侧面时,应按下式修正：(7.2)式中：非水平方向状态检测时测区的平均回弹值,精确至0.1；非水平方向状态检测时回弹值的修正值，见附表B。,水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面时,应按下列公式修正:(7.3-1)(7.3-2)式中:、水平方向检测混凝土浇筑表面、底面时，测区 的平均回弹值，精确至0.1；、混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值,应按附录C采用。结构或构件第i个测区混凝土强度换算值,可根据修正后的测区平均回弹值()和平均碳化深度查附录A得出。,6）强度推定值（）计算当各测区混凝土强度换算值均未超出所用测强曲线的适用强度范围（1060.0MPa）时，结构或构件的混凝土强度推定值 应按下列公式确定:当该结构或构件测区数少于10个时：(7.4)式中：构件中最小的测区混凝土强度换算值。当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时,应按下列公式计算:(7.5),平均值及标准差应按下列公式计算：(7.6)(7.7)式中:结构或构件测区混凝土强度换算值的平均值(MPa)，精确至0.1MPa；n 对于单个检测的构件,取一个构件的测区数;对批量检测的构件，取被抽检构件测区数之和；结构或构件测区混凝土强度换算值的标准差(MPa),精确至0.01MPa。,7.3.1.7工程实例训练根据7.3.1.6节回弹法检测混凝土强度相关知识，补全【例7.1】和【例7.2】相关表格空白处的数据。【例7.1】：现由于工程需要，拟采用回弹法对某根跨度为7.2米的现浇框架梁KL-1进行强度检测。已知，混凝土设计强度C50，龄期为6个月，自然养护，梁截面尺寸，水泥品种、强度等级、安定性；砂石种类、粒径；外加剂或掺合料品种、掺量均符合国家相关标准。,【例7.2】：回弹数据同表7.2，回弹仪测试角度改为垂直向上，测试梁底面，表面干燥，同时考虑测区碳化深度，具体碳化深度见表7.4。,7.3.2 超声法测定混凝土强度,原理：通过测出超声波在混凝土中传播的时间和距离,算出超声波在混凝土中的传播速度,然后依据测定的声速来推断混凝土强度的一种检测方法（图7.6）。关系：混凝土越密实,声波在混凝土中的传播时间越短,声速越大,混凝土强度就越高；反之，混凝土越疏松,声波在混凝土中的传播时间越长,声速越小,混凝土强度也就越低。,图7.6 超声波法检测混凝土强度,由于混凝土是一种非均匀介质，其强度与声速之间的定量关系受到骨料品种、骨料粒径、水泥品种、混凝土龄期、钢筋种类及配筋率等众多因素的影响，具有一定的随机性，尚未建立起统一的声速与混凝土强度的定量关系曲线（测强曲线），目前国内还没有关于超声法检测混凝土强度的规范，同时单一的采用超声法测定混凝土强度，误差也往往比较大，目前较好的做法是用较多的综合指标来测定混凝土强度。,7.3.3 超声回弹综合法测定混凝土强度,超声回弹综合法是一种根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土强度的方法，该方法可以弥补单一参数法的不足，具有测试精度高，操作较简便等优点，因而在国内外得到普遍推广。我国于1988年颁布了超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程，后修订为超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程（CECS 02:2005）。,7.3.3.1测区基本要求,按单个构件检测时，测区数原则上不应少于10个；同批构件按批抽样检测时，构件抽取数不得少于同批构件30%，且不应少于10件；测区宜优先布置于构件混凝土浇筑方向的侧面；测区宜均匀布置，相邻测区的间距不宜大于2米；测区宜避开预埋件；测区尺寸宜为，采用平测时宜为；对结构或构件的每一测区,应先进行回弹测试,后进行超声测；计算混凝土抗压强度换算值时，非同一测区内的回弹值和声速值不得混用。,7.3.3.2回弹测试及回弹值计算,回弹测试，应遵循回弹法的相关测试要求，测量回弹值应在构件测区内超声波的发射和接收面各弹击8点，见图7.7；若采用超声波单面平测时，可在超声波的发射和接收测点之间弹击16点。测点在测区范围内宜均匀布置,但不得布置在气孔或外露石子上。相邻两测点的间距不宜小于30mm；测点距构件边缘或外露钢筋、铁件的距离不应小于50 mm，同一测点只允许弹击一次。测区回弹值数据处理参见7.3.1.6节。,1 超声测点；2 回弹测点图7.7 测区测点分布,7.3.3.3超声测试及声速值计算,超声测点应布置在回弹测试的同一测区内，每一测区布置3个测点，见图7.7。超声测试宜优先采用对测或角测，当被测构件不具备对测或角测条件时，可采用单面平测。声时测量应精确至0.1s,超声测距测量应精确至1.0mm，且测量误差不应超过 1%。声速计算应精确至0.01km/s。,1 超声测点；2 回弹测点图7.7 测区测点分布,当在混凝土浇筑方向的侧面对测时，测区混凝土中声速代表值应根据该测区中3个测点的混凝土中声速值，按下列公式计算：(7.8)式中：测区混凝土中声速代表值（）；第 个测点的超声测距（）,角测时测距参见规程（CECS 02:2005）计算；第 个测点的声时读数（）；声时初读数（）,当在混凝土浇筑的顶面或底面测试时,测区声速代表值应按下列公式修正：(7.9)式中：修正后测区混凝土中声速值（）；测试面修正系数（在混凝土浇筑的顶面和底面间对测或斜测时,=1.034，其它情况参见规程（CECS 02:2005）；,结构或构件中测区的混凝土抗压强度换算值，可按第7.3.1.6节相关要求，求得修正后的测区回弹值 和声速代表 后，优先采用专用测强曲线或地区测强曲线进行换算，也可以按规程（CECS 02:2005）所列全国统一测区混凝土抗压强度换算公式计算：当粗骨料为卵石时：(7.10)当粗骨料为碎石时：(7.11)式中：第 个测区混凝土抗压强度换算值(),精确至0.1。,7.3.3.4测区混凝土强度换算值计算,用超声回弹综合法测定混凝土强度时，结构或构件混凝土强度推定值（）的计算方法与回弹法相同，参见第7.3.1.6节。,7.3.3.5结构或构件混凝土强度推定值计算,7.3.4 钻芯法测定混凝土强度,钻芯法就是使用专用的取芯钻机，从被检测结构或构件上钻取芯样，如图7.8所示，根据芯样的抗压试验结果,推定混凝土立方体抗压强度的方法。由于取样会对原有混凝土造成一定的损伤，属于半破损检测方法。,（a）钻芯机（b）芯样 图7.8 混凝土钻芯取样现场,钻芯法在国内外的应用已有几十年的历史，1988年我国工程建设标准委员会批准发行钻芯法检测混凝土强度技术规程（CECS 03:88），后由中国建筑科学院研究院等单位进行了修订，2007年发布钻芯法检测混凝土强度技术规程（CECS 03:2007）。规程适用于从施工工程和已有结构中钻取混凝土芯样，适用于抗压强度不大于80MPa的普通混凝土抗压强度的检测，现就规程中的相关规定做简要的介绍。,7.3.4.1 取芯基本要求,1）芯样尺寸芯样宜使用标准芯样（公称直径为100mm，高径比为1：1的混凝土圆柱体芯样），且其公称直径不宜小于骨料最大粒径的3倍；也可采用小直径的芯样试件，但其公称直径不应小于70mm且不得小于骨料最大粒径的2倍。芯样应进行标记，当所取芯样高度和质量不能满足要求时，则应重新钻取芯样。,2）取芯的数量对于单个构件检测时，有效芯样个数不应少于3个，对于较小构件，有效芯样的数量不得少于2个；对于批量检测，芯样的数量应根据检验批的容量确定，标准芯样的最小样本量不宜少于15个，小直径芯样的最小样本量应适当增加，如图图7.9所示。,图7.9 某构件混凝土钻芯检测取样数量（直径75mm）,3）取芯位置结构或构件受力较小的部位；混凝土强度质量具有代表性的部位；便于钻芯机安放与操作的部位；避开主筋、预埋件和管线的位置。,7.3.4.2 芯样加工处理,加工处理后的抗压芯样试件的高度与直径之比（H/d）宜为1.0。芯样内不宜含有钢筋，如不能满足此项要求时，标准芯样试件，每个试件内最多只允许有二根直径小于10mm的钢筋；公称直径小于100mm的芯样试件，每个试件内最多只允许有一根直径小于10mm的钢筋；芯样内的钢筋应与芯样试件的轴线基本垂直并离开端面10mm以上。,锯切后的芯样应进行端面处理，宜采取在磨平机上磨平端面的处理方法。承受轴向压力芯样试件端面，也可采取相关处理方法 芯样试件尺寸偏差及外观质量超过下列数值时，相应的测试数据无效。芯样试件的实际高径比高径比(H/d)小于要求高径比的0.95或大于1.05时；沿芯样试件高度的任一直径与平均直径相差大于2mm；抗压芯样试件端面的不平整度在100mm长度内大于0.1mm；芯样试件端面与轴线的不垂直度大于1；芯样有裂缝或有其他较大缺陷。,芯样试件应在自然干燥状态下进行抗压试验，芯样的抗压试验的操作应符合现行国家标准普通混凝土力学性能试验方法中对立方体试块抗压试验的规定。芯样试件的混凝土抗压强度可按下式计算：(7.12)式中：芯样的混凝土抗压强度值（）；芯样的抗压试验测得的最大压力（）；芯样抗压截面面积（）。,7.3.4.3 芯样试验及强度推定,标准芯样的抗压强度与同条件养护同龄期150mm立方体试块的抗压强度基本相当。批量检测的混凝土强度的推定值可按规程的方法进行计算；单个构件的混凝土强度推定值不再进行数据的舍弃，而应按有效芯样混凝土抗压强度值中的最小值确定。,7.3.5 拔出法测定混凝土强度,原理：通过拉拔安装在混凝土中的锚固件，测定极限拔出力，并根据预先建立的极限拔出力与混凝土抗压强度之间的相关关系推定混凝土抗压强度的检测方法。由于对混凝土局部产生破损，是一种半破损的检测方法。拔出法包括后装拔出法和预埋拔出法，本节仅介绍后装拔出法。,拔出法检测装置由钻孔机、磨槽机、锚固件及拔出仪等组成，如图7.10所示。拔出法检测装置可以采用圆环式和三点式，三点式后装拔出法检测装置如图7.11所示。,图7.10 拔出法检测装置基本组成 图7.11 三点式后装拔出法检测装置 1-拉杆；2-胀簧；3-胀杆；4-反力装置,7.3.5.1测点数量及布置,测点数量：按单个构件检测时，应在构件上均匀布置3个测点，当3个拔出力中的最大拔出力和最小拔出力与中间值之差的绝对值均小于中间值的15%时，仅布置3个测点即可；当最大拔出力或最小拔出力与中间值之差的绝对值大于中间值的15%时（包括两者均大于中间值的15%），应在最小拔出力测点附近再加测2个测点。当同批构件按批抽样检测时，每个构件布置1个测点，且最小样本容量不宜小于15个。,测点布置：测点宜布置在构件成型的侧面，如不能满足，也可布置在混凝土浇筑面。在构件受力较大及薄弱处应布置测点，相邻2个测点之间的距离不应小于250mm。当采用圆环式拔出仪，测点距构件边缘不应小于100mm。当采用三点式拔出仪，测点距构件边缘不应小于150mm，测试点的混凝土厚度不宜小于80mm。测点应避开接缝、钢筋、预埋件和蜂窝麻面部位。,7.3.5.2检测步骤,钻孔：用钻孔机在测试点钻孔，孔的轴线应与混凝土表面垂直。磨槽：用磨孔机在孔内磨出环形沟槽，将孔清理干净。安装拔出仪：在孔中插入胀簧，把胀杆打入胀簧空腔中，使胀簧膨胀，胀簧头嵌入沟槽，拉杆与拔出仪相连，后装拔出法检测步骤如图7.12所示。,(a)钻孔；(b)磨槽；(c)安装胀簧；(d)安装胀杆图7.12 后装拔出法检测步骤,拉拔检测：安装拔出仪三脚架，摇动摇杆，对拉杆施加拔出力，施加的拔出力应均匀、连续，当力值现示仪读书不再增加，说明混凝土已经发生破坏，记录数据，回油卸载，后装拔出法检测操作现场如图7.13所示。,后装拔出法（三点式）：(7.13)后装拔出法（圆环式）：(7.14)式中：混凝土强度换算值（），精确至0.1；拔出力代表值（），精确至0.1。,7.3.5.3混凝土强度换算,单个构件拔出力代表值 确定原则：当3个拔出力中的最大拔出力和最小拔出力与中间值之差的绝对值均小于中间值的15%时，取最小值作为该构件拔出力代表值；当最大拔出力或最小拔出力与中间值之差的绝对值大于中间值的15%时（包括两者均大于中间值的15%），需要进行加测时，加测的2个拔出值和最小拔出力值一起取平均值，再与前一次的拔出力中间值比较，取小值作为该构件拔出力代表值；,7.3.5.4混凝土强度推定,对于单个构件的混凝土强度推定：(7.15)式中：混凝土强度推定值（）；对于同批构件抽样检测，需要根据批抽样的构件数、测点数计算相应的均值和方差，由均值和方差确定混凝土强度推定值，参见拔出法检测混凝土强度技术规程（CECS 69:2011）,第7.4节 超声波检测混凝土缺陷,本节目录,1 混凝土裂缝检测2 混凝土内部缺陷检测3 混凝土表层损伤的检测,超声波法原理：利用低频超声波，测量超声波脉冲中纵波在混凝土中传播速度、首波幅度和接收信号的主频率等声学参数，根据这些参数及其相对变化分析判断混凝土缺陷的方法。常见的超声波仪器如图7.14所示。,图7.14 常见的超声波仪器,对于结构混凝土开裂深度小于或等于500mm的裂缝，可用平测法或斜测法进行检测。当结构的裂缝部位只有一个可测表面时，可采用平测法检测。将超声波仪器的发射换能器和接收换能器对称布置在裂缝两侧，如图7.15所示，换能器的间距为，假定超声波传播所需时间为。再将换能器以相同距离 平置在完好的混凝土表面，测得传播时间为，则裂缝的深度 计算公式：,7.4.1 混凝土裂缝检测,7.4.1.1 浅裂缝检测,（7.16）式中 裂缝深度（mm）；、分别代表测距为L时不跨缝、跨缝平测的声时值（）；L平测时的超声传播距离（mm）。实际工程检测时，可进行不同测距的多次测量，取 的平均值作为该裂缝的深度值。,图7.15 平测法检测裂缝深度,当结构裂缝的部位有两个相互平行的测试表面时，可采用斜测法进行检测。如图7.16所示，将两个换能器分别置于对应测点1，2，3，4，5的位置，读取相应声时值、波幅值 和频率值。当两换能器连线通过裂缝时，则接收信号的波幅和频率明显降低。对比各测点信号，根据波幅和频率的突变，可以判定裂缝的深度以及是否在平面方向贯通。,(a)立面图(b)平面图 图7.16 斜测法检测裂缝深度,7.4.1.2 深裂缝检测,对于地下基础的深裂缝或混凝土中预计深度在500mm以上的深裂缝，可采用钻孔检测，如图7.17所示。,(a)平面图(b)平面图 图7.17 钻孔检测裂缝深度,在裂缝两侧钻两孔（A孔、B孔），孔距宜为2m。测试前向测孔中灌注清水，作为耦合介质，将发射和接收换能器分别置入裂缝两侧的对应孔中，以相同高程等距自上向下同步移动，在不同的深度上进行对测，逐点读取声时和波幅数据。绘制换能器的深度和对应波幅值的d-A坐标图（图7.18）。波幅值随换能器下降的深度逐渐增大，当波幅达到最大并基本稳定的对应深度，便是裂缝深度。测试时，可在混凝土裂缝测孔的一侧另钻一个深度较浅的比较孔（图7.18中C孔），测试同样测距无缝混凝土的声学参数，与裂缝部位的混凝土对比，进行判别。,图7.18 裂缝深度与波幅值d-A坐标图,钻孔探测鉴别混凝土质量的方法还被用于灌注桩身混凝土的完整性检测。超声波法检桩完整性原理：是通过将超声发射探头和接收探头分别下进预先埋入桩身且充满水的不同钢管（声测管）中，发射探头产生的超声波经过水耦合穿透桩身混凝土到达另一个钢管中的接收探头，接收探头将接收到的信息传入仪器，之后逐点发射和接收脉冲，通过综合分析接收到的超声波在混凝土中的信号（声时、声速、声幅、频率和波形等参数），逐点判断混凝土的质量，并分析缺陷性质、位置和范围等。超声波法检桩是目前灌注桩质量检测中较为理想的无损检测方法。,检测的基本依据：当混凝土中存在缺陷时，超声波声速、声幅、频率和波形等参量都有反映。当混凝土内部存在缺陷时，在超声波发收通路上形成了不连续介质，低频超声波将绕过缺陷向前传播，在探测距离内，其绕射到达所需的“声时比超声波在无缺陷的混凝土中直接传播时所需的“声时”长，反映出超声波的声速减小。由于存在缺陷时，超声波在混凝土中传播时声能衰减加大，接收信号的首波幅度下降。,由于混凝土存在缺陷时，高频成分比低频成分消失快，接收信号的频率总是比通过相同测距的无缺陷混凝土接收到的频率低。由于超声波在缺陷界面上的复杂反射、折射，使声波传播的相位发生差异，叠加的结果导致接收信号的波形发生畸变。,超声波检测灌注桩混凝土桩身完整性详见【例7.3】。,【例7.3】大直径灌注桩桩身完整性检测1、声测管选择、布置与安装,声测管材质的选择以透声率较大、便于安装及费用较低为原则。常用的管子有钢管、钢质波纹管、塑料管3种。钢管的优点是便于安装，可用电焊焊在钢筋骨架上（图7.19），可代替部分钢筋截面，而且由于钢管刚度较大埋置后可基本上保持其平行度和平直度，目前许多大直径灌注桩均采用钢作为声测管。,声测管的直径，通常比径向换能器的直径大l0mm即可，常用规格是内径50-60mm。管子的壁厚对透声率的影响很小，所以，原则上对管壁厚度不作限制。声测管埋设数量应符合建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003)相关要求：D800mm，2根管；800mmD2000mm，不少于3根管；D2000mm，不少于4根管。D为受检桩设计桩径。钢筋笼安装、下桩孔如图7.20所示。,图7.19 钢筋笼制作与声测管固定 图7.20 钢筋笼下桩孔,2、超声波现场检测（图7.20）1）现场检测前准备工作 采用标定法确定仪器系统延迟时间；计算声测管及耦合水层声时修正值；在桩顶测量相应声测管外壁间净距离；将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在全程范围内正常升降。,图7.20 超声波现场检测,2）现场检测步骤 将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处。发射与接收声波换能器应以相同标高或保持固定高差同步升降，测点间距不应大于250mm。实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值。将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，分别对所有检测剖面完成检测。在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点，或采用斜测、扇形扫测进行复测，进一步确定桩身缺陷的位置和范围。在同一检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。,3、检测数据处理各测点的声时、声速、波幅及主频应根据现场检测数据，按建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003)相关规定进行计算，并绘制声速-深度曲线和波幅-深度曲线，桩身完整性类别应结合桩身混凝土各声学参数临界值、PSD判据、混凝土声速低限值以及桩身质量可疑点加密测试（包括斜测或扇形扫测）后确定的缺陷范围（图7.21、图7.22、图7.23）。,图7.21 某桩深度-声时、幅值、PSD 判据关系曲线图,图7.22 某桩深度-声时、幅值、PSD 判据关系曲线图,图7.23 某桩缺陷阴影重叠分析图,检测报告应包含以下内容：1）委托方名称，工程名称、地点，建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础、结构型式，层数，设计要求，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期；2）地质条件描述；3）受检桩的桩号、桩位和相关施工记录；4）检测方法，检测仪器设备，检测过程叙述；5）各桩的检测数据，受检桩每个检测剖面声速-深度曲线、波幅-深度曲线，并将相应判据临界值所对应的标志线绘制于同一个坐标系；当采用主频值或PSD值进行辅助分析判定时，绘制主频-深度曲线或PSD曲线；缺陷分布图示；6）与检测内容相应的检测结论。,7.4.2 混凝土内部缺陷检测,超声波法检测混凝土内部的空洞是根据各测点的声时、声速、波幅或频率值的相对变化，确定异常测点的坐标位置，从而判定缺陷的范围。当结构具有两对互相平行的测面时可采用对测法。在测区的测试面上，分别画间距为2030cm的网格，确定测点的位置,如图7.24所示。,图7.24 对测法检测混凝土缺陷及测点位置,当被测结构只有一对相互平行的侧面时，可采用斜测法。即在测区的两个相互平行的测试面上，分别画出交叉测试的两组测点位置（图7.25）。,图7.25 混凝土缺陷斜测法测点位置,当被测结构采用对测法测试的距离较大时，可在测区的适当部位钻出平行于结构侧面的测孔，直径大约为5cm，其深度由测试需要确定。测点布置如图7.26所示。,（a）平面图（b）立面图 图7.26混凝土缺陷对测法测点位置,当被测结构混凝土只有一对可供测试的表面时，混凝土内部空洞尺寸可按式（7.17）进行估算（图7.27）。（7.17）式中：r 空洞半径（mm）；l检测距离（mm）；缺陷处的最大声时值（）；无缺陷区域的平均声时值（）。,图7.27 混凝土内部空洞尺寸估算,7.4.3 混凝土表层损伤的检测,火灾、冻融循环和化学腐蚀等引起混凝土表面损伤，其损伤的厚度可以采用表面平测法进行检测。检测时，探头测点布置如图7.28所示。,图7.28 平测法检测混凝土表层损伤图,将发射换能器在测试表面A点耦合后固定不动，接收换能器依次耦合安置在B1，B2，B3，每次移动距离不宜大于10cm，并测读相应的声时值t1，t2，t3，及两换能器之间的距离l1，l2，l3，每一测区内不得少于5个测点。按各点声时值及测距绘制混凝土表面损伤层检测“时距”坐标图（图7.29）。由于混凝土损伤后声波传播速度会发生变化，因此在时距坐标图上出现转折点，由此可分别求得声波在损伤混凝土与密实混凝土中的传播速度。,图7.29 混凝土表层损伤检测“时-距”坐标,损伤层混凝土的声速：（7.18）未损伤混凝土的声速：（7.19）式中：、分别为转折点前后各测点的测距（mm）；、相对于测距、的声时（）。,混凝土表面损伤层的厚度：（7.20）式中：表层损伤厚度（mm）；声速产生突变时的测距（mm）；未损伤混凝土的声速（km/s）；损伤层混凝土的声速（km/s）。,第7.5节 混凝土结构钢筋定位和钢筋锈蚀检测,本节目录,1 混凝土结构钢筋位置检测2 混凝土结构钢筋锈蚀检测,2008年我们国家颁布了混凝土中钢筋检测技术规程(JGJ/T 152-2008)，规范混凝土结构及构件钢筋检测及检测结果评价提供了规范依据。,7.5.1 混凝土结构钢筋位置检测,钢筋定位无损检测就是要了解已有混凝土结构中钢筋的数量、直径、位置及保护层厚度等参数（图7.30），另外在对钢筋混凝土钻孔取芯或安装设备钻孔时需要避开主筋位置等要求，也需探明钢筋的实际位置。钢筋检测规程中推荐的钢筋的定位无损检测方法主要有雷达法、电磁感应法，本节仅对电磁感应法进行介绍。,7.5.1.1 钢筋探测仪工作原理,电磁感应：当穿过闭合线圈的磁通改变时，线圈中出现电流的现象当整块金属内部的电子受到某种非静电力时，金属内部就会出现感应电流，这种电流为涡流。由于多数金属的电阻率很小，因此不大的非静电力往往可以激起很大的涡流。电磁感应及涡流原理是钢筋定位仪检测的理论基础。基本原理见图7.31。,（a）当探头远离钢筋时，未变化的磁场图像（b）当探头遇到钢筋，产生变化的磁场图像 图7.31电池感应工作原理,混凝土是带弱磁性的材料，而结构内配置的钢筋是带有强磁性的。根据电磁感应原理，钢筋测试仪的探头接触结构混凝土表面，探头中的线圈通过交流电，线圈周围就产生交流磁场。当没有铁磁性物质(如钢筋)进入磁场时，由于测量线圈的对称性，此时输出信号最小。而当探头逐渐靠近钢筋时，探头产生交变磁场在钢筋内激发出涡流。而变化的涡流反过来又激发变化的电磁场，引起输出信号值慢慢增大。探头位于钢筋正上方，且其轴线与被测钢筋平行时，输出信号值最大，由此定出钢筋的位置和走向，如图7.32所示。,钢筋,（a）钢筋影响感应电流示意图（b）钢筋定位仪 图7.32 钢筋定位仪工作原理,7.5.1.2 钢筋探测仪基本操作,1）钢筋探测仪开机检查；2）确定检测区域，粘贴检测坐标纸，钢筋探测仪预设一个钢筋直径，将探头在检测面上移动,如图7.33（a）所示，找到钢筋位置及走向并作标记，如图7.33（b）所示；3）将探头放置于钢筋的正上方，探头轴向与钢筋走向一致，测出钢筋的直径；4）重新输入钢筋直径，同样将探头置于钢筋的正上方，轴向与钢筋平行，便可以准确测出保护层的厚度。,运用钢筋探测仪测量时，附近的钢筋均会产生电磁感应，测量信号实际上是一个综合信号。因而，同层钢筋的间距、第二层钢筋与第一层钢筋的排距和相对位置都会影响检测精度。电磁感应法检测钢筋位置适用于配筋稀疏且保护层不太大的钢筋的检测，钢筋布置在同一平面或在不同平面内距离较大时效果较好。当钢筋靠得很近时，如T梁底的主筋，钢筋的直径和数量均无法确定。因此需要注意，当用钢筋探测仪测试平行的钢筋时，钢筋间距应不小于其保护层厚度的1.5倍。测定钢筋直径要求钢筋间距大于2.5倍保护层厚度，如图7.34所示。,图7.34钢筋探测仪注意事项示意图,7.5.2 混凝土结构钢筋锈蚀检测,钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响主要体现在3个方面:钢筋锈蚀直接使钢筋截面减小，从而使钢筋的承载力下降，极限伸长率降低；钢筋锈蚀产生的体积比锈蚀前的体积大得多，体积膨胀使钢筋外围混凝土产生应力，出现顺筋开裂现象，使结构耐久性降低；钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降，破坏钢筋与混凝土间的共同作用，使钢筋作用逐渐失效。,表7.1为钢筋锈蚀状况的判别标准（引钢筋检测规程表5.5.3）。,本 章 小 节本章系统的介绍了混凝土结构检测的一般程序及检测内容。对钢筋混凝土结构的强度检测、裂缝及缺陷检测、混凝土中钢筋检测等内容进行了重点讲解。学习本章后，要求学生熟练掌握混凝土强度检测技术中的回弹法和超声回弹综合法；基本掌握钻芯法和拔出法；了解混凝土缺陷超声波检测技术、钢筋定位及锈蚀检测技术。,思 考 题1、混凝土结构检测包括哪些内容？2、回弹仪的工作原理是什么？回弹仪如何进行标定？3、回弹法检测单元、测区和测点概念上有何区别？4、混凝土强度检测方法有哪几种，各自原理，优点及缺点？5、如何进行混凝土结构裂缝的检测？6、混凝土内部缺陷如何检测，举例说明？7、混凝土中钢筋检测主要哪些内容？分别采用哪些方法？,谢谢！,