非破损及半破损检测.ppt

第六章混凝土非破损检测,混凝土非破损检测分类：1.混凝土强度检测非破损检测：表面压痕法、回弹法、超声脉冲法、回弹超声法、振动法、射线法等。局部破损检测：钻芯法、拔出法、拔脱法、扳折法、射击法等。2.混凝土内部缺陷检测,6-1非破损法检测混凝土强度,一、回弹法检测混凝土强度（一）基本原理1.回弹仪的构造原理见图6-1所示。,图6-1回弹仪构造,6-1非破损法检测混凝土强度,2.工作原理如图6-2所示，一个标准质量的重锤，在标准弹簧力带动下，冲击一个与混凝土表面接触的弹击杆，由于回弹力的作用重锤又回跳一定距离，并带动滑动指针在刻度上指出回弹值。可用下式表示：式中：X弹击弹簧的初始拉伸长度；l重锤回弹时弹簧的拉伸长度。混凝土的强度越高，表面硬度越大，值也越大，通过事先建立的混凝土强度与回弹值关系曲线即可从回弹值求得混凝土强度值。现行规程：回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011。,X,l,6-1非破损法检测混凝土强度,（二）测试技术1.测区要求每一试样的测区数应不少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个；相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m；测区的面积不宜大于0.04m2；测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面；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；检测面应清洁、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或碎屑。,6-1非破损法检测混凝土强度,2.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，快速复位。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，同一测点只应弹击一次。每一测区应记取16个回弹值，每一测点的回弹值读数估读至1。3.碳化深度值测量(1)测点数量回弹值测量完毕后，在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点数不应少于构件测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值。(2)测量方法 可采用适当的工具在测区表面形成直径约为15mm的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度。除净孔洞中的粉末和碎屑，并不得用水擦洗。用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，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。,6-1非破损法检测混凝土强度,（三）数据整理1.回弹值计算当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑侧面时，应从测区的16个回弹值中分别剔除3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值按下列公式计算测区平均回弹值：式（6-1）式中：测区平均回弹值，精确至0.1；第i个测点的回弹值（测读至1）。,2.回弹值修正（1）非水平状态检测时的回弹值修正当回弹仪非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，应根据回弹仪轴线与水平方向的角度时，将测得的数据按（5-1）计算出测区平均回弹值，再按下式换算为水平方向测试时的测区平均回弹值：式（6-2）式中：回弹仪与水平方向成角测试时测区的平均回弹值计算至0.1；不同测试角度的回弹值修正值，计算至0.1。（2）不同浇筑面的回弹值修正值当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑表面或底面时，应将测得的数据参照式（5-1）求出测区平均回弹值，再按下式换算为测试混凝土浇筑侧面的测区平均回弹值式（6-3）式中：回弹仪测试混凝土浇筑表面或底面时的测区平均回弹值，计算至0.1不同浇筑面的回弹值，计算至0.1。,6-1非破损法检测混凝土强度,6-1非破损法检测混凝土强度,（3）碳化深度修正碳化深度修正的原因：由于受到大气中二氧化碳的作用，使混凝土中一部分未碳化的氢氧化钙逐渐形成碳酸钙而变硬，因而测得的回弹值偏高，应予以修正。测区的平均碳化深度值的计算：式（6-4）式中：测区的平均碳化深度值（mm），计算至0.5mm;第i次测量的碳化深度值（mm）；n测区的碳化深度值测量次数。,6-1非破损法检测混凝土强度,（四）混凝土强度评定1结构或构件混凝土强度平均值按下式计算：式（6-5）式中：试样混凝土强度平均值（MPa），精确至0.1MPa；n对于单个评定的结构或构件，取一个试样的区数，对于抽样评定的结构或构件，取各抽检试样测区数之和；试样第i个测区混凝土强度值，根据平均回弹值及平均碳化深度查表（测区混凝土强度值换算表）得出。,6-1非破损法检测混凝土强度,当测区数不少于10个时，应计算混凝土强度标准差，见式5-6。式（6-6）式中：结构或构件混凝土强度标准差（MPa），精确至0.01MPa；2结构或构件混凝土强度推定值的计算和确定（1）当结构或构件测区数少于10个以及单个构件检测式（6-7）式中：构件中最小的测区混凝土强度换算值。当结构或构件的测区混凝土强度值中出现小于10.0 MPa时,6-1非破损法检测混凝土强度,（2）当结构或构件测区数不少于10个或按批量检测式（6-8）对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，该批构件应全部按单个构件检测与评定：A当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa和标准差 时。B当该批构件混凝土强度平均值大于等于25MPa和标准差 时。,6-1非破损法检测混凝土强度,二、超声法检测混凝土强度（一）超声法检测混凝土强度的原理超声波脉冲实质是超声检测仪的高频电振荡激励仪器换能器中的压电晶体由压电效应产生的机械振动发出的声波在介质中传播，混凝土强度愈高，相应的超声声速也愈大，通过试验建立的混凝土强度等级与声速的关系曲线或经验公式得到混凝土强度等级。目前常用的相关关系表达式有：指数函数方程、幂函数方程和抛物线方程。,6-1非破损法检测混凝土强度,（二）测试技术单个构件的测区数应不少于10个（构件长度不足2，也不得少于3个），测区的面积为200mm200mm。如果对同批构件按抽样检测，数应不少于同批构件数的30%，且不少于4个。同样测区数应不少于10个。测区应布置在构件混凝土浇筑方向的侧面，测区的间距不宜大于2m；测区宜避开钢筋密集区和预埋铁件；测试面应清洁、平整、干燥、无缺陷和无饰面层，如有杂物粉尘应清除，测区应标明编号。每一测区内应在相对测试面上对应布置三个测点，每对测点的收发探头应在同一轴线进行对测。测试时必须保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合，以减少声能的反射损失。（三）结构或构件混凝土强度的推定由试验量测的声速，可按曲线求得测区混凝土的强度值，并推定结构混凝土的强度。,6-1非破损法检测混凝土强度,三、超声回弹综合法检测混凝土强度（一）基本原理砼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关系，砼的强度越高，相应的超声声速也越高，回弹值也越高。回弹值反映砼表层23cm深度的质量情况，声速反映砼内部密实度和弹性性质，采用综合法可以全面地、由表及里地反映砼的质量情况。,6-1非破损法检测混凝土强度,（二）检测技术每个构件上的测区数不应少于10个，对于长度小于或等于2m构件，其测区数量可适当减少，但不应少于3个。测区布置在构件砼浇灌方向的侧面两侧，两侧对称布置，均匀分布。尺寸为200mm200mm。回弹仪应水平方向测试。每一测区的两个相对测试面各弹击8点（每一测区16个回弹测点），测点在测区范围内宜均匀分布，相邻两侧点的间距一般不小于30mm。测点距构件边缘的距离不小于50mm，且同一测点只允许弹击一次。每一测区内3个超声测点，每对测点的收发探头应在同一轴线进行对测，宜先回弹测试后进行超声测试。,1回弹测点2超声测点图6-3超声回弹综合法测强测点布置图,6-1非破损法检测混凝土强度,（三）结构或构件的混凝土强度推定1回弹值的测量与计算从测区16个回弹值中，剔除3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值 计算平均值。2计算测区平均声速测区声速按下列公式计算 式（68）式（69）式中：测区声速值，（km/s）；超声测距，（mm）；测区平均声时值，（）；、分别为测区中3个测点的声速值，（）。,6-1非破损法检测混凝土强度,3测区混凝土强度换算（1）粗骨料为卵石粗骨料为卵石时，按式（6-10）计算 式（6-10）（2）粗骨料为碎石粗骨料为碎石时，按式（6-11）计算 式（6-11）式中:第个测区混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1（MPa）。第个测区修正后的超声声速值（），精确至0.01（）。第个测区修正后的回弹值，精确至0.1。4.结构或构件的混凝土强度推定值 式（6-12）式中：各测区中最小的混凝土强度换算值。,6-1非破损法检测混凝土强度,四、钻芯法检测混凝土强度（一）原理 结构混凝土强度的钻芯法检测是使用专用钻机直接从结构上钻取芯样，并根据芯样的抗压强度推定结沟混凝土抗压强度的一种半破损现场检测方法。该法是用钻机直接在待测混凝土上钻取芯样，然后进行抗压试验，并以芯祥抗压强度值换算成立方抗压强度值。由于钻芯法的测定值就是圆柱状芯样的抗压强度，普遍认为这是一种较为直观、可靠的方法。必须指出，钻芯法与其它方法比较，虽然更为直观和可靠，但是它毕竟是一种半破损的方法，试验费用也较高，一般不宜把钻芯法作为经常性的检测手段。近年来，国内外都主张把钻芯法与其它非破损方法结合使用，一方面利用非破损方法来提高非破损方法的可靠性。把这两者结合使用，是钻芯法发展的必由之路。钻芯法的关健问题是:如何用适当的机具钻取合格的芯样，并考虑各种影响因素，如何将芯样强度换算成立方体强度及结构混凝土的特征强度。,6-1非破损法检测混凝土强度,（二）检测设备1.钻孔取芯机 钻孔取芯机是钻芯试验法的基本设备，它的主要作用是从混凝土结构物上钻取合格的芯样。图6-4为HZQ100型混凝土钻取芯机。,1一底座；2立柱；3固定螺孔；4电动机；5变速器；6-齿条；7滑块；8手柄；9水口；10钻头。图6-4 HZQ100型混凝土钻孔取芯机示意图,6-1非破损法检测混凝土强度,2.磨平机磨平时采用端面磨平机，也可用硫磺或水泥净浆或砂浆补平。补平器如图6-5所示。它由底板和夹持器组成，底板的不平度要求为每100mm不超过0.05mm。夹持器与底板的垂直度一般不超过。,1一芯样；2夹具；3立柱；4齿条；5一手轮；6底板；7硫磺；8套模；9水泥浆图6-5芯样端面补平器,3.钢筋位置探测器为了避免在钻芯时切断钢筋，应探明钢筋位置，常用钢筋位置探测器应用电磁感应原理，其探头分感应型和谐振型两种。要求探测器的最大探测深度不小于60mm，探测位置偏差不大于 5mm。,6-1非破损法检测混凝土强度,6-1非破损法检测混凝土强度,（二）取芯的技术要求钻芯法适用于混凝土强度大于C10的结构或构件；取芯前应探测钢筋位置，芯样内不应含有钢筋，实在无法避开时，芯样内最多允许含有二根直径小于10mm的钢筋；单个构件检测时，其芯样数量不应少于3个；芯样直径一般不应小于骨料最大粒径的3倍，在任何情况下不得小于2倍。直径100mm或150mm、高径比12的芯样为标准芯样，高径比大于1的芯样要考虑尺寸修正系数对强度的修正。端面要磨平，防止不平整导致应力集中而影响实测强度；取芯后留下的孔洞采用比原混凝土强度高一等级的微膨胀混凝土进行修补。,6-1非破损法检测混凝土强度,（三）芯样抗压试验和混凝土强度推定芯样宜在被测结构或构件混凝土干湿度基本一致的条件下进行抗压试验。如结构工作条件比较干燥，芯样在室内自然干燥3天进行试验。如比较潮湿，则应在205的清水中浸泡4048小时后进行试验。芯样试件的混凝土强度换算值按下式计算：式（6-13）式中：芯样试件混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1MPa；芯样试件抗压试验所得的最大压力（N）；芯样试件平均直径（mm）；不同的高度与直径比其芯样试件混凝土强度换算的修正系数。取芯样试件混凝土换算强度中的最小值作为代表值推定结构的混凝土强度。,6-1非破损法检测混凝土强度,五、拔出法检测混凝土强度（一）原理拔出法试验是用金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内，或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓，然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力，由被拔出的锥台形混凝土块的投影面积，确定混凝土的拔出强度，并由此推算混凝土的立方抗压强度。分为前装法和后装法。单个构件检测时，至少进行三点拔出试验。拔出法检混凝土强度破损试验方法,要求被测结构或构件的混凝土表层与内部质量一致。当混凝土表层与内部质量有明显差异时，根据情况采取措施后可进行检测。例如，遭受冻害、化学腐蚀、火灾及高温等损伤属于表层范围内时，由于拔出法检测部位面积不大，测点不多，所以将薄弱的表层混凝土除清干净后可进行检测。,6-1非破损法检测混凝土强度,（二）后装拔出法检测混凝土抗压强度仪器设备 1.技术要求 钻孔机、磨槽机、锚固件及拔出仪等试验装置的制造质量及拔出仪的计量精度直接关系到拔出试验的测试精度，因此规定了拔出试验装置必须具有制造工厂的产品合格证，计量仪表必须具有法定计量单位检定合格证。2.拔出仪 拔出仪的加荷装置一般采用油压系统，由手动式油泵的油压使油缸的活塞产生很大的拔力。测力显示装置可采用数显式或指针式。国内外的拔出试验装置，在构造形式和规格等方面不尽相同，但其工作原理基本一致。常用的拔出仪反力支承有圆环式（见图6-6）和三点式（见图6-7）两种。,6-1非破损法检测混凝土强度,1拉杆；2对中圆盘；3胀簧；4胀杆；5一反力支承图6-6圆环式拔出试验装置示意图,1拉杆；2胀簧；3胀杆；4反力支承图6-7三点式拔出试验装置示意图,拔出仪的额定拔出力一般在5080kN，能检测的混凝土最高强度为5070MPa。活塞的工作行程圆环式拔出试验装置不少于4mm和三点式拔出试验装置下少于6mm。拔出仪应定期标定、更换油及零件，以及经维修后需进行标定。3.钻孔机 钻孔机目前常用的有金刚石薄壁空心钻和冲击电锤。4.磨槽机磨槽机由电钻、金刚石磨头、定位圆盘及冷却水装置组成，磨槽机中的定位圆盘，是用来控制环形槽的深度及保证环形与混凝土孔垂直度的。5.锚固件锚固体由胀簧和胀杆组成。胀簧锚固台阶宽度b=3.5mm。锚固件目前国内都采用胀簧，它具有安装方便、锚固可靠、可重复使用等优点。,6-1非破损法检测混凝土强度,6-1非破损法检测混凝土强度,（三）拔出试验测点布置的要求（1）按单个构件检测时应在构件上均匀布置3个测点。当3个拔出力的最大拔出力和最小拔出力与中间值之差均小于中间值的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大于中间值的15%（包括两者均大于中间值的15%）时，应在最小拔出力测点附近再加测2个测点；（2）当按批抽样检测时，抽检数量应不少于同批构件总数的30%。且不少于10件，每个构件不应少于3个测点；（3）测点需布置在构件混凝土成型的侧面，如不能满足这一要求时，可在混凝土成型的表面或底面上做试验。（4）在构件在受力较大及薄弱部位应布置测点，相邻两侧点的间距不应少于10h，测点距离构件边缘不应少于4h；（5）测点应避开接缝、蜂窝、麻面部位和混凝土表层的钢筋、预埋件。（6）测试面应平整、清洁、干燥、对饰面层、浮浆等应予以清除，必要时进行磨平处理。对于圆环支承拔出仪和三点支承拔出仪有所不同。,6-1非破损法检测混凝土强度,（四）钻孔与磨槽 在钻孔过程中，钻头应始终与混凝土表面保持垂直，垂直度偏差不应大于3度。在混凝土孔壁环形槽时，磨槽机的定位圆盘应始终仅靠混凝土表面回转，磨出的环形槽形状应规整。（五）拔出试验胀簧的锚固台阶应全部嵌入环形槽以保证锚固可靠。防止拔出力偏心过大，拔出仪与锚固件对中连接，并与混凝土表面垂直。施加拔出力的速度范围应控制在。施加拔出力至混凝土开裂破坏、测力显示器读数不再增加时的最大值称为极限拔出力。记录极限拔出力值精确至0.1kN。拔出试验后，对混凝土破损部位，应用高于构件混凝土强度的细石混凝土或水泥砂浆等进行修补。,6-1非破损法检测混凝土强度,（六）混凝土强度换算及推定1.混凝土强度换算混凝土强度换算值应按下式计算：式（6-14）式中：混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1MPa；F拔出力（kN），精确至0.1kN；A、B测强公式回归系数2.单个构件的混凝土强度推定将最小值作为该构件拔出力计算值。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,一、混凝土超声检测仪检测混凝土缺陷和损伤的基本原理 由于混凝土是由多种材料配制而成的非均质材料，对超声脉冲波的吸收、散射衰减较大，其中高频成分衰减更大。因此，超声检测混凝土缺陷一般采用较低的探测频率。当混凝土的组成材料、工艺条件、内部质量及测试距离一定时，超声波在其中传播的速度、首波的幅度和接收信号的频率等声学参数的测量值应该基本一致。如果某部分混凝土存在空洞、不密实或裂缝，便破坏了混凝土的整体性，其中空气所占的体积比例相应增大，而空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，脉冲波在混凝土中的“固气”界面传播时几乎产生全反射。只有一部分脉冲波绕过空洞或其他缺陷区，才能传播到接收换能器。于是与无缺陷混凝土相比较，测得的声时值偏长，波幅和频率值降低。超声波检测结构混凝土缺陷，正是根据这一基本原理，对同条件下的混凝土进行声速、波幅或频率测量值的相对比较，从而判定混凝土的缺陷情况。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,二、声速测量技术 声速按下式计算：式（6-15）式中：C声速，m/s；l声波传播的距离（声程），m；t声波传播距离t所需的时间（声时），s。因此，声速测量技术的关键是：排除各种影响因素的干扰，准确测量声程和声时。,三、探头的布置(1)直穿法(见图6-8a)。即发射探头和接收探头分别置于试体的两对面并在同一法线上，让声脉冲穿越试体。(2)斜穿法(见图6-8b)。当用直穿法有困难时，可将探头斜置，这种方法称为斜穿法。(3)平测法(见图6-8c)当探头无法置于试体两对应面之上时，可把两探头置于试体的同一侧。这是利用低频声脉冲在混凝上中传播时指向性差的特性。这种测法只能反映了表层混凝土的性质，而穿透法则能反映其内部情况。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,6-8探头的布置方式,四、测点的选择与测面处理在进行现场结构物测试时，应尽可能选择浇筑时的模板侧面为测试面。每一测区内用直穿法测量上、中、下35个测点布置方式与测强相同，测区应尽量避开有钢筋的部位，尤其是要避开与声路平行的钢筋部位。测区应选在距构件边缘8-12cm处。为了检测均匀性等，则应采用网格布点法，在构件上根据要求选定网点间距(一般取2030cm)，并在每一网点上进行测量。表面整平后，在换能器与试体之间需加耦合剂以减少声能反射损失。常用黄油、凡士林、水玻璃、水等。也可以用滑石粉浆或泥浆等。使用时应尽可能使耦合层减薄，并排除气泡。探头与试件之间的压紧程度，也将对耦合情况造成影响，因而也会影响衰减值而导致声时读数的误差。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,五、混凝土结构缺陷和损伤现场检测技术所谓混凝土探伤，就是以无损检测的手段，确定混凝土内部缺陷和损伤的存在、大小、位置和性质的一项专门技术。目前最常用于混凝土探伤的无损检测手段的方法是超声脉冲法。超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS21:2000）中混凝土超声探伤采用以下4点作为判别缺陷的基本依据:1.根据低频超声在混凝土中遇到缺陷时的绕射现象，按声时及声程的变化，判别和计算缺陷的大小;2.根据超声波在缺陷界面上产生散射，抵达接收探头时能量显著衰减的现象判断缺陷的存在及大小;3.根据超声波脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰减的程度不同，接收频率明显降低，或接收波频谱与反射频产生的差异，也可判别内部缺陷。4.根据超声法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。以上4点可以单独运用，也可综合运用。根据以上原理，在进行混凝土探伤时所需测量的物理量是声程、声时、衰减量、接收波形及频谱。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,（一）混凝土结构中浅裂缝检测1.浅裂缝指结构混凝土开裂深度小于或等于500mm的裂缝。2.需要检测的裂缝中，不得充水或泥浆。3.如有主钢筋穿过裂缝且与T、R换能器的连线大致平行，布置测点时应注意使T、R换能器连线至少与该钢筋轴线相距1.5倍的裂缝深度。4.测试方法(1)平测法当结构的裂缝部位只有一个可测表面，其测量步骤应为:布置不跨缝测线：在被测裂缝附近（同一混凝土上），选择质量较好、无裂缝的区域，布置测线L。以两个换能器内边缘间距（）分别等于100、150、200、250、300mm、布置发射点和接收点，分别读声时值。布置跨缝测线：如图6-9所示，选择裂缝明显且裂缝两侧各有不小于300mm平坦无缺陷的区域，垂直于裂缝布置跨缝测线L，以裂缝处为中点，以两个换能器内边缘间距（）分别等于100、150、200、250、300mm、布置发射点和接收点，分别读声时值。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,图6-10平测“时距”图,图6-9绕过裂缝测试图,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,A.不跨缝的声时测量(a)根据“时距”坐标图求混凝土声速值根据坐标图(图6-10)求不跨缝平测的混凝土声速值（km/s），见式（6-16）。式（6-16）式中：、第n点、第1点的测距；、第n点、第1点读取的声时值（）B.裂缝深度确定可用该测距及两个相邻的测量值按式（6-17）计算值，取此三点的平均值作为该裂缝的深度值（hc）式（6-17）式中：不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离（mm）；第i点计算的裂缝深度值（mm）；第i点跨缝平测时的声时值（）；各测点计算裂缝深度的平均值,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,(2)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，可采用斜测法检测。其方法如图6-11所示，将T、R换能器分别置于对应测点1、2、3的位置，读取相应声时值和波幅值及频率值。,（a）立面图（b）平面图图6-11斜测裂缝示意图,（二）混凝土结构中深裂缝的检测混凝土结构中深裂缝是指裂缝深度预计在500mm以上的裂缝。1.被检测结构应满足下列要求:(1)允许在裂缝两旁钻测试孔。(2)裂缝中不得充水或泥浆。2.被测结构上钻取的测试孔应满足下列要求:(1)孔径应比换能器直径大于510mm。(2)孔深应至少比裂缝预计深度深700mm，测试如浅于裂缝深度，则应加深钻孔。(3)对应的两个测试孔，必须始终于裂缝两侧，其轴线应保持平行。(4)两个对应测度孔的间距宜为2000mm，同一结构的各对应测孔间距应相同。(5)孔中粉末碎屑应清理干净。(6)如图6-12a所示，宜在裂缝一侧多钻一个较浅的孔，测试无缝混凝土的声学参数，供对比判别之用。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,图6-12钻孔测裂缝深度,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,4.测试方法 深裂缝检测应选用频率为2040kHz的径向振动式换能器，并在其接线上作出等距离标识(一般间隔100500mm)。测试前应先向测试孔中注满清水，然后将T和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、波幅和换能器所处的深度见图6-12b。5.裂缝深度判定 以换能器所处深度(d)与对应的波幅值(A)绘制d-A坐标图(如图6-13所示)，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d。,图6-13d-A坐标图,（三）混凝土结构中不密实区和空洞检测1.被测部位及测区应满足的要求(1)被测部位应具有一对(或两对)相互平行的测试面。(2)测区的范围应大于有怀疑的区域。(3)在测区布置测点时，应避免T,R换能器的连线与附近的主钢筋轴线平行。2.测试方法 内部缺陷的检测应采用穿透法。在实际结构及构件检测中，不可能在全部面积上进行全面探测，一般均选择主要受力部位及对施工质量有怀疑的部位进行详细探测。当需详细探测的面积较大时，可用多级网络法描出等声时线，并逐步缩小测区的方法，这样可防止漏，同时又避免了大面积的细测。网络的大小可视构件大小而定，例如第一级网络采用30cm间中，然后在声时变化的点上再划出二级网络(例如10cm)，将各等声时点连接起来即成“等声时线”，在等声时线的范围中，声时最长的点即为该缺陷区的“中心位置”。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,根据被测结构实际情况，可按下列方法之一布置换能器：(1)结构具有两对互相平行的测试面时可采用对测法，测试方法如图6-14所示。,图6-14对测法换能器布置图,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,(2)结构中只有一对互相平行的测试面时可采用斜测法，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，如图6-15所示。(3)当结构的测试距离较大时，为了提高测试灵敏度，可在测区适当位置钻出平行于侧面的测试孔，测孔直径4550mm，深度视测试需要而定.结构侧面采用厚度振动式换能器，用黄油耦合，测孔中采用径向振动式换能器，用水藕合，换能器布置如图6-16所示。,图6-15斜测法换能器布置立面图,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,图6-16钻孔测法换能器布置图,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,中国工程建设标准化协会1990年公布的超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS21:2000）中推荐采用下述方法进行判别：,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,当测区中某些点声时值(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情况。确定混凝土内部缺陷的范围。必须指出，波幅值和频率值是与衰减密切相关的两个参数，因此，它们必然受藕合条件的明显影响，若耦合条件保证不了波幅和频率侧值的稳定，则该参数不能作为统计法的判据。以上判据，改变了原来完全经验性的判别方法，使缺陷的判别数值化。但这一判别方法尚待完善。其间题在于：上述判据均假定缺陷检测时，所有的测值的总体满足正态分布规律。但事实上，在有缺陷存在的情况下，测值的分布常用的混凝土强度分布规律不同，缺陷越多，则偏离正态分布规律越远。而且，S值随着混凝土均一性的不同而变化，当混凝土均匀性较差时，S值很大，这时很可能会掩盖真正的缺陷。所以，当一个构件或结构均匀性很差或缺陷较多时，采用上述判据会产生漏判。4.缺陷的声时、振幅、波形综合判断 混凝土缺陷的存在，除了反映在超声传播时间延长外，还反映在接收波幅度降低(衰减)和波形畸变。如能综合运用这些因素进行判断，必能提高判断的准确性。,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,6-2 混凝土缺陷和损伤的检测,若在探测时测得各测点的声时值t(或声速C)、接收波波幅A(或衰减系数a)的相对值，则大体上可参考表3-2进行定性判断。同时，也可参考接收波的波形。如果声时偏大，波幅偏小，而且波形畸变，则可以肯定混凝土质量有缺陷。,一、原位轴压法1.适用范围 原位轴压法适用于推定240mm厚普通砖砌体的抗压强度。检测时，在墙体上开凿两条水平槽孔，安放原位压力机。2.检测仪器设备 原位轴压法的主要仪器设备是原位压力机，它由手动油泵、扁式千斤顶、反力平衡架等组成，其工作状况如图6-1所示。3.基本要求 测试部位应具有代表性，并应符合下列规定:(1)测试部位宜选在墙体中部，距楼、地面1m左右的高度处;槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5m。(2)同一墙体上，侧点不宜多于1个，且宜选在沿墙体长度的中间部位;多于1个时，其水平净距不得少于2.0m。(3)测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位以及墙梁的墙体计算高度范围内。,6-3 砌体结构现场检测,6-3 砌体结构现场检测,4.轴压法检测步骤(1)开凿水平槽孔 在测点上开凿水平槽孔时，应遵守下列规定:上、下水平槽的尺寸应符合表6-2的要求 上下水平槽孔应对齐，两槽之间应相距7皮砖。开槽时，应避免扰动四周的砌体;槽间砌体的承压面应修平整。,图6-17原位轴压法示意图,6-3 砌体结构现场检测,(2)安装原位压力机 在槽孔间安放原位压力机(图6-17）时，应符合下列规定:在上槽内的下表面和扁式千斤顶的顶面，应分别均匀铺设湿细砂或石膏等材料的垫层，垫层厚度可取10mm。将反力板置于上槽孔，扁式千斤顶置于下槽孔，安放四根钢拉杆，使两个承压上下对齐后，拧紧螺母并调整其平行度;四根钢拉杆的上下螺母间的净距误差不应大于2mm。,(3)现场检测 预载 正式测试前，应进行试加荷载试验，试加荷载值可取预估破坏荷载的10%。检查测试系统的灵活性和可靠性，以及上下压板和砌体受压面接触是否均匀密实。经试加荷载，测试系统正常后卸荷，开始正式测试。加载 正式测试时，应分级加荷。每级荷载可取预估破坏荷载的10%，并应在11.5min内均匀加完，然后恒载2min。加荷至预估破坏荷载的80%后，应按原定加荷速度连续加荷，直至槽间砌体破坏。当槽间砌体裂缝急剧扩展和增多，油压表的指针明显回退时，槽间砌体达到极限状态。试验过程中，如发现上下压板与砌体承压面因接触不良，致使槽间砌体呈局部受压或偏心受压状态时，应停止试验。此时应调整试验装置，重新试验，无法调整时应更换测点。试验过程中，应仔细观察槽间砌体初裂缝与裂缝开展情况，记录逐级荷载下的油压表读数、测点位置、裂缝随荷载变化情况简图等。,6-3 砌体结构现场检测,6-3 砌体结构现场检测,(4)原位轴压法检测结果处理 油压表读数 根据槽间砌体初裂和破坏时的油压表读数，分别减去油压表的初始读数，按原位压力机的校验结果，计算槽间砌体的初裂荷载值和破坏荷载值。槽间砌体的抗压强度，应按下式计算：,6-3 砌体结构现场检测,槽间砌体抗压强度换算为标准砌体的抗压强度，应按下列公式计算:,6-3 砌体结构现场检测,测区的砌体抗压强度平均值，应按下式计算:,二、扁顶法1.适用范围 扁顶法适用于推定普通砖砌体的受压工作应力、弹性模量和抗压强度。检测时，在墙体的水平灰缝处开凿两条槽孔，安放扁顶。2.检测仪器设备 扁顶法加荷设备由手动油泵、扁顶等组成，其工作状况如图6-16所示 扁顶由1mm厚合金钢板焊接而成，总厚度为57mm，大面尺寸分别为250mm250mm、250mm380mm、380mm380mm和380mm500mm，对240mm厚墙体可选用前两种扁顶，对370mm厚墙体可选用后两种扁顶。每次使用前，应校验扁顶的力值。3.扁顶法检测的基本要求实测墙内砌体抗压强度或弹性模量时，应符合下列要求:(1)开凿的水平槽，上下槽应互相平行、对齐。当选用250mmx250mm扁顶时，两槽之间相隔7皮砖，净距宜取430mm;当选用其他尺寸的扁顶时，两槽之间相隔8皮砖，净距宜取490mm。遇有灰缝不规则或砂浆强度较高而难以凿槽的情况，可以在槽孔处取出一皮砖，安装扁顶时应采用钢制楔形垫块调整其间隙。,6-3 砌体结构现场检测,6-3 砌体结构现场检测,(2)当需要测定砌体受压弹性模量时，应在槽间砌体两侧各粘贴一对变形测量脚标，脚标应位于槽间砌体的中部，脚标之间相隔4条水平灰缝，净距宜取250mm。试验前应记录标距值，精确至0.lmm。按上述加荷方法进行试验，测记逐级荷载下的变形值。加荷的应力上限不宜大于槽间砌体极限抗压强度的50%。(3)当槽间砌体上部压应力小于0.2MPa时，应加设反力平衡架，方可进行试验。反力平衡架可由两块反力板和四根钢拉杆组成。(4)当仅需要测定砌体抗压强度时，应同时开凿两条水平槽。(5)试验记录内容应包括描绘测点布置图、墙体砌筑方式、扁顶位置、脚标位置、轴向变形值、逐级荷载下的油压表读数、裂缝随荷载变化情况简图等。,6-3 砌体结构现场检测,4扁顶法检测步骤实测墙体的受压工作应力时，应符合下列要求:(1)在选定的墙体上，标出水平槽的位置并应牢固粘贴两对变形测量的脚标。脚标应位于水平槽正中并跨越该槽;脚标之间的标距应相隔四皮砖，宜取250mm。试验前应记录标距值，精确至0.1 mm。(2)使用手持应变仪或平分表在脚标上测量砌体变形的初读数，应测量3次，并取其平均值。(3)在标出水平槽位置处，剔除水平灰缝内的砂浆。水平槽的尺寸应略大于扁顶尺寸。开凿时不应损伤测点部位的墙体及变形测量脚标。应清理平整槽的四周，除去灰渣。(4)使用手持式应变仪或千分表在脚标上测量开槽后的砌体变形值，待读数稳定后方可进行下一步试验工作。(5)在槽内安装扁顶，扁顶上下两面宜垫尺寸相同的钢垫板，并应连接试验油路(图6-18)。,图6-18扁顶法测试装置与变形测点布置示意图,6-3 砌体结构现场检测,。,6-3 砌体结构现场检测,5.现场检测(1)预载正式测试前，应进行试加荷载试验，试加荷载值可取预估破坏荷载的10%。检查测试系统的灵活性和可靠性，以及上下压板和砌体受压面接触是否均匀密实。经试加荷载，测试系统正常后卸荷，开始正式测试。(2)加载正式测试时，应分级加荷。每级荷载应为预估破坏荷载值的5%，并应在1.52min内均匀加完，恒载2min后测读变形值。当变形值接近开槽前的读数，然后卸荷。6.扁顶法检测结果处理(1)根据扁顶的校验结果，应将油压表读数换算为试验荷载值。(2)根据试验结果，应按现行国家标准砌体基本力学性能试验方法标准的方法，计算砌体在有侧向约束情况下的弹性模量;当换算为标准砌体的弹性模量时，计算结果应乘以换算系数0.85。墙体的受压工作应力，等于实测变形值达到开凿前的读数时所对应的应力值。,槽间砌体抗压强度换算为标准砌体的抗压强度，应按下列公式计算:式中：扁顶法的强度换算系数。测区的砌体抗压强度平均值，应按下式计算:式中 第i个测区的砌体抗压强度平均值(MPa);测区的测点数。,(3)槽间砌体的抗压强度，应按下式计算。式中 第i个测区第j个测点槽间砌体的抗压强度(MPa);第i个测区第j个测点槽间砌体的受压破坏荷载值(N);第i个测区第j个测点槽间砌体的受压面积(mm2)。,6-3 砌体结构现场检测,