工程检测与评估5溷凝土有损检测方法.ppt

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1、水运工程检测、评估与加固,港口海岸与近海工程学院水运所,混凝土有损检测方法,把一端带有挡板的螺杆预埋在混凝土表层一定的深度中,另一端露在外面，待混凝土硬化后，拔出预埋件，记录其拔出力。挡板周围的混凝土受剪力和拉力破坏，按照已建立的拉拔力与混凝土强度之间的相互关系，换算混凝土的抗压强度。,混凝土有损检测法之一-拔出法,混凝土有损检测方法,拔出法测强是检测构件表层混凝土的抗拉力与抗剪力，以此推断混凝土抗压强度的一种测试方法。,资料表明拔出力与抗压强度之间有良好的相互关系，其相关系数可达0.95以上。,混凝土有损检测方法,混凝土有损检测方法,局限性：,1、拔出锚杆时，锚杆环向混凝土的胀力大，所以这种

2、方法只适用于体积较大的混凝土构件，不宜在梁、柱小截面构件上应用；,2、必须预先有进行拉拔试验的打算，按计划布置测点和预埋锚固件；,3、由于拔出试验拔出深度较浅，一般在2040mm之间，不能反映内部混凝土的质量；,4、属于从一个物理量来推定另一个物理量的方法，必须在建筑物修建时或运行后取芯标定方程式。,混凝土有损检测方法,把一圆形钢制拉剥盘，用环氧树脂粘接剂粘到处于试验条件下的混凝土表面上。当环氧树脂粘接剂硬化后，慢慢地增加拉剥盘上的拉力。通过拉剥试验，计算出混凝土的抗拉强度。,混凝土有损检测方法,混凝土有损检测法之二-拉剥试验法,用拉拔试验和相应的立方体试块或圆柱体试块抗压试验的基础上所得到的

3、测强曲线，就能对等效的立方体或圆柱体试块的强度作出可靠估计。可以方便地进行现场测量，拉剥试验是混凝土抗拉强度的一个直接度量方法，试验造成的破损轻微，无需考虑因试验造成的损坏。还可以测出新老混凝土强度。,在结构物上直接钻取混凝土试样进行压力检测，测得的强度值能真实反映结构混凝土的质量。,费用较高，因此国内外都主张把钻芯法与其它非破损方法结合使用，一方面利用非破损法来减少钻心的数量，另一方面又利用钻芯法来提高非破损法的可靠性。,最准确、最直关；对原混凝土结构整体性、完整性造成破坏；同时可以发现混凝土施工时的缺陷。,混凝土有损检测方法,混凝土有损检测法之三-钻芯法,适用范围：1、对试块 抗压强度测试

4、结果有怀疑时；2、因材料、施工或养护不良而发生质量问题时；3、混凝土遭受冻害、火灾、化学侵蚀或其他损害时；4、需检测经多年使用的建筑结构或建筑物中混凝土强度时。,混凝土有损检测方法,混凝土有损检测方法,测试步骤：钻取芯样、芯样加工、芯样试压和强度评定,1、钻取芯样 芯样直径不宜小于骨料最大粒径的3倍，最小不得小于骨料粒径的2倍，并规定以直径100mm和150mm作为抗压强度的标准芯样试件；2、芯样加工 用锯切机加工成规定的芯样试件。规程规定的芯样试件长度与直径之比为12，并以长径比1作为标准，当长径比为其它数值时，强度须修正。3、芯样试压 芯样试件的抗压试验按照现行国家标准中立方体试块抗压试验

5、方法进行，混凝土抗压强度按下式计算：,混凝土有损检测方法,混凝土芯样试件抗压强度换算值；,F芯样试件抗压试验测得的破坏荷载；d芯样试件的平均直径；,不同长径比芯样试件,4、强度评定 混凝土强度的评定根据检测的目的分为以下情况：一种是了解某个最薄弱部位的混凝土强度，以该部位芯样强度的最小值作为混凝土的评定值。第二种是单个构件的强度评定，当芯样数量较少时，取其中较小的芯样强度作为混凝土强度评定值。,混凝土有损检测方法,利用发射枪对准混凝土表面发射子弹，弹内火药燃烧释放出来的能量推动钢钉高速进入混凝土中，一部分能量消耗于钢钉与混凝土之间的摩擦，另一部分能量由于混凝土受挤压、破碎而被消耗。测量钢钉外露

6、部分的长度即可确定混凝土的贯入阻力。通过试验建立贯入阻力与混凝土强度的经验关系式。,混凝土有损检测方法,混凝土有损检测法之四-射钉法,混凝土耐久性的检测,在自然界的各种物理、化学因素作用下，混凝土的性能受到影响并随着时间的推移可能发生各种损坏。这种时间的渐进损坏过程可称之为“老化”。而性能与环境不同的混凝土抵抗“老化”的能力也有异，这种能力就是混凝土的耐久性。,引起混凝土结构耐久性下降的主要原因有：混凝土结构裂缝的出现、混凝土的碳化、有害介质的侵蚀、碱-骨料反应、冻融循环、钢筋的锈蚀。,混凝土耐久性检测,混凝土耐久性检测的内容1、混凝土碳化深度的测定；2、钢筋位置（保护层厚度）及钢筋锈蚀程度的

7、测定；3、特殊腐蚀物质侵入深度及含量的测定；4、混凝土腐蚀层深度的测定；5、构件所处环境情况的调查及环境中特殊腐蚀性物质的种类等情况的调查及测定。,混凝土耐久性检测,混凝土碳化机理,混凝土的碳化：指混凝土 硬化后其表面与空气中的CO2作用，使混凝土中的水泥水化生成的产物Ca(OH)2生成CaCO3，并使混凝土孔隙溶液pH值降低。,为防止钢筋产生锈蚀的表面钝化膜，只能在碱性的环境下才能稳定的存在，当混凝土孔隙溶液碱度降低时，这层钝化膜也随之分解，失去了对钢筋的屏障作用，在电化学反应的作用下，钢筋表面逐渐反应生成Fe(OH)3，导致钢筋锈蚀。因此不难看出：碳化引起钢筋锈蚀的先决条件是碳化深度超过钢

8、筋保护层的厚度。,混凝土耐久性检测,混凝土的碳化主要包括三个过程：（1）化学反应过程。混凝土的化学反应过程进行较慢，反应的速度主要取决于CO2的浓度和混凝土可碳化物质的含量，其中混凝土中可碳化物质的含量又受到水泥品种、水泥用量及水化程度等因素的影响。（2）二氧化碳等在混凝土中的扩散速度。该速度取决于混凝土的孔隙结构。混凝土的孔隙结构主要受混凝土水灰比的影响。（3）氢氧化钙的扩散。氢氧化钙可在孔隙的表面扩散，其速度取决于混凝土的含水率和氢氧化钙浓度的梯度。,混凝土耐久性检测,混凝土碳化深度的测量,在选定的混凝土检测位置上凿孔，测孔的直径为1225mm，视碳化深度的大小而定，将孔内清扫干净后，向孔

9、内喷洒1%浓度的酚酞试液。喷洒酚酞试液后，为碳化的混凝土变为红色，已碳化的混凝土不变色，测量变色混凝土前缘至构件表面的垂直距离即为混凝土碳化深度。,混凝土耐久性检测,混凝土耐久性检测,碳化速度的主要影响因素 上述三个过程，均与混凝土的含水量及其周围介质的相对湿度有关，二氧化碳在混凝土中的扩散速度最慢，它决定了混凝土的含水率和氢氧化钙的速度以及它的分层特性。混凝土自身的密实度和其所处的环境条件，主要包括大气中二氧化碳 浓度和相对湿度。二氧化碳的浓度越高，碳化越快，当大气相对湿度为50%左右时，碳化越快，湿度过高或低都会阻碍碳化的发展。,混凝土耐久性检测,混凝土渗水性 基本原理：在混凝土表面施加压

10、力，用水的渗透性来评价混凝土的表面情况。可测量混凝土表面的孔隙率和渗透性，还可以检测防水保护层的施工质量。,混凝土耐久性检测,混凝土耐久性检测,混凝土的氯离子侵蚀机理 当混凝土中含有氯离子（cl1）时，即使混凝土的碱度较高，钢筋周围的混凝土尚未碳化，钢筋也会出现锈蚀。这是因为氯离子的半径小，活性大，具有很强的穿透钝化膜的能力，氯离子吸附在膜结构有缺陷的地方，使难溶的氢氧化铁变成易容的氧化铁，致使钢筋表面的钝化膜局部破坏。钝化膜破坏后，露出的金属便是活化钝化原电池的阳极。由于活化区小，钝化区大，构成一个大阴极、小阳极的活化钝化电池，钢筋就产生所谓的坑蚀现象。,混凝土耐久性检测,进入混凝土中的氯离

11、子主要有两个来源：1、施工过程中掺加的防冻剂等，内掺型；2、使用环境中氯离子的渗透，即外掺型。,混凝土耐久性检测,混凝土耐久性检测,混凝土冻融破坏机理 混凝土的冻融破坏：系指在水饱和或潮湿状态下，由于温度正负变化，建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水结冰膨胀、融解松弛，产生疲劳应力，造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。冻融破坏现象：由于水泥石的崩裂，部分砂浆呈粉状剥落而露出粗骨料，也有在构件的端部、混凝土路面板的接头、水工构筑物平行于水平面线处产生线状裂缝，还有像桥面那样，出现喷火口状开孔的“崩胀”现象等。影响因素：水灰比、混凝土龄期,混凝土耐久性检测,一次冻融循环次数1、循环历时 2.54.0h

12、2、降温历时 1.5h2.5h3、升温历时 1.01.5h4、降温和升温终了时，试件中心温度分别控制在17和+18度5、试件中心和表面的温差小于28度,混凝土耐久性检测,混凝土的碱骨料反应 指水泥中的碱和骨料中的活性氧化硅发生反应，生成碱硅酸盐凝胶并吸水产生膨胀压力，致使混凝土出现开裂现象。破坏特征：表面混凝土产生杂乱无章的网状裂缝，或者在骨料颗粒周围出现反应环。在裂缝或空隙中，可发现碱硅酸盐凝胶失水后硬化而成的白色粉末。特点：碱硅酸盐凝胶吸水膨胀的体积约增大34倍，膨胀压力约为3.04.0MPa;反应进行慢；必须有水。,混凝土耐久性检测,混凝土结构中钢筋的锈蚀机理 为了保证混凝土结构的耐久性

13、，受力钢筋在混凝土结构中规定了混凝土保护层最小厚度。混凝土保护层具有防止钢筋锈蚀的保护作用，这是因为混凝土中水泥水化产物的碱性很高，pH值约为1213，在这种高碱性的环境中，钢筋表面形成一层致密的氧化膜处于钝化状态，从而防止了混凝土中钢筋的锈蚀。,混凝土耐久性检测,只有在潮湿的环境，在有水和氧气侵入的条件下，钢筋才会锈蚀。首先形成氢氧化铁，随着时间的推移，一部分氢氧化铁进一步氧化，生成疏松的、易剥落的沉积物铁锈。铁锈的体积膨胀（一般增加24）倍可把混凝土保护层胀开，而使钢筋外露。随着钢筋锈蚀的发生，混凝土开裂、剥落，钢筋和混凝土的粘结力就不断丧失，钢筋截面积就减小，承载能力下降，从而降低了结构

14、的安全度，结构损坏事故可能发生。,混凝土耐久性检测,钢筋锈蚀状态的检测,钢筋锈蚀将使混凝土握裹力和钢筋有效截面积下降，并可能由于因锈蚀产生的膨胀而造成混凝土保护层的崩落，影整体结构的稳定。,混凝土耐久性检测,导致钢筋产生锈蚀的原因有两个：1、混凝土的碳化深度超过混凝土保护层厚度；2、大量的Cl-等酸性离子的侵蚀作用。Cl-具有相当高的活性，对钢筋有很强的吸附作用，是一种钢筋的活化剂。当Cl-渗透超过混凝土保护层而达到钢筋表面时，就会置换钢筋钝化膜中的氧元素，使钝化膜破坏，从而使钢筋处于活化状态，继而产生电化学锈蚀。,混凝土耐久性检测,自然(半电池)电位法检测钢筋锈蚀,半电池法是用来探测钢筋极电

15、位并据此推断钢筋是否锈蚀的一种技术。半电池有两种：饱和氯化亚汞和饱和铜或硫酸铜电极。其探测系统如图所示：电路的一端是半电池，另一端连在被测钢筋的任选位置。用高阻抗的电压表测量钢筋和半电池间的电位差，从而得出钢筋的极电位。,混凝土耐久性检测,钢筋锈蚀检测仪器,混凝土耐久性检测,混凝土耐久性检测,直观检查法：观察混凝土构件表面有无锈痕、是否出现了沿钢筋方向的纵向裂缝，顺筋裂缝的长度和宽度可以反映钢筋的锈蚀程度；局部凿开法：敲掉混凝土保护层，露出钢筋，直接用卡尺测量锈层厚度和钢筋剩余直径，或截取一段在试验室进行量测。局部凿开法对结构有局部损伤，一般适用于混凝土表面已出现锈痕、顺筋裂缝，或保护层被胀裂

16、、剥落处。,混凝土耐久性检测,混凝土裂缝对钢筋锈蚀的影响 混凝土碳化后钢筋就有生锈的危险，但碳化并不是钢筋锈蚀的充分条件。钢筋生锈的内部条件是钝化膜遭到破坏。钢筋锈蚀的外部条件是必须有水。混凝土的裂缝引起水的通路等，为水及其他有害物质进入混凝土提供了便利的条件，钢筋的锈蚀才能发生。,混凝土耐久性检测,超声波检测混凝土裂缝深度 基本原理：利用超声波绕过裂缝末端的传播时间，来计算裂缝深度。若换能器对称地置于裂缝两侧，测得传播时间为（超声波绕过裂缝末端所需的时间）。设混凝土波速为，可得：,若换能器平置于无缝的混凝土表面上，相距同样为，测得传播时间为，则，代入上式，则可得：,二、混凝土裂缝的检测,倾斜

17、裂缝深度用作图法求得：在坐标纸上按比例标出换能器及裂缝顶的位置。以第一次测量时两换能器位置A、B为焦点，以t1v为动半径之和作一椭圆；再以第二次测量时两换能器的位置A、C为焦点，以t2v为两动半径之和作另一椭圆；两椭圆的交点E即为裂缝末端，DE为裂缝深度h。,超声波检测混凝土内部缺陷 通过测出超声波在混凝土中传递的速度，在脉冲路径中如果空洞，脉冲的视速度就会降低。可以用来检测水运工程建筑物混凝土内部缺陷，如蜂窝、空洞、架空、夹泥层、低强区等。适用于能进行穿透测量以及经钻孔或预埋管可进行穿透测量的建筑物和构件。,探地雷达快速检测技术及应用 探地雷达，是一种用于确定地下介质分布的光谱电磁波技术。利

18、用一个天线发射高频率宽频带短脉冲电磁波，另一个天线接收来自地下介质面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间、幅度与波形等资料，可探测介质的结构、构造与埋设物体。,雷达波是一种电磁波脉冲，理论研究与室内试件的模拟试验证明，影响电磁波在介质中传播的两个最主要的物理量为电导率和介电常数。简单的理论推导证明，电导率是决定雷达波在地层中被吸收衰减的主要原因，而介电常数对雷达波在地层中的传播速度起决定作用。自然界中几乎所有的物质都有独特的电性，探地雷达勾绘出不同电性界面，画出反映地下不同物体轮廓的图像，以直观的形态，指示

19、目标位置和深度。,数据处理及图像解释 数据处理分为两个阶段：一是对记录图像进行传输、查证、确定测量目标及位置；而是使用雷达专业软件进行处理。探地雷达的图像解释是一项“多科学的专家系统”，它包含了高频电磁波技术、材料、力学、数学、地质、地理、工程和建筑施工等多种学科和行业的 知识与经验。判别雷达扫描图像，首先是对图形图像的正确认识，然后才是相关的计算与解释。,红外热像仪,基本原理：所有温度高于绝对零度（273）的物质都不断地辐射着红外线即热辐射，而热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度和材料特性相关。红外热像仪通过探测目标物体的红外热辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图

20、像转换成视频图像。,检测建筑物内墙或外墙的空洞、剥落、渗漏、裂缝和分层以及检测建筑物渗漏部位等。,1、无损检测和监测2、温度分辨率高，测温范围大3、图像清晰、准确4、全自动，界面操作简单5、轻质，便携，可靠6、几秒钟检测大面积的区域,混凝土水下检测流程1、水下录像。使用水下机器人或者水下观测仪进行水下拍摄2、拼接全景图。将拍摄的影像数据转化成为全景图像。3、图像重构。对结构信息进行重构。4、图像浏览。提供海量的全景图形实时浏览。5、异常提取、保存。寻找目标物体上的异常，入库。6、异常跟踪管理。根据提取的异常对大坝的维修管理提供支持。,冲击回波测试仪,冲击回波法利用一个短时的机械冲击（用一个小钢球或小锤轻敲混凝土表面）产生低频的应力波，应力波传播到结构内部，被缺陷和构件底面反射回来，这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来。,可用于测定沥青层、路面等厚度；测定裂缝、空洞蜂窝等位置；检查喷射混凝土有无分层，检查钢筋与混凝土之间的粘结质量等。检测速度快，能测不同材料层中的缺陷，测试深度大(2m),