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3c3t - 2006/6/29 17:15:00

混凝土无损检测技术

邱平 （国家建筑工程质量监督检验中心 北京 100013） 　　混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一，它的质量直接关系到结构的安全。多年来，结构混凝土质量的传统检查方法是以按规定的取样方法，制作的立方体试件，在规定的温、湿度环境下，养护28天时按标准实验方法测得的试件抗压强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标，往往是与结构物中的混凝土的性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量的现场检测技术，已成为混凝土质量管理的重要手段，这一检测技术已引起各国建筑工程界的重视和承认。 　　 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测试仪器获取有关的混凝土质量等受力功能的物理量，因该物理量与混凝土质量（强度、混凝土缺陷）之间有较好的相关关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量（强度、混凝土缺陷）。 一、混凝土无损检测技术特点： 　　（一）对混凝土结构构件不破坏，可以获得人们最需要的混凝土物理量信息； 　　（二）测试操作简单，测试费用低； 　　（三）不受结构物的形状与尺寸限制，可以进行多次重复试验； 　　（四）可对重要结构部位长期监测。 　　对混凝土结构（或构件）进行检（监）测，取得各种信息后及时进行处理，以减少损失，避免事故发生等。实践也证明了混凝土无损检测技术，显示了强大的生命力。 二、被检工程所占比例 　　对多项工程项目检测进行统计： 　　（一）在施工过程中由于管理不善，造成质量事故，如：混凝土强度不够；混凝土结构（或构件）出现疏松、孔洞、蜂窝麻面等缺陷的检测约占65%； 　　（二）根据生产工艺、使用功能改变，在原建筑物上进行改造，如需要加高接层或者楼面荷载改变等，鉴定原建筑物约占20%； 　　（三）受损结构，如受化学介质侵蚀、火灾、地震等的检测约占10%； 　　（四）重要工程的验收检测，如核电站安全壳、大型电站基础、水库闸门和电站大坝等的检测约占5%。 三、标准规程 我们编制了我们现行的全部混凝土无损检测规程，这些规程是： A中华人民共和国行业标准 　　《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001) B中国工程建设标准化协会标准 　　《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005) C中国工程建设标准化协会标准 　　《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03:88) D中国工程建设标准化协会标准 　　《超声法检测混凝土缺损技术规程》(CECS 21:2000) E中国工程建设标准化协会标准 　　《后装拔出法检测混凝土强度技术规程》(CECS 69:94) F 中国建筑科学研究院企业标准 　　《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》(Q/JY11-1998 ) G中国建筑科学研究院企业标准 　　《回弹法检测高强混凝土强度技术规程》(Q/JY17-2000) 四、混凝土强度测试误差     目前采用的几种测强方法,测试误差见表1:                                                    表 1 序 测 试 方 法 误 差 范 围(%) 备 注 1 钻 芯 法 7.0～9.0 半 破 损 2 拔 出 法 9.0～12.0 半 破 损 3 贯 入 法 10.0～13.0 微 破 损 4 综 合 法 10.0～15.0 非 破 损 5 回 弹 法 14.0～18.0 非 破 损 6 超 声 法 18.0～22.0 非 破 损 五、检测技术 (一)混凝土测强     1、回弹法、综合法测强 　　按(JGJ/T23-2001)、(CECS 02:2005)标准规定 　　(1)测区布置 　　每个构件对应两侧面须布置10个测区,其尺寸一般为200×200mm的方框,如图1所示。 图 1 柱、梁、墙测区布置示意图 　　如按单个构件检测时 ,就在选取的构件上均匀布置测区;如按批构件检测时,构件抽样数量应不少于同批构件的30%,且不少于10件。《综合法规程》还规定对一般施工质量的检测和结构性能的检测，可按照现行国家标准《建筑结构检测技术标准》GB/T50344的规定抽样。对某一方向尺寸不大于4.5m且另一方向尺寸不大于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。     (2)测试 在每个相对测区内,回弹法各测8个回弹值;综合法各测8个回弹和3个超声波声时值;超声测距(收、发换能器间的距离)。     每个构件测试2个测点的碳化值。     (3)计算 将 测区内 16个回弹值,把较大3个和较小3个回弹值剔除,余下10个回弹值取平均值;碳化值取2个测点的平均值;声速值为 (式中 —声速; —超声测距; —为3个超声波声时值的平均值)。 　　回弹法是将所计算的测区回弹值、碳化值查表(或计算),得到测区强度值; 综合法是将所计算的测区回弹值、声速值查表(或计算),得到测区强度值;     (4)强度推定 　　 《综合法规程》规定 ，结构或构件混凝土抗压强度推定值 ，应按下列规定确定： 　　 1 当结构或构件的测区抗压强度换算值中出现小于10.0MPa的值时,该构件的混凝土抗压强度推定值 取小于10MPa。 　　 2 当结构或构件中测区数少于10个时 = 式中 — 结构或构件最小的测区混凝土抗压强度换算值（MPa），精确至0.1MPa。     3 当结构或构件中测区数不少于10个或按批量检测时 = －1.645     对按批量检测的构件，当一批构件的测区混凝土抗压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进行强度推定： 　　 1 一批构件的混凝土抗压强度平均值 ＜25.0 MPa，标准差 >4.50 MPa； 　　 2 一批构件的混凝土抗压强度平均值 = 25.0~50.0 MPa，标准差 >5.50 MPa； 　　 3 一批构件的混凝土抗压强度平均值 ＞50.0 MPa，标准差 >6.50 MPa。 　　 2、钻芯法、拔出法、贯入法测强     按(CECS 03:88)、(CECS 69:94)标准规定 方法 　　技术要求 钻 芯 法 拔 出 法 贯 入 法 抽   样   数   量   及   要   求 1、按单个构件检测时,每个构件的钻芯数量不应少于3个;小构件可取2个。 2、对构件的局部区域检测时,钻芯数量及位置应由委托单位提出。 3、标准试件尺寸为 f 100,高度为100mm。 4、高度小于0.95d或大于2.05d(d为芯样试件平均直径);任一直径与平均直径相差2mm以上;芯样端面不平整度超过0.1mm;不垂直度超过2 ° ;试件有裂缝等缺陷。不能用作抗压强度试验。 1、按单个构件检测时,在构件均匀布置3个测点。当最大拔出力或最小拔出力与中间值之差大于15%时,应在最小拔出力测点附近再加测2个测点。 2、按批抽样检测时,抽样数量应不少于总数的30%,且不少于10件,每个构件不应少于3个测点。 3、测点宜布置在混凝土成型侧面;相邻两测点间距不应小于10h,距构件边缘不应小于4h(h锚固深度)。 1、每一被测构件应选取5个测区;测区应均匀分布;两测区间距不宜大于2m; 2、每测区测试5点;每一测点深度只能测量1次,精度为0,01mm; 3、测区针贯入值取5个测点中,将最大和最小值剔除后,取3点深度值的平均值 ｍ h =1/3 10-ｍ i ｍ h —针贯入深度平均值 ; ｍ i —第 i个测点的针贯入深度测量值。 按批抽检 ,抽检数量应不少于同批构件总数的30%,且不少于10件。 强   度   换   算 芯样试件强度换算 : — 芯样试件换算强度 (MPa); —芯样试件抗压试验的最大压力(N); —芯样试件的平均直径(mm); —不同高径比的芯样试件混凝土强度换算系数。见表2。 混凝土强度换算 : — 混凝土强度换算值 (MPa); —拔出力(kN); 、 —测强公式回归系数。 混凝土强度换算 : · ｍ h — 混凝土强度换算值 (MPa); 、 —测强公式回归系数。 构     件   混     凝     土     强     度     推     定 单个构件或单个构件的局部区域 ,取芯样试件换算值中的最小值作为推定值。 1、 单个构件强度推定,单个构件的拔出力计算值: (1)当构件3个拔出力中最大和最小拔出力与中间值之差均小于中间值的15%,取最小值作为该构件拔出力计算值; (2)如有加测时,加测的2个拔出力和最小拔出力一起取平均值,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计算值。 2、批抽检强度推定: 如按批构件推定强度,用 (1)、(2)公式计算,取两个公式中最大者作为该批构件推定强度。 当属同批构件按批抽样检测时,若标准差出现下列情况时,则该批构件应按单个构件检测。 1)当该批构件混凝土强度平均值小于或等于25MPa时; ＞4.5MPa 2)当该批构件混凝土强度平均值大于25MPa时; ＞5.5MPa 1、单个构件强度推定,取该构件中最小值; 2、批抽检强度推定: 如按批构件推定强度,用(1)、(2)公式计算,取两个公式中最大者作为该批构件推定强度。 当属同批构件按批抽样检测时,若标准差出现下列情况时,则该批构件应按单个构件检测。 1)当该批构件混凝土强度平均值小于或等于25MPa时; ＞4.5MPa 2)当该批构件混凝土强度平均值大于25MPa时; ＞5.5MPa (二)混凝土测缺     由于钢筋布置太密,或震捣不实,都能使混凝土结构或构件出现蜂窝、狗洞、疏松、麻面等缺陷。按照(CECS 21:2000)技术规程对缺陷进行检测。     1、混凝土梁缺陷测试 　　 一般在有缺陷部位,在构件的相对面,画出大于缺陷范围的网格线,以网格十字点作为测点,逐点进行超声波测试。     2、混凝土柱缺陷测试     3、梁、柱施工缝测试 　　　     4、混凝土柱接头测试     5、混凝土梁、柱节点测试 　　　     6、板、柱，空芯柱接头测试 　　     7、超声波检测灌注桩混凝土质量     8、浅裂缝测试 　　 六、 混凝土缺陷显示及定量分析技术     由建设部科技发展司下达的“八五”科技攻关 “ 混凝土缺陷显示及定量分析研究 ” 课题 ,编号 “ 85 ” -21-5。该课题承担单位是中国建筑科学研究院建筑结构研究所负责 ,协作单位是中国科学技术大学电子技术系。经过三年时间 ,按原订计划要求已完成研究工作，并于1998年 12月通过专家鉴定。对混凝土缺陷的研究、应用还处在定性和半定量水平,现 只能借助仪器所能检测的声时、幅度和频率 ,尚不能准确判断混凝土缺陷位置、 尺寸大小等。现行使用的 “ 超声法检测混 凝土缺陷技术规程 ” （ CECS 21:2000）仍不能对混凝土缺陷作定 量分析。如果将超声波穿透混凝土缺陷所获得的信号进行采集分析（频谱），并利用计算机辅助设计技术，将混凝土缺陷的信息，转换成模拟量，就可以把结构混凝土内部缺陷、范围大小等用图象显示出来。本课题属于高科技项目,它涉及目前最新高速采集技术，将混凝土缺陷的超声波信号传输给计算机 , 采用频谱分析、统计分析和相关分析的方法，寻求通过混凝土缺陷的接收波形和定量分析缺陷的相关参数，并验证其可靠性；将混凝土缺陷的超声波信息转换成模拟量，把缺陷位置、范围用图象显示出来。     A试件测试结果（成像）： 　　 　 鉴定意见：     一、所提交的技术文件资料基本齐全完整、技术数据可靠,满足鉴定要求。     二、该课题立题符合混凝土质量检测的需要，是高科技项目，使用目前最新的高速采集技术，利用超声波对混凝土缺陷进行检测，将测点波形数字化，高速采样传输到数据库中；用波形信号进行频谱分析、相关分析和回归分析；将分析结果按单参数、多参数模拟量，用模拟量进行定量分析，把缺陷范围用图象显示出来。这一技术填补了在这方面的空白，是我国工程质量检测技术方面的一个突破。对确保混凝土工程质量具有十分重要的意义和较高的实用价值。     三、该技术推广应用价值大，达到了国际先进水平。     建议：混凝土缺陷定量分析再进一步深化，并扩大工程现场检测的应用。 七、检测方法与仪器     （一）混凝土强度检测     回弹法：回弹仪(HT225、HT2207P、ZC3-A、博远BY2002HT数字回弹仪)。     综合法：回弹仪(HT225、ZC3-A)超声仪(CTS-25、CTS-35A、2000A、ZBL-U5、NM-4A)。     钻芯法：钻芯机(HZ-160、HZ-160A、HZ-15多功能型)。     拔出法：拔出仪(CAPO-TEST、LOK-TEST、TYL、PL系列)。     贯入法: 贯入仪(SY系列)。     小芯样法：对小直径芯样进行劈裂，直压测定混凝土强度。     （二）混凝土缺陷检测     超声法:超声仪(同上),可检测混凝土结构和灌注桩混凝土质量。     雷达法:美国SIR-2系统。     （三）钢筋位置及直径检测     磁感应法:钢筋保护层测定仪(瑞士PQ-120A、瑞士2、3型、FS10型、SP200型、ZBL-R630型)。     雷达法:美国SIR-2系统。     （四）砖砌体检测     回弹法:砂浆及砖标号测试,采用HT20、ZC5型和HT28、ZC4型回弹仪。     推剪法:SL80型原位压力机，测试砖砌体抗剪强度。     （五）钢筋锈蚀测定     电位法: 钢筋锈蚀测定仪     （六）屋面渗漏测定     屋面渗漏测定仪。     （七）楼板厚度测试     ZBL-T710型、DJLC-A楼板测厚仪。     （八）裂缝深度、宽度测试     DJCK-2裂缝测宽仪、SW-LW-101裂缝观测仪。     （九）外墙饰面层测试     红外热像仪、PL系列拔出仪、SHJ-40型饰面砖粘结强度检测仪。

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