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混凝土无损检测技术

归档日期:09-13       文本归类:工事      文章编辑:爱尚语录

  混凝土无损检测技术_建筑/土木_工程科技_专业资料。无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 第八章 混凝土无损检测技术 1 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 8.1 概述 结构非破损检测与鉴定的对象为已建工程结构。 对

  无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 第八章 混凝土无损检测技术 1 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 8.1 概述 结构非破损检测与鉴定的对象为已建工程结构。 对于新建结构, 非破损检测和鉴定的目的包括验 证工程质量,处理工程质量事故,评估新结构、新材 料和新工艺的应用等。 对于服役结构, 通常用结构可靠性鉴定涵盖非破 损检测与鉴定的内容,其目的主要是评估已建结构的 安全性和可靠性,为结构的维修改造和加固处理提供 依据。 2 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 鉴定性试验通常解决的问题: ?检验结构、构件或结构部件的质量; ?确定已建结构的承载能力; ?验证结构设计的安全度; ?结构施工工艺通过试验进行鉴定; ?处理工程事故,通过试验鉴定提供技术根据; ?推断和估计结构剩余寿命; ?为加固、改建、新建工程提供数据。 3 国防工程学院 【例】 兴国寺塔,座落在江阴市 区南街和中山南路相交的 西侧。始建于北宋年间, 原为砖木结构楼阁式,元 至正年间遭战火毁坏,明 正统年间修复,塔身增为 9 级。清 嘉庆 22 年 ,塔内 架木及顶毁于火,砖壁筒 体犹存。民国 14 年军阀混 战时,被炮弹击中残塔顶 部,塔的最高三层被削去 大半,仅剩西南半侧,遂 成钢笔尖形。 六层以下仍 为宋时原物。塔身第七层 内壁八角形,存有西北、 西南、西三个残面,第八 层仅存高约 2 米孤立残壁 一片。 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/T23-92) 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 02:88) 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) 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 21:90) 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 69:64) 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) 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) 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 8.2 混凝土结构的非破损检测 (1)混凝土强度检测 (a)回弹法——回弹仪回弹法 用回弹仪测量弹击锤的回 弹值,再利用回弹值与混凝土 表面硬度(强度)的关系推算 混凝土的强度。 9 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 回弹仪原理 x 回弹值R ? ?100% l 10 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 根据回弹仪的测试原理,使用时应注意以下要点: ?回弹值与混凝土表面硬度有直接关系,影响混凝土表 面硬度的因素对回弹值也会产生直接影响。 ?回弹仪是依靠弹击锤的回弹距离来测量混凝土的强度, 回弹仪与水平方向的夹角不同,将会影响回弹值影响 回弹值。 ?混凝土由粗骨料、细骨料和水泥组成,表面的硬度分 布不均匀,有的部位回弹值高,而有的部位回弹值低。 ?采用回弹仪测试混凝土强度时,须注意其限制条件。 ?采用回弹法检测混凝土的强度,必须预先知道回弹值 与混凝土强度的关系,该关系称为回弹法测强曲线 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 12 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 回弹仪回弹法的测试混凝土强度的步骤: ?选定测区,测定各测区混凝土强度回弹值(16点/区)。 ?测定构件测区附近混凝土表面碳化深度(滴定法)。 ?计算各测区混凝土回弹值中间10个点的平均值。 ?根据测强曲线,查得各测区混凝土强度换算值。 ?各测区混凝土强度换算值进行角度修正。 ?各测区混凝土强度换算值进行浇筑面修正。 ?各测区混凝土强度换算值进行泵送修正。 ?计算构件强度换算值的最小值,平均值和标准差。 ?根据测区数的不同,确定构件混凝土强度推定值。 13 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 操作方法 测砼碳 化深度 回弹值越大,碳化深度越小,强度越高 14 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (b)超声脉冲法 数据采集显示 接 收 放大器 R 接收 波形显示 T 发射 高压发 射电路 同步信号 发 生 器 超声波 检测基 本原理 示意图 15 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 ?超声波: 20kHz~250KHz 测量声参量: ?声时 ?波幅 ?频率 16 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 超声波在混凝土中传播的时间,称为声时;将发 射探头与接收探头之间的距离除以声时,得到超声波 在混凝土中传播的速度,称为声速;超声检测仪将从 发射探头发射的脉冲信号第一次达到接收探头的信号 称为首波。超声检测仪主要检测首波达到的时间和首 波的波形。这样,利用超声仪检测混凝土所依据的信 息主要就是声时,距离,声速和首波。 根据弹性力学,纵波形式的机械波在固体内传播 速度v与固体材料性质之间的关系: v? 17 E (1 ? ? ) ? (1 ? ? )(1 ? 2? ) 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 采用超声法检测混凝土,具有以下特点: ?检测过程无损于材料和结构构件的性能; ?直接在结构物上进行检测并推定其实际的强度; ?重复或复核检测方便,检测方法具有良好重复性; ?具有检测混凝土均匀性和内部缺陷的功能; ?在有些情况下,超声法有其特殊的适应性。 利用超声声速对混凝土强度进行大致判断的参考数据 声速(m/s) 4500 3500~4500 3000~3500 2000~3000 2000 18 混凝土质量 优 好 不佳或有问题 差 很差 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (c)超声回弹综合法 与单一的回弹法或超声法相比,超声回弹综合法 具有以下优点: (1)混凝土的龄期和含水率对回弹值和声速都有影响。 两者结合的综合法可以减少混凝土龄期和含水率的影 响。 (2)回弹法通过混凝土表层的弹性和硬度反映混凝土 的强度,超声法通过整个截面的弹性特性反映混凝土 的强度。采用超声回弹综合法,可以内外结合,相互 弥补各自不足,较全面的反映了混凝土的实际质量。 19 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 超声回弹综合法 回弹测点 20cm 超声测点 20cm 20 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 采用超声回弹综合法检测混凝土强度的步骤与回 弹法和超声法相同,在选定的测区内分别进行超声测 试和回弹测试,得到声速值和回弹值。按照《超声回 弹 综 合 法 检 测 混 凝 土 强 度 技 术 规 程 》 ( CECS 02:2005),采用下列公式计算混凝土的强度: c 1.439 1.769 f cu ? 0.0056( v ) ( R ) (粗骨料为卵石时) ,i ai ai f c cu ,i ? 0.0162(vai ) 1.656 ( Rai ) 1.410 (粗骨料为碎石时) 与单一的回弹法相比,超声回弹综合法不再具有 简便快速的优势。 21 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (d)钻芯法 优点:无需混凝土立方体试块 或测强曲线、直观、准确、代 表性强、可同时检测混凝土内 部缺陷等。 缺点:结构局部破损、芯样数 目有限、钻芯及芯样加工需专 用设备、时间长。 《钻芯法检测混凝土强度技 术规程》(CECS03:2007),钻头 内径 100 或 150mm ,芯样长度不 小于其直径。 22 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 23 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 混凝土芯样 未加工芯样 无裂缝芯样 24 有裂缝芯样 已加工芯样 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (e)拔出法 拔出法是将安装在混凝土中的锚固件拔出,测定 最大拔出力,根据预先建立的拔出力与混凝土强度之 间的关系推定混凝土强度的方法。这是一种局部微破 损检测方法。 拔出法分为两类,一类是预埋拔出法,即在混凝 土结构或构件的施工过程中预先安装锚固件,待混凝 土硬化后再将锚固件拔出,检验新浇混凝土的强度。 另一类是后装拔出法,在已硬化的混凝土构件表面钻 孔,安装一特制的膨胀螺栓,然后将膨胀螺栓拔出, 测定混凝土的强度。实际工程中,后装拔出法应用较 多。 25 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 后 装 拔 出 试 验 操 作 步 骤 26 钻孔 磨槽 安装锚固件 拔出试验 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 27 圆盘式拔出仪示意图 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (f)检测混凝土强度的各种方法的比较 混凝土强度非破损检测方法的比较 检测方法 回弹法 超声法 超声回弹 综合法 钻芯法 拔出法 28 简便与 操作性 很好 好 较好 较差 一般 准确性 一般 较差 较好 好 较好 检测 范围 较宽 一般 较宽 很宽 宽 检测 速度 快 快 较快 慢 中等 检测 成本 很低 低 低 高 较高 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (2)混凝土结构内部质量检测 混凝土结构内部质量主要内容是指混凝土内部的 缺陷大小,钢筋的配置与设计文件符合的程度,裂缝 的深度以及钢筋锈蚀的程度。 检测目的主要是为判定结构是否满足承载能力极 限状态和正常使用极限状态提供结构基本信息。 29 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (a)混凝土结构构件的裂缝深度检测 单面平测法——浅裂缝 声传播距离有限,目前常用检测500mm深度的裂缝。 30 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (a)混凝土结构构件的裂缝深度检测 双面斜测法——浅裂缝 在工业与民用建筑中常遇见梁的跨中或梁与 柱结合部位出现裂缝,需要检测其深度及其在水 平方向是否贯通。 31 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (a)混凝土结构构件的裂缝深度检测 钻孔对测法——深裂缝 裂缝深度在500mm以上时,在裂缝两侧钻声 测孔。 32 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 孔中对测法 检测地下基 础的深裂缝 采用超声法检测裂缝深度时,要求裂缝中没有积 水和泥浆,因为平测法和斜测法得到的信号质量都比 较差,裂缝中的积水和泥浆使裂缝对超声波的衰减作 用减小,使得检测中发现缺陷信号的难度加大。此外, 钢筋混凝土构件中的钢筋对超声波的传播产生干扰, 使缺陷信号不明显,当钢筋粗且密集时,不宜采用超 声法检测裂缝深度。 33 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (b)混凝土结构的内部缺陷检测 对测法测点位置 34 斜测法测点位置 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (C)雷达法检测混凝土内部缺陷和钢筋位置 微 波 频 率 为 300MHz~300GHz,属电 磁波。对混凝土有很强 的穿透能力,检测深度 大,对混凝土内部缺陷 敏感。 35 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 手持式雷达仪及所测得的图像 36 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 探地雷达 37 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (d)电磁法检测钢筋直径和混凝土保护层厚度 由于钢筋的存在, 使检测仪形成的电磁场 受到影响,在线圈中产 生感应电流,感应电流 放大后,驱动显示仪表 给出测试结果。 采用钢筋直径和保 护层厚度检测仪时,一 般有两个未知参数,一 个是混凝土保护层厚度, 一个是钢筋直径。 ZBL-R620型钢筋直径与 保护层厚度检测仪 国防工程学院 38 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 电磁法检测钢筋位置 用途:检测混凝土内部的钢 筋位置,保护层厚度,钢筋 直径。 39 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (e)半电池法检测钢筋腐蚀 沿钢筋长度方向的裂缝常常是钢筋较严重腐蚀的标志。 对混凝土内钢筋腐蚀的检测主要基于钢筋腐蚀的电化学机 理。检测时,将浸入在硫酸铜溶液中的铜片与混凝土中的 钢筋相连,再将浸润硫酸铜溶液的测量触点在混凝土表面 移动,如果钢筋的腐蚀环境和腐蚀程度不同,测量半电池 与钢筋表面半电池之间的电位差就不同,这样,就得到钢 筋各处半电池电位变化。 半电池法可检测出钢筋腐蚀的危险区域。如果钢筋未 腐蚀,表面的钝化状态良好,半电池电位较高,铜/硫酸铜 标准半电池测出的电位一般不会低于-100mV,而严重腐蚀 时,测得的电位值可能低于-400mV。 40 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 CANIN钢筋锈蚀仪实物照片 41 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 1.毫伏表 2.铜棒电极 3.硫酸铜饱 和溶液 4.多孔接头 5.钢筋 42 国防工程学院 无损检测技术 《筑城工事破坏效应试验》 (f)电磁法检测钢筋混凝土楼板厚度 基于电磁波运动学、动 力学原理和现代电子技术 。 近年来研制出的楼板测厚 仪主要由信号发射、接收、 信号处理和信号显示等单 元组成,当探头接收到发 射探头电磁信号后,信号 处理单元根据电磁波的运 动学特性进行分析,自动 计算出发射到接收探头的 距离,该距离即为测试板 的厚度,并完成厚度值的 显示,存储和传输。 43 ZBL-T720型楼板厚度 检测仪 国防工程学院

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