第五章 混凝土强度非破损检测.docx

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第五章混凝土强度非破损检测

第五章混凝土强度非破损检测

5-1回弹法检测混凝土强度----------------------------1

5.2超声回弹综合法检测混凝土强度---------------------5

5-3钻芯法------------------------------------------10

5.4拉拔法------------------------------------------11

无损检测技术：

在不扰动介质性状、不损害材料承载能力的条件下实现对被测物体性质和相关参数的测定。

当对混凝土试件强度的代表性有怀疑或者需要确定混凝土工程的实际强度时，必须直接在混凝土结构物上运用非破损方法测定混凝土的实际强度。

通常在出现以下几种情况时需采用：

1.施工管理不善、施工过程出现可能影响混凝土强度的问题、怀疑混凝土试件强度时，应采用非破损测强；

2.因施工工序需要、了解实体混凝土强度发展时，可采用非破损检测；

3.对已建建筑进行维修、改造、评定等处理时，可采用非破损检测；

4.对重要或永久性构筑物进行质量跟踪管理时，可采用非破损检测；

5.当结构受损时，如火灾、地震或化学腐蚀，可采用非破损检测。

§5-1回弹法检测混凝土强度

一、概述

混凝土强度与表面硬度之间有一定关系，而表面硬度与回弹值之间也存在一定的关系。

以回弹仪弹击混凝土表面，测得回弹值，根据回弹值与抗压强度校准的相关关系，并结合混凝土碳化深度从而用回弹值间接推算混凝土强度。

采用回弹法检测不会对结构和构件的力学性质和承载能力产生不利影响，因而被广泛应用于工程验收的质量检测。

回弹法是目前国内应用最为广泛的结构混凝土抗压强度检测方法，具有以下优点：

1.对结构没有损伤

2.仪器轻巧，使用方便

3.测试速度快

4.测试费用相对较低

5.可以基本反映结构混凝土抗压强度规律

缺点：

1.精度相对较低

2.不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土结构或构件的检测

3.影响因素多

回弹法检测标准：

回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011

二、回弹仪

工作原理

回弹仪工作时，弹击锤释放出的冲击能量借助弹击杆传递给混凝土，混凝土的弹性反应的能量又通过弹击杆传递给弹击锤，使弹击锤获得回弹的能量向后弹回，则回弹值R为：

R=x/l

l—弹簧的初始拉伸长度；

X—回弹时弹簧的拉伸长度。

三、检测过程

1.检测前后回弹仪的率定

标称能量为2.207J的回弹仪，在洛氏硬度HRC为60±2的钢砧上的率定值为80±2。

2.检测数量

批量检测：

对于混凝土生产工艺、强度等级相同、配合比、养护条件基本一致且龄期相近的一批同类构件的检测应采用批量检测。

按批量进行检测时，应随机抽取构件，抽检数量不宜少于同批构件总数的30%且不宜少于10件。

当检验批构件数量大于30个时，抽样构件数量可适当调整，并不得少于国家现行有关标准规定的最少抽样数量。

单个构件：

测区数不宜少于10个，当受检构件数量大于30个且不需提供单个构件推定强度或受检构件一方向尺寸不大于4.5m且另一方向尺寸不大于0.3m时，每个构件的测区数量可适当减少，但不应少于5个。

相邻两测区的间距不应大于2m。

测区宜选在能使回弹仪处于水平方向的混凝土浇筑侧面。

3.修正

混凝土测强曲线的条件：

混凝土采用水泥、砂石、外加剂、掺合料、拌合水符合国家现行标准；采用普通成型工艺；采用符合国家标准规定的模板；蒸汽养护出池经自然养护7d以上，且混凝土表层为干燥状态；自然养护且龄期为14-1000d；抗压强度为10-60MPa。

当不符合上述要求时，就需要进行修正。

在构件上钻取混凝土芯样：

6个，100mm，高径比1。

芯样应在测区内钻取，每个芯样应只加工一个芯样。

同条件试块：

6个，150mm

采用修正量法进行修正。

四、回弹值测量

1.测量回弹值时，回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土检测面，并缓慢施压，快速复位。

2.每一测区应记取16个回弹值，每一测点的回弹值读数精确至1。

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。

五、碳化深度值测量

测点数量：

回弹值测量完毕后，应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个测区的碳化深度值。

当碳化深度值极差大于2.0mm，应在每一测区测量碳化深度值。

测量方法：

可采用工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度；应清除孔洞中的粉末和碎屑，且不得用水擦洗；应采用浓度为1%-2%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界限清楚时，应采用碳化深度测量仪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，并应测量3次，每次读数精确至0.25mm；应将三次测量的平均值作为检测结果，并应精确至0.5mm。

对于泵送混凝土，只要求检测区应选在混凝土浇筑的侧面，直接查表或按公式计算：

六、回弹值计算

应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，余下的10个回弹值应按下式计算：

七、检测面修正

非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，测区的平均回弹值应按下式修正：

水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面时，测区的平均回弹值应按下列公式修正：

当回弹仪为非水平方向且测试面为混凝土的非浇筑侧面时，应先对回弹值进行角度修正，并应对修正后的回弹值进行浇筑面修正。

修正顺序

当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土的浇筑侧面时，应先按规程附录C对回弹值进行角度修正，然后再按规程附录D对修正后的值进行浇筑面修正。

八、测强曲线

分类

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。

应按专用、地区、统一的顺序选用测强曲线。

混凝土测强曲线的条件：

1.混凝土采用水泥、砂石、外加剂、掺合料、拌合水符合国家现行标准；

2.采用普通成型工艺；

3.采用符合国家标准规定的模板；

4.蒸汽养护出池经自然养护7d以上，且混凝土表层为干燥状态；

5.自然养护且龄期为14-1000d；

6.抗压强度为10-60MPa。

回弹值与抗压强度的关系

回弹值与表面硬度有关，而表面硬度反映了混凝土抗压强度的大小。

回弹值与混凝土抗压强度的统计关系：

线性方程：

fccu=a+bR

幂函数：

fccu=aRb

九、混凝土强度计算

构件的测区混凝土强度可根据各测区的混凝土强度换算值计算。

当测区数为10个及以上时，应计算强度标准差。

平均值和标准差应按下式计算：

强度推定

构件的现龄期混凝土强度推定值（fcu,e）应符合下列规定：

1.当该结构或构件测区数少于10个时：

fcu,e=fccu,min

2.当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0MPa时：

fcu,e＜10.0MPa

3.当该结构或构件测区数不少于10个时，应按下列公式计算：

4.当批量检测时，应按下列公式计算：

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，则该批构件应全部按单个构件检测：

1.当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa、Sfccu大于4.5MPa时

2.当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa且不大于60MPa、Sfccu大于5.5MPa时

十、回弹法测试中应注意的问题

1.回弹仪的工作状态

校准：

在标准钢砧上，将仪器垂直向下率定，以其平均率定值

为80±2作为回弹法检测时回弹仪的标准状态。

精度：

在现场检测操作时，应准备两台以上校验至标准状态的回弹仪。

2.测试面

要求测试面清洁平整、干燥、密实；

测区面积约为400cm2，每个测区测点不小于16个，分别剔除最大和最小3个值，取平均值；

测区宜选在浇筑侧面，测点在相对侧面上交错布置；

测点间距不小于2cm。

§5.2超声回弹综合法检测混凝土强度

一、概述

超声回弹综合法是采用中型回弹仪、混凝土超声波检测仪综合检测并推断混凝土结构中普通混凝土抗压的方法，做到技术先进、安全可靠、经济合理、方便使用。

超声波在混凝土中传播时，其传播速度与强度成正相关关系，混凝土强度越高，超声波波速越快，因此可以通过测量超声波在混凝土中传播的速度并进行相应的换算即可得到混凝土的强度。

超声回弹综合法检测：

超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程

CECS02:

2005

超声回弹综合法是指在混凝土同一测区分别测量声速值（在混凝土中，超声脉冲单位时间内传播的距离）及回弹值。

根据混凝土强度与表面硬度以及超声波在混凝土中的传播速度之间的相关关系推定混凝土强度等级：

超声法检测能够反映混凝土内部密实情况，但对人员、设备要求高，且因人而异显著。

回弹法要求相对较低，但不能反映混凝土内部密实度，因此二者结合避免了彼此的缺点，却有很多优点：

1.减少龄期和含水率的影响

2.弥补相互不足

3.提高测试精度

二、超声波仪的校准

在常温下空气中的声速值除了随温度变化而有一定变化外，受其它因素的影响很小。

因此，用测量空气中声速的方法定期检验仪器性能，是一种简单易行的方法。

1.检验仪器的计时机构是否可靠

2.验证了仪器操作者的声时读取方法是否正确。

超声波检测仪的计量检验应按“时-距”法实测空气声速，并与计算值比较。

测试步骤：

取常用平面换能器一对，接于超声波仪器上，开机预热10min。

在空气中将两个换能器的辐射面对准，依次改变两个换能器辐射面之间的距离，在保持首波幅度一致的条件下，读取各间距所对应的声时值t，同时测量空气温度Tk，精确至0.5℃。

测量时应注意事项：

1.两个换能器辐射面的轴线始终保持在同一直线上；

2.换能器辐射面间距的测量误差不应超过±1%，且测量精度为0.5mm；

3.换能器辐射面宜悬空相对放置，若置于地板或桌面上，必须在换能器下面垫以吸声材料。

空气中实测时速的计算：

1.坐标法：

以换能器辐射面间距为纵坐标，声时读数为横坐标，将各组数据绘在直角坐标图上。

穿越各点形成一直线，算出该直线的斜率，即为空气中声速实测值V0。

2.回归法：

以各测点的测距和对应的声时求回归直线方程

l=a+bt

a、b回归系数，其中b回归系数便是空气中声速实测值V0。

三、超声测试及声速值计算

1.超声测点应与回弹测点布置在同一测区内，宜先进行回弹测试，然后再进行超声测试。

超声测点应布置在回弹测试的同一测区内，每一个测区布置3个测点。

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。

角测法：

当结构或构件被测部位只有两个相邻表面可供检测时，可采用角测方法测量混凝土中声速，每个测区布置3个测点。

换能器布置如图。

布置超声角测点时，换能器中心与边缘的距离、不宜小于200mm。

在检测中，如一个表面较窄、另一个表面较宽时，测点布置可不相等，但二者相差不宜大于2倍。

角测时超声测距按下式计算：

平测法：

当结构或构件被测部位只有一个表面可供检测时，可采用平测方法测量混凝土中声速。

所谓超声波平测法，就是将发射和接收换能器耦合于被测构件的同一表面上进行声时测量。

每个测区布置3个测点，换能器布置如图。

2.超声测试时，换能器辐射面应通过耦合剂与混凝土测试面良好耦合；

3.声时测量应精确至0.1μs，超声测距测量应精确至1.0mm，且测量误差不应超过±1%.声时计算应精确至0.01km/s；

4.