混凝土非破损检测方法.doc
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混凝土非破损检测方法
摘要：
本文主要介绍了混凝土无损检测技术的形成与发展，并对混凝土无损检测技术进行了分类和介绍，分析不同技术的优缺点，探讨了混凝土无损检测技术在当下的发展状况与适用情况，最后对混凝土无损检测技术在建筑工程中的应用进行了展望。
关键词：
混凝土，非破损检测，混凝土强度，缺陷。
1、引言
混凝土是现代建筑工程中最主要的结构材料之一，其使用量大，应用范围广，生产技术为完全的工业化，其质量直接关系到结构的安全，因而质量管理和控制就显得十分的重要。
在实验室中用试件测得的混凝土性能指标，往往与实际结构中的混凝土的性能有一定的差别。
同时混凝土中钢筋位置的准确与否、混凝土中缺陷的情况都关乎着结构的安全与耐久，而传统方法无法在无损的情况下对混凝土进行质量检测，因此，混凝土无损检测技术已成为混凝土结构质量管理的重要手段。
混凝土的无损检测，就是在不影响结构或构件的受力性能或其他使用功能的前提下，直接在结构或构件上通过测定某些适当的物理量，并通过这些物理量与混凝土、钢筋的相关关系，进而推出混凝土的强度、均匀性、连续性、耐久性等系列性能。
2、混凝土非破损检测方法的分类
对于混凝土非破损检测的方法，可以按照检测的目的分为两类：
一类是混凝土强度检测方法，另一类是混凝土内部缺陷等强度以外的检测方法。
本文主要讨论第一类方法。
回弹法：
利用回弹仪检测混凝土结构构件抗压强度的方法简称回弹法。
回弹值的大小反映了与冲击能量有关的回弹能量，而回弹能量反映了混凝土表层硬度与混凝土抗压强度之间的关系。
回弹法操作简单，费用最低廉，检测效率最高，检测数量可灵活，且被测物的形状尺寸一般不受限制。
但回弹法精度相对较差，由于它是利用表层混凝土（1~3mm）的质量来推断混凝土的整体质量，因此，当试测部位表层与内部的质量有明显差异或内部存在缺陷时，不宜采用回弹法。
超声波法：
其检测原理是依据超声仪产生高压电脉冲，激励发射换能器内的压点晶体获得高频声脉冲传入混凝土介质中，由接受换能器接受通过混凝土传来的声信号，测出超声波在混凝土中传播的时间和距离，算出超声波在混凝土中的传播速度。
它的传播速度与混凝土的密实度有关系，而混凝土的密实度与混凝土的强度有一定的关系。
实际中，由于影响超声波测强的因素有很多，这些影响因素如果不进行修正都会影响检测结果，因此建立测强曲线时应加以综合考虑影响因素的修正。
超声回弹综合法：
超声回弹综合法是采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区的混凝土强度。
综合法最大的优点就是能较全面地反映构成混凝土强度的各种优势，并且还能抵消掉部分影响强度与物理量相关关系的因素，提高了混凝土强度检测的精度和可靠性。
因此许多学者认为综合法是混凝土无损检测技术的一个重要发展方向。
射线法：
射线法主要依据γ射线在混凝土中的穿透衰减或散射强度推算混凝土的密实度，并据此推定混凝土的强度。
由于这种方法要涉及到射线的辐射保护，故很少使用。
1.对各种非破损检测方法的评价
根据工程实践对各种非破损检测方法的评价如表1所示。
表1关于混凝土非破损检测方法的评价
用途
检测方法
精度
检测效率
简便性
经济性
发展前途
强度
回弹法
B
B
A
A
B
超声法
C
C
B
B
B
综合法
B
C
B
B
B
射线法
B
C
B
C
B
缺陷
超声法
B
B
B
B
B
红外线法
B
C
C
B
B
雷达法
B
B
B
B
B
裂缝
红外线法
B
C
C
C
B
超声法
B
A
C
B
B
非破损检测方法的最大弱点是测试结果的误差大，精度不高。
对混凝土的推定强度可用测定值的变异系数和强度推定误差进行评价，各种方法的测定值变异系数和强度推定误差如表2所示。
表2各种非破损检测方法的测定值变异系数和强度推定误差
（95%保证率）
检测方法
回弹法
超声法
综合法
变异系数
4%
2.50%
10%
推定误差
±25%
±20%
±10%
以上四种方法是非破损检测方法中较为常见的几种，回弹法、超声法及综合法在我国的结构工程检测中被广泛应用，并已制定较为完善的技术规程；而射线法在我国的应用较少。
这类方法的特点是测试方便、费用低廉，测试结果的可靠性主要取决于被测物理量与强度之间的相关性。
因此，必须在测试前建立严格的相关公式或校准测强曲线。
由于相关关系往往受许多因素的影响，且测强曲线的建立有一定的局限性，测试精度较差。
在检测应用时，要考虑当条件变化时，对其进行修改，以保证检测结果的准确性。
4、混凝土非破损检测技术国内外发展状况
在国外，在国外，混凝土非破损检测的研究和应用己经有半个多世纪的历史了。
早在20世纪30年代初，人们就已开始探索和研究混凝土非破损检测方法，并获得迅速的发展。
1930年首先出现了表面压痕法。
1935年格里姆（G..Grimet）、艾德（J.M.Ide）把共振法用于测量混凝土的弹性模量。
1948年施密特（E.Schmid）研制成功回弹仪。
1949年加拿大的莱斯利（Leslie）和奇斯曼（Cheesman）、英国的琼斯（R.Johns）等运用超声脉冲进行混凝土检测获得成功。
接着，琼斯又使用放射性同位素进行混凝土密实度和强度检测，这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。
随后，许多国家也相继开展了这方面的研究。
上世纪80年代以来，这方面的研究工作方兴未艾，尤其值得注意的是，随着科学技术的发展，非破损检测技术也突破了原有的范畴，涌现出一批新的测试方法，包括微波吸收、雷达扫描、红外热谱、脉冲回波等新技术。
目前，正在研究的应用于现场检测的混凝土非破损检测技术方法己经有二十余种以上，并且新方法、新技术、新仪器还在不断涌现。
世界上各主要工业化国家及国际组织均制定了混凝土非破损检测的标准和方法，一些著名的学术团体均成立有关非破损检测方面的专职组织或机构。
在国内，我国建设工程的非破损检测技术的研究始于20世纪50年代中期，开始引进
瑞士、英国等国的回弹仪和超声仪，并结合工程应用开展了许多研究工作。
20世纪60年代初既开始批量生产回弹仪，并研制成功了多种型号的超声检测仪，检测方法也取得了许多进展。
20世纪70年代以后，我国曾多次组织力量合作攻关，大大推进了结构混凝土非破损检测技术的研究和应用。
我国在这一领域中的研究工作起步较早、基础广泛、成果丰硕、应用普及率高，在常用的结构混凝土非破损检测技术方面研究和应用水平已处于国际领先地位，但在新的非破损检测技术的开拓方面却比较落后，有待进一步努力。
5、对混凝土非破损检测技术应用的展望
随着我国工程界对新技术、新材料的应用，对检测技术也提出了新的要求，如高强、高性能混凝土的应用，以及再生混凝土等新材料的应用对结构工程无损检测技术提出了新的要求。
计算机、互联网技术将与新一代检测仪器和检测技术紧密结合。
伴随着电子技术的不断进步，仪器处理能力得到提高，模糊聚类分析、神经网络甚至人工智能等先进的数据处理手段将得到更广泛的应用，使其能进行快速的、大量信息的处理，使检测结果更加可靠、检测水平不断提高。
参考文献：
[1]吴慧敏结构混凝土现场检测新技术湖南大学出版社
[2]国家建筑工程质量监督检验中心混凝土无损检测技术中国建材工业出版社
[3]李为杜混凝土无损检测技术同济大学出版社
[4]宋双阳混凝土强度非破损检测技术研究天津大学硕士学位论文
[5]王庆曌、缪飞混凝土结构的无损检测中华民居2014年4月
高层框架自振周期的实测与模拟分析实验方案
本实验可以采用激振法实验。
实验原理是采用不同的激振方式，通过预先布设的传感器，经过放大及记录仪采集到结构加速度响应曲线，对响应曲线进行频谱分析得到结构的实测的自振周期T。
验证分析模型的有效性，通过扩大参数分析得到不同层数的简化计算方法。
试验模型见下图。
层高450mm跨度1125mm，柱截面80*80*3，混凝土板150*650*1500。
实验的步骤为：
1、激振器的布置与安装
激振器的位置应布置在质量中心处，且应尽量把激振器放在所测结构的顶部，以得到较大的振幅。
测量的是结构的平动，因此N阶频率应布置N个测点。
且要求自下而上等间隔安放。
2、获得共振曲线
开启开启激振器后，振动的频率可以从安装在激振器马达上的测速仪读出，振幅由安装在建筑物上的测振仪器记录曲线给出。
该结构为多自由度体系，利用该原理，可以对应每一阶振型出现多个峰值。
3.动力特性参数的确定
（1）自振周期。
由共振曲线上可以求得对应于峰点的共振频率ω。
考虑到该结构体系为小阻尼体系，忽略阻尼作用，认为结构的自振频率与激振器的频率相等。
则有自振周期：
T=2π/ω
（2）用半功率点法求阻尼比
首先确定峰值点对应的共振频率ω，然后在最大振幅A的1/√2高度引平行于横坐标的截线并与共振曲线相交于两点，得到该两点的横坐标，分别为ω1和ω2，于是阻尼比可按下式求出：
ξ=（ω2-ω1）/2ω0=Δω/2ω0
（3）振型。
当激振器使结构发生共振时，同时记录下结构各部位的曲线，通过比较各点的振幅和相位，即可得出该频率的振型图。
《土木工程检测技术》创新研修课程
试验报告
学院：
土木学院
专业：
土木工程
姓名：
童兴
学号：
1121430111
哈尔滨工业大学
结构与抗震实验中心
2014年9月19日
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