第4章 結(jié)構(gòu)非破損

1、第4章 結(jié)構(gòu)非破損檢測與測定 無損檢測技術(shù)主要用于生產(chǎn)檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，而且是個輔助手段。在生產(chǎn)檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，主要還是靠預(yù)留試塊來檢測混凝土的強(qiáng)度，由監(jiān)理員直接檢測鋼筋的配置等等。但是在有些情況下，也需要做一些檢測，那么就是這一章主要介紹的內(nèi)容。 本章包括以下幾方面的內(nèi)容： 1混凝土強(qiáng)度的無損及局部破損檢測技術(shù)； 2混凝土內(nèi)部缺陷檢測技術(shù)； 3砌體強(qiáng)度的無損及局部破損檢測技術(shù)。一、回彈法檢測混凝土強(qiáng)度 用回彈法檢測混凝土強(qiáng)度主要是用回彈儀。它的基本原理也是利用彈性模量和強(qiáng)度之間的相關(guān)性，只不過它測量混凝土彈性模量的方法不同，它主要是利用彈性碰撞的辦法。大家在日常生活中也會體會到，如果你用一個球和一

2、個物體碰撞，如果這個物體彈性好，那么這個球回彈的距離就會大，假如這個物體彈性不好，那么它的回彈就會很小。與我們拍球一樣，假如說你在混凝土地上拍球，那么你可以拍的很高，如果你在沙子里拍，你可能就拍不起來了。回彈儀的原理，也是這么個原理。 （一）回彈儀的原理 1回彈儀的構(gòu)造 2回彈儀的工作原理 （二）回彈法的測強(qiáng)曲線 回彈值是和許多條件有關(guān)系的。比如說和混凝土的骨料，和沙漿的強(qiáng)度，和骨料的性質(zhì)，骨料的粒徑等等，都有關(guān)系，而且，還和混凝土的添加劑，施工的條件等等都有關(guān)系，它影響因素很多。當(dāng)然，主要的影響是混凝土的彈性模量的影響。雖然說回彈值和彈性模量是有關(guān)系，但是這個關(guān)系不是很簡單的，比如說我建立一

3、個理論公式來得到，它也必須通過實(shí)驗(yàn)得到，而且對于不同的混凝土要有不同的關(guān)系。同樣把這個關(guān)系也稱做測強(qiáng)曲線。 要想用回彈儀來測量混凝土的強(qiáng)度，也必須建立的回彈曲線，那么建立回彈曲線的時候，還有一個重要的影響因素，就是碳化深度。水泥漿里含有很多氫氧化鈣，它在凝固過程中一大部分都變成碳酸鈣，還有一部分殘留，所謂鈣離子還在混凝土里頭，但是經(jīng)過一段時間，這些鈣離子還會被碳化，還會繼續(xù)變成碳酸鈣。碳酸鈣實(shí)際比較硬，所以經(jīng)過長時間存放混凝土，它的表面會形成比較硬的表面層，把表面層的厚度稱為碳化深度。這個比較硬的表面層對回彈值有影響，混凝土的彈性模量沒有變化，僅僅由于它表面硬化了，所以它的回彈值會增加。因此在

4、做混凝土的測強(qiáng)曲線的時候，就要考慮碳化深度的影響。 1統(tǒng)一的測強(qiáng)曲線 所謂統(tǒng)一的測強(qiáng)曲線，就是在全國范圍內(nèi)對某些混凝土做些統(tǒng)計，來測得測強(qiáng)曲線。這個測強(qiáng)曲線，當(dāng)然它實(shí)用范圍比較廣，但是由于它實(shí)用范圍廣，統(tǒng)計的混凝土的品種多，所以它的離散性也比較大。統(tǒng)一的測強(qiáng)曲線的強(qiáng)度包含兩個因素：一個就是混凝土的回彈值，還有一個因素就是碳化深度H，這個H是測區(qū)混凝土的平均碳化深度，W是測區(qū)混凝土的平均回彈值，F(xiàn)n叫做測區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度。 為什么在這里都寫個測區(qū)呢？就是做回彈的時候，不能測一個點(diǎn)，總得在它附近一個范圍內(nèi)來測量多個點(diǎn)的混凝土回彈值，用多個點(diǎn)的混凝土的回彈值，這個平均值才能代表比較正確的屬性。因?yàn)?/p>

5、混凝土有骨料，有沙漿，那么有的地方骨料多，有的地方沙漿多，所以它回彈值就不同了。所以取它一個區(qū)域內(nèi)的平均值，經(jīng)過統(tǒng)計處理，最后就變成一個公式，假如說你畫在圖上當(dāng)然就是一個曲線，你要把它列出個表，就是一個表格。 全國統(tǒng)一的測強(qiáng)曲線在規(guī)范可以查到。因?yàn)樗y(tǒng)計面很廣，所以它測出來的離散性就是比較大。在做混凝土回彈儀檢測規(guī)程的時候，就希望各個地區(qū)，甚至一些大的工程，或者混凝土預(yù)制廠等等，能夠自己做一些曲線，那么它就要求有第二種曲線。 2地區(qū)測強(qiáng)曲線 地區(qū)測強(qiáng)曲線，就是由各個省、市、自治區(qū)來組織人來根據(jù)你的地區(qū)哪一類混凝土用的多，你可以做一些這樣的測強(qiáng)曲線。那么這樣做出來測強(qiáng)曲線，它的檢測精度肯定要高于

6、統(tǒng)一測強(qiáng)曲線。 3專用測強(qiáng)曲線 專用測強(qiáng)曲線就是由工程單位、構(gòu)建廠、或者商品混凝土廠為某一種混凝土特制的測強(qiáng)曲線。這種測強(qiáng)曲線，由于應(yīng)用范圍更小，混凝土品種及施工條件變化更小，所以它測出來的強(qiáng)度離散性要比地區(qū)測強(qiáng)曲線小。 做一個測強(qiáng)曲線，它所需要的勞動量、經(jīng)費(fèi)都是很多的，到目前為止，大概大部分地區(qū)可能還沒有這種曲線，所以還只用統(tǒng)一的測強(qiáng)曲線。 二、超聲波檢測技術(shù) （一）超聲波檢測基本原理 因?yàn)橛贸暡z測，實(shí)際上，主要是測量超聲波在混凝土當(dāng)中的傳播速度。 所謂超聲波，實(shí)際上是一種聲波，不過它的頻率比聲波高，人的耳朵聽不見，把這種聲波就叫超聲波。它在各種介質(zhì)中都能夠傳播，當(dāng)然介質(zhì)不同，它的傳播速

7、度也不同。超聲波的檢測技術(shù)，就是基于測量超聲波在混凝土當(dāng)中的傳播速度。所以它的關(guān)鍵就是，怎么樣用儀器來測量超聲波在混凝土中的傳播速度。至于儀器內(nèi)部的一些構(gòu)造，不做更多要求，重點(diǎn)是掌握它最基本的原理。 通過測量超聲波在混凝土中的傳播速度，利用這個辦法就能測量混凝土的一些性質(zhì)。比如，可以測量混凝土的強(qiáng)度、可以測量混凝土當(dāng)中有沒有缺陷?；炷翉?qiáng)度是通過彈性模量來反映的，因?yàn)榛炷翉椥阅Ａ扛撸膫鞑ニ俣纫簿涂?。測量混凝土當(dāng)中的缺陷，比如混凝土當(dāng)中有空洞，空洞中間是空氣，它就使超聲波的傳播速度大大降低，這樣我們可以通過速度的突然變化，可以把空洞的邊界找出來。 （二）混凝土強(qiáng)度檢測 1檢測原理 超聲波在

8、混凝土當(dāng)中的傳播速度與混凝土的彈性模量是相關(guān)的，而彈性模量又與強(qiáng)度相關(guān)，所以混凝土強(qiáng)度與超聲波在混凝土當(dāng)中的傳播速度相關(guān)。我們可以測量超聲波在混凝土當(dāng)中的傳播速度，來推算混凝土的強(qiáng)度。 當(dāng)然為了推算這個強(qiáng)度，就必須建立混凝土強(qiáng)度與超聲波在混凝土當(dāng)中傳播速度的關(guān)系曲線，稱為測強(qiáng)曲線，是提高檢測混凝土強(qiáng)度可靠性的關(guān)鍵。 彈性模量和混凝土強(qiáng)度的關(guān)系 彈性模量和混凝土強(qiáng)度是相關(guān)的。對混凝土強(qiáng)度變化范圍來講，比如說C10C50的混凝土，它的彈性模量變化實(shí)際上不是很明顯。因?yàn)閺椥阅Ａ繉τ趶?qiáng)度來講，不是特別敏感的一個因素，所以通過彈性模量的辦法，來推測混凝土強(qiáng)度，實(shí)際它的精度就不會很高。同樣的，超聲波在混凝

9、土當(dāng)中的傳播速度與彈性模量之間的關(guān)系受很多因素的影響，所以它的離散性也很大。 所以總的說來，用超聲波的速度來檢測混凝土強(qiáng)度，雖然能夠檢測出來，但是它的可靠性和準(zhǔn)確度都不是很高的，而且這個關(guān)系不能通過理論計算來得到，只能通過實(shí)際統(tǒng)計。事先要做許多混凝土的試塊用試驗(yàn)機(jī)測出它的強(qiáng)度，同時，再測它的傳播速度，建立出來一個相對關(guān)系的曲線，把這個關(guān)系曲線，叫做測強(qiáng)曲線。有了測強(qiáng)曲線，我們就可以測量超聲波在混凝土當(dāng)中的傳播速度，來推算混凝土的強(qiáng)度。 由于混凝土的不均勻性，影響超聲波在混凝土中傳播速度的因素是很多的，比如說，包括骨料的粒徑等等。而且彈性模量對強(qiáng)度也不很敏感，所以用超聲波測量混凝土的強(qiáng)度，它的強(qiáng)

10、度檢測的離散性就是較大，就只能是一種強(qiáng)度檢測的輔助手段。 上面兩種對混凝土強(qiáng)度的檢測方法，一個是用超聲波檢測，一個是用回彈儀檢測，這兩種方法雖然各自有各自的優(yōu)點(diǎn)，也都有一個共同的缺點(diǎn)，就是說離散性比較大。用超聲波檢測也能反應(yīng)混凝土整個的內(nèi)部情況。用回彈儀檢測，它更多的是反應(yīng)混凝土表面的彈性，因此為了使檢測更準(zhǔn)確，常常把兩者結(jié)合起來使用。 三、超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度 它是以回彈值以及超聲波速度共同來評價混凝土強(qiáng)度，所以它具有上面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，也就是說具有回彈法與超聲法的雙重優(yōu)點(diǎn)，即反應(yīng)了表面強(qiáng)度，也反應(yīng)了內(nèi)部強(qiáng)度。 同樣用這種方法來檢測，也需要做測強(qiáng)曲線。 它的測強(qiáng)曲線形式大家看字幕，它

11、因?yàn)榘瑑蓚€因素，一個是回彈值，一個是超聲波速度，它建立的公式就是V的B次方和W的C次方，然后前頭再加個系數(shù)，它等于有三個待定常數(shù)，一個A，一個B，一個C。那當(dāng)然要做這條曲線，那么你要做大量的實(shí)驗(yàn)，做大量的試塊。 那么你先檢測試塊當(dāng)中的超聲波傳播速度，然后再用回彈儀彈出它的回彈值，再用試驗(yàn)機(jī)壓出它的強(qiáng)度，這樣你統(tǒng)計大量的數(shù)據(jù)，最后得到經(jīng)驗(yàn)公式，那么你有了這個經(jīng)驗(yàn)公式，以后你就可以，根據(jù)回彈值和超聲波速度，來確定混凝土強(qiáng)度。這種方法當(dāng)然比上述兩種方法準(zhǔn)確。但從總的結(jié)果來講，這三種檢測方法因?yàn)樗际情g接的，它沒有直接的更準(zhǔn)確。 四、混凝土強(qiáng)度的局部破損檢測技術(shù) 上面那些方法，就是超聲波法，還是回彈

12、法，還是超聲回彈綜合法對混凝土都沒有任何損壞，下面介紹這種方法對混凝土還要產(chǎn)生局部的破壞。 （一）那么第一種方法叫做鉆心法測定混凝土強(qiáng)度，它的辦法是第一步就要鉆取一個芯樣，它用專用鉆的設(shè)備來鉆取一個混凝土芯，這個芯的直徑應(yīng)該是一百毫米或者是一百五十毫米，它的高為直徑的0.95到2.05倍。那么就是這么一個高度的芯樣出來。 然后當(dāng)然要把這芯樣做成試件，也就是把這芯樣的上下表面磨平，或者是你用抹平，一般的話，為了快是用沙漿把它抹平，或者用環(huán)氧沙漿把它抹平，那么做成一個圓形的試塊，在試驗(yàn)機(jī)再去做它的抗壓強(qiáng)度，按照抗壓強(qiáng)度公式就可以計算出它的抗壓強(qiáng)度。 那么鉆取混凝土芯，就是造成混凝土的局部破壞了，因

13、此把它叫局部破損檢驗(yàn)，但是它后面的檢驗(yàn)方法是直接壓取混凝土強(qiáng)度，所以它肯定是比較可靠的，它比前三種方法要可靠，可是它是局部破壞，當(dāng)然局部破壞以后，對混凝土構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)。 鉆芯法的優(yōu)點(diǎn)，一個它直觀可靠，與預(yù)留試塊相當(dāng)，因?yàn)樗侵苯訅夯炷翉?qiáng)度，同時還可以檢查混凝土內(nèi)部的質(zhì)量，它的缺點(diǎn)就是需要局部破壞，而且需要專用的鉆機(jī)來鉆取芯樣，所以它的應(yīng)用范圍，雖然它可靠，也受到一些限制，主要是特別需要的時候來抽檢混凝土質(zhì)量。（二）拔出法測定混凝土強(qiáng)度 拔出法就是事先在混凝土埋上一個拉桿，或者是事后把混凝土鉆一個洞，加進(jìn)一個，固定上一個后裝的拉桿，然后用也是一個專門做拔出試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)，這是它的加載器。這個加載

14、器等于是受拉的，這個油是從底下進(jìn)，推著活塞向后，那么就把這個拉桿向外拔出，最后混凝土破壞實(shí)際上是沿著45度，形成一個45度的錐，把這錐拔出，類似混凝土的沖切破壞一樣，所以它用混凝土的沖切強(qiáng)度來推算混凝土的抗壓強(qiáng)度。 拔出試驗(yàn)的時候，它的破壞形態(tài)必須是一個倒錐形的破壞形態(tài)，才能算為有效的數(shù)據(jù)。如果是其它破壞形式，比如說光是拔桿拔出，或其它形式，那就不能做為有效的數(shù)據(jù)來進(jìn)行處理。 那么由于這個拉桿的安裝方式不同，把拔出法分為兩種，一種就是先裝法，另一種是后裝法。 1先裝法 先裝法就是事先打混凝土的時候，就把拉桿裝到混凝土里，等到一定強(qiáng)度再開始做拔出試驗(yàn)。它的應(yīng)用范圍就是施工的時候用于確定混凝土的進(jìn)度和控制質(zhì)量。相當(dāng)于控制拆模，拔出來看看強(qiáng)度達(dá)到什么程度。 2后裝法 后裝法主要用來施工驗(yàn)收或者舊結(jié)構(gòu)的評估上。 舊的結(jié)構(gòu)當(dāng)然也沒有試塊，也不能事先埋拉桿，當(dāng)然就是可以后裝。就是先鉆個洞，然后把拉桿裝進(jìn)去。它的優(yōu)點(diǎn)就是直觀可靠，比鉆孔法