無損檢測(cè)技術(shù)93710

1、 無損檢測(cè)技術(shù)無損檢測(cè)技術(shù)主要用于生產(chǎn)檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，而且是個(gè)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(cè)混凝土的強(qiáng)度，由監(jiān)理員直接檢測(cè)鋼筋的配置等等。但是在有些情況下，也需要做一些檢測(cè)，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(cè)技術(shù)；2混凝土內(nèi)部缺陷檢測(cè)技術(shù)；3砌體強(qiáng)度的無損及局部破損檢測(cè)技術(shù)。這一講我們介紹其中的部分內(nèi)容。 一、超聲波檢測(cè)技術(shù)（一）超聲波檢測(cè)基本原理因?yàn)橛贸暡z測(cè)，實(shí)際上，主要是測(cè)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

2、夠傳播，當(dāng)然介質(zhì)不同，它的傳播速度也不同。超聲波的檢測(cè)技術(shù)，就是基于測(cè)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(cè)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。 教材圖41。下面看這張圖，比如說這個(gè)是試件，我們就要測(cè)量超聲波在這試件中傳播的速度，那當(dāng)然要測(cè)量傳播速度，首先要測(cè)量一下試件的長(zhǎng)度，然后再量取一下超聲波從進(jìn)入這個(gè)試件，到從試件出來所經(jīng)過的時(shí)間，當(dāng)然就可以算出它的速度，左邊這個(gè)叫發(fā)射探測(cè)器，它在這可以發(fā)出超聲波，右面這個(gè)叫接收探測(cè)器，它可以接收超聲波，左邊這個(gè)是把一個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波信號(hào)，它用的原理也是壓電晶體。

3、和上一節(jié)介紹的壓電晶體加速度計(jì)的原理類似，不過它的作用剛好相反。上面的壓電晶體加速度計(jì)是通過振動(dòng)產(chǎn)生電，這里是通過電產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，就是通過給它一個(gè)電的脈沖信號(hào)，那么它就可以產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，這個(gè)機(jī)械振動(dòng)實(shí)際上就產(chǎn)生超聲波了，經(jīng)過試件的傳播，在右邊接收探測(cè)器里，它把振動(dòng)再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這就和類似于加速度計(jì)一樣。整個(gè)儀器的構(gòu)成就是這樣，它有一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，這個(gè)信號(hào)發(fā)生器，就是隔一定時(shí)間發(fā)出一個(gè)電脈沖，它這個(gè)時(shí)間間隔，取決于你試件的長(zhǎng)度，就是說，假如你的試件比較長(zhǎng)，當(dāng)然它傳播時(shí)間也比較長(zhǎng)，那么它時(shí)間間隔，你可以調(diào)的比較長(zhǎng)一點(diǎn)；如果試件短，那么你調(diào)的時(shí)間間隔可以短一點(diǎn)，隔一段時(shí)間發(fā)生一個(gè)脈沖，在這個(gè)電脈沖

4、的作用下，就產(chǎn)生一個(gè)超聲波，然后在試件中就傳播，最后由右邊這個(gè)接收探測(cè)器接收到了，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然后經(jīng)過放大器放大，通過一個(gè)示波器來顯示。它從零點(diǎn)開始，如果沒有超聲波的接收回來，那么它熒光屏顯示的就像刻度尺一樣，它有個(gè)時(shí)間間隔，這樣就容易讀取時(shí)間。當(dāng)接收到一個(gè)超聲波，就顯示出來，可以在熒光屏上讀數(shù)。這就是接收測(cè)量超聲波在混凝土中傳播速度的最基本的原理。 通過測(cè)量超聲波在混凝土中的傳播速度，利用這個(gè)辦法就能測(cè)量混凝土的一些性質(zhì)。比如，可以測(cè)量混凝土的強(qiáng)度、可以測(cè)量混凝土當(dāng)中有沒有缺陷。混凝土強(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(cè)量混凝土當(dāng)中的缺陷，比如混凝土當(dāng)中

5、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(cè)1檢測(cè)原理超聲波在混凝土當(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(cè)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(gè)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(cè)強(qiáng)曲線，是提高檢測(cè)混凝土強(qiáng)度可靠性的關(guān)鍵。 （1）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(duì)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)

6、際上不是很明顯。因?yàn)閺椥阅Ａ繉?duì)于強(qiáng)度來講，不是特別敏感的一個(gè)因素，所以通過彈性模量的辦法，來推測(cè)混凝土強(qiáng)度，實(shí)際它的精度就不會(huì)很高。同樣的，超聲波在混凝土當(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(cè)混凝土強(qiáng)度，雖然能夠檢測(cè)出來，但是它的可靠性和準(zhǔn)確度都不是很高的，而且這個(gè)關(guān)系不能通過理論計(jì)算來得到，只能通過實(shí)際統(tǒng)計(jì)。事先要做許多混凝土的試塊用試驗(yàn)機(jī)測(cè)出它的強(qiáng)度，同時(shí)，再測(cè)它的傳播速度，建立出來一個(gè)相對(duì)關(guān)系的曲線，把這個(gè)關(guān)系曲線，叫做測(cè)強(qiáng)曲線。有了測(cè)強(qiáng)曲線，我們就可以測(cè)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

7、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(duì)強(qiáng)度也不很敏感，所以用超聲波測(cè)量混凝土的強(qiáng)度，它的強(qiáng)度檢測(cè)的離散性就是較大，就只能是一種強(qiáng)度檢測(cè)的輔助手段。 二、回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度用回彈法檢測(cè)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(cè)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(huì)體會(huì)到，如果你用一個(gè)球和一個(gè)物體碰撞，如果這個(gè)物體彈性好，那么這個(gè)球回彈的距離就會(huì)大，假如這個(gè)物體彈性不好，那么它的回彈就會(huì)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

8、在沙子里拍，你可能就拍不起來了?；貜梼x的原理，也是這么個(gè)原理。 （一）回彈儀的原理1回彈儀的構(gòu)造教材圖412?？磮D它的構(gòu)造。外面是它的外殼。里面是由這么幾部分組成：標(biāo)號(hào)2是彈擊桿，它和混凝土試件直接接觸。標(biāo)號(hào)5是撞擊錘，通過拉力彈簧4可以把它拉開，靠這個(gè)錘的質(zhì)量撞彈擊桿，相當(dāng)于彈性碰撞。根據(jù)撞擊錘回彈的距離來反應(yīng)混凝土的強(qiáng)度。彈擊桿的作用，就相當(dāng)于打樁需要做一個(gè)樁墊一樣，你不能用樁錘直接打混凝土樁頭，那就把混凝土局部破壞了，所以它中間要有個(gè)樁墊，實(shí)際彈擊桿就起樁墊的作用。我們?cè)趶棑艋炷恋臅r(shí)候，它的方向可以是水平的彈擊，也可以是垂直向下彈擊，也可以向上彈擊，為了保證錘能夠正確的移動(dòng)，因此它這里

9、一定要有一個(gè)導(dǎo)向桿14，這個(gè)導(dǎo)向桿和后面導(dǎo)向法蘭盤是做成一體的。2回彈儀的工作原理教材圖413的位置實(shí)際上是放在儀器盒里保管的位置。它工作的時(shí)候，要想彈擊，這個(gè)步驟就是這樣的：先把這個(gè)彈擊桿往里按一下，這個(gè)桿就出來了。那么，按一下起什么作用呢?就是這個(gè)彈簧銷9，本來是把這個(gè)導(dǎo)向桿擋到后面的，當(dāng)你推了彈擊桿一下以后，就有彈簧把彈簧銷9給彈了出來。所以，這個(gè)導(dǎo)向桿就在它后面壓力彈簧11的作用下向前推，使掛鉤10和重錘5突然勾起來了。要想彈擊，就把這個(gè)導(dǎo)向桿再往里壓。再推這個(gè)導(dǎo)向桿14的時(shí)候，這個(gè)導(dǎo)向桿的鉤已經(jīng)與重錘掛上了，它拉著重錘向后移動(dòng)，所以前邊這個(gè)拉伸彈簧4也就拉長(zhǎng)了，一直拉到最后，當(dāng)你再一

10、用力的時(shí)候，掛鉤就在頂桿的作用下，這個(gè)頂桿是固定在回彈儀殼上的，頂桿作用下，鉤就自動(dòng)脫勾了。因?yàn)檫@一頂，鉤向外一轉(zhuǎn)，那么就自動(dòng)脫勾了，這重錘就在拉伸彈簧作用下，錘擊沖擊桿，就打在混凝土上。然后，這個(gè)重錘向后回彈，就帶動(dòng)指針6一起回彈，帶著指針向后移動(dòng)，當(dāng)它回彈的時(shí)候，你要立即把彈簧銷按進(jìn)去，使導(dǎo)向桿不能再向前走了，那么指針就停留在這個(gè)位置上，你就可以拿起來讀數(shù)了。 回彈儀的工作過程就是這樣：首先輕壓，使彈擊桿2彈出，然后對(duì)準(zhǔn)混凝土表面，用力壓緊，接著按住按鈕9，這時(shí)候指針就不會(huì)回去，就會(huì)固定在這個(gè)位置，就可以仔細(xì)的讀刻度了。 回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，它的原理要簡(jiǎn)化一下就是這樣：彈擊桿2頂在混凝土

11、上，當(dāng)把重錘拉向后的時(shí)候，它就拉開一個(gè)距離，假如說這個(gè)距離就叫H，當(dāng)然這個(gè)拉伸彈簧也拉長(zhǎng)了，見教材圖413（a）；當(dāng)后面的掛鉤自動(dòng)脫勾的時(shí)候，當(dāng)然重錘就打擊到彈擊桿，同時(shí)就彈回一定距離，就像教材圖413（b），它彈回的距離是Y。我們就把Y和H的比值，再乘上100，就叫做回彈值。因?yàn)槭荵比H乘100，實(shí)際是什么意思呢，就是當(dāng)你假設(shè)，拉開距離是H，如果回彈值也是H的話，就是1比1乘100，那么就是100，回彈值就是100，也就是說它的回彈值和你拉伸長(zhǎng)度一樣的時(shí)候，回彈值就叫100。假如說其中不一樣，這個(gè)比值是多少，比如說拉了一半，百分之五十，那么回彈值就稱作50。因?yàn)檫@個(gè)回彈值，當(dāng)然就反應(yīng)混凝土的

12、彈性了，混凝土彈性越好，它的回彈值也就越大。（二）回彈法的測(cè)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(gè)關(guān)系不是很簡(jiǎn)單的，比如說我建立一個(gè)理論公式來得到，它也必須通過實(shí)驗(yàn)得到，而且對(duì)于不同的混凝土要有不同的關(guān)系。同樣把這個(gè)關(guān)系也稱做測(cè)強(qiáng)曲線。要想用回彈儀來測(cè)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(shí)候，還有一個(gè)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

13、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(shí)間，這些鈣離子還會(huì)被碳化，還會(huì)繼續(xù)變成碳酸鈣。碳酸鈣實(shí)際比較硬，所以經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間存放混凝土，它的表面會(huì)形成比較硬的表面層，把表面層的厚度稱為碳化深度。這個(gè)比較硬的表面層對(duì)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(huì)增加。因此在做混凝土的測(cè)強(qiáng)曲線的時(shí)候，就要考慮碳化深度的影響。因?yàn)闇y(cè)混凝土的測(cè)強(qiáng)曲線是一個(gè)勞動(dòng)量很大的工作，所以它的曲線的范圍，就是統(tǒng)計(jì)的范圍是有所不同的。 1統(tǒng)一的測(cè)強(qiáng)曲線所謂統(tǒng)一的測(cè)強(qiáng)曲線，就是在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)某些混凝土做些統(tǒng)計(jì)，來測(cè)得測(cè)強(qiáng)曲線。這個(gè)測(cè)強(qiáng)曲線，當(dāng)

14、然它實(shí)用范圍比較廣，但是由于它實(shí)用范圍廣，統(tǒng)計(jì)的混凝土的品種多，所以它的離散性也比較大。統(tǒng)一的測(cè)強(qiáng)曲線的強(qiáng)度包含兩個(gè)因素：一個(gè)就是混凝土的回彈值，還有一個(gè)因素就是碳化深度H，這個(gè)H是測(cè)區(qū)混凝土的平均碳化深度，W是測(cè)區(qū)混凝土的平均回彈值，F(xiàn)n叫做測(cè)區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度，為什么在這里都寫個(gè)測(cè)區(qū)呢？就是做回彈的時(shí)候，不能測(cè)一個(gè)點(diǎn)，總得在它附近一個(gè)范圍內(nèi)來測(cè)量多個(gè)點(diǎn)的混凝土回彈值，用多個(gè)點(diǎn)的混凝土的回彈值，這個(gè)平均值才能代表比較正確的屬性。因?yàn)榛炷劣泄橇?，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(gè)區(qū)域內(nèi)的平均值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)處理，最后就變成一個(gè)公式，假如說你畫在圖上當(dāng)然

15、就是一個(gè)曲線，你要把它列出個(gè)表，就是一個(gè)表格。 全國(guó)統(tǒng)一的測(cè)強(qiáng)曲線在規(guī)范可以查到。因?yàn)樗y(tǒng)計(jì)面很廣，所以它測(cè)出來的離散性就是比較大。在做混凝土回彈儀檢測(cè)規(guī)程的時(shí)候，就希望各個(gè)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(cè)強(qiáng)曲線地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線，就是由各個(gè)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(cè)強(qiáng)曲線。那么這樣做出來測(cè)強(qiáng)曲線，它的檢測(cè)精度肯定要高于統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線。3專用測(cè)強(qiáng)曲線專用測(cè)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(cè)強(qiáng)曲線。這種測(cè)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

16、更小，所以它測(cè)出來的強(qiáng)度離散性要比地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線小。做一個(gè)測(cè)強(qiáng)曲線，它所需要的勞動(dòng)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(cè)強(qiáng)曲線。上面兩種對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)方法，一個(gè)是用超聲波檢測(cè)，一個(gè)是用回彈儀檢測(cè)，這兩種方法雖然各自有各自的優(yōu)點(diǎn)，也都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是說離散性比較大。用超聲波檢測(cè)也能反應(yīng)混凝土整個(gè)的內(nèi)部情況。用回彈儀檢測(cè)，它更多的是反應(yīng)混凝土表面的彈性，因此為了使檢測(cè)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(cè)混凝土強(qiáng)度它是以回彈值以及超聲波速度共同來評(píng)價(jià)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)，

17、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(cè)，也需要做測(cè)強(qiáng)曲線。 它的測(cè)強(qiáng)曲線形式大家看字幕，它因?yàn)榘瑑蓚€(gè)因素，一個(gè)是回彈值，一個(gè)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(gè)系數(shù)，它等于有三個(gè)待定常數(shù)，一個(gè)A，一個(gè)B，一個(gè)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(cè)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(jì)大量的數(shù)據(jù)，最后得到經(jīng)驗(yàn)公式，那么你有了這個(gè)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(cè)方法因

18、為它都是間接的，它沒有直接的更準(zhǔn)確。 四、混凝土強(qiáng)度的局部破損檢測(cè)技術(shù) 上面那些方法，就是超聲波法，還是回彈法，還是超聲回彈綜合法對(duì)混凝土都沒有任何損壞，下面介紹這種方法對(duì)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(cè)定混凝土強(qiáng)度，它的辦法是第一步就要鉆取一個(gè)芯樣，它用專用鉆的設(shè)備來鉆取一個(gè)混凝土芯，這個(gè)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(gè)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(gè)圓形的試塊，在試驗(yàn)機(jī)再去

19、做它的抗壓強(qiáng)度，按照抗壓強(qiáng)度公式就可以計(jì)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(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)。 鉆芯法的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)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(shí)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(shí)候來抽檢混凝土質(zhì)量。 （二）拔出法測(cè)定混凝土強(qiáng)度 拔出法就是事先在混凝土埋上一個(gè)拉桿，或者是事后把混凝土鉆一個(gè)洞，加進(jìn)一個(gè)，固定上一個(gè)后裝的拉桿，然后用也是一個(gè)專門做拔出試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)，這是它的加載器。這個(gè)加載器等