第八章非破損檢測技術(shù)

第八章非破損檢測技術(shù)第一頁，共47頁。砌體結(jié)構(gòu)：（1）檢測砌體抗壓強(qiáng)度：扁頂法、原位軸壓法（2）檢測砌體工作應(yīng)力、彈性模量：扁頂法（3）檢測砌體抗剪強(qiáng)度：原位單剪法、原位單磚雙剪法（4）檢測砌筑砂漿強(qiáng)度：推出法、筒壓法、砂漿片剪切法、回彈法、點(diǎn)荷法和射釘法、貫入法。鋼結(jié)構(gòu)鋼材強(qiáng)度檢測：表面硬度計(jì)法；材料缺陷檢測：超聲法。8.2混凝土結(jié)構(gòu)的非破損檢測

第二頁，共47頁。8.2.1砼強(qiáng)度的非破損檢測一、回彈法（JGJ/T23-92）1948年瑞士斯密特（E．Schmidt）發(fā)明回彈儀。1.基本原理使用回彈儀的彈擊拉簧驅(qū)動(dòng)儀器內(nèi)的彈擊重錘，通過中心導(dǎo)桿，彈擊混凝土的表面，并測得重錘反彈的距離，以反彈距離與彈簧初始長度之比為回彈值R，由它與混凝土強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系來推定混凝土強(qiáng)度。第三頁，共47頁。2．回彈儀的構(gòu)造和率定構(gòu)造。率定：使用前應(yīng)在洛氏硬度HRC為60士2的鋼砧上，在室溫（20士5）度的條件下進(jìn)行率定。取連續(xù)彈擊三次的穩(wěn)定回彈值進(jìn)行平均，其值在80士2。第四頁，共47頁。3.回彈法檢測混凝土強(qiáng)度的影響因素回彈儀測試角度：非水平方向測試時(shí)，重力作用影響測試結(jié)果混凝土不同澆筑面：分層泌水現(xiàn)象影響砼局部強(qiáng)度。非側(cè)面齡期和碳化的影響：CO2=>氫氧化鈣=>碳酸鈣。養(yǎng)護(hù)方法和溫度：自然養(yǎng)護(hù)的回彈值高于標(biāo)準(zhǔn)的回彈值。盡可能采用干燥狀態(tài)的混凝土進(jìn)行測試，以減小濕度對回彈值的影響。4.回彈法的檢測技術(shù)和測區(qū)布置1）測區(qū)的選擇與布置選擇：主要受力部位、薄弱部位以及易產(chǎn)生缺陷的部位，測區(qū)表面應(yīng)清潔、平整、干燥、結(jié)實(shí)。布置：一個(gè)構(gòu)件不少于10個(gè)，大小200X200mm，16個(gè)測點(diǎn)/區(qū)，測區(qū)間距<2m。（長度小于3m，高度低于0.6m的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其測區(qū)數(shù)量可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于5個(gè)）第五頁，共47頁。2）回彈值測量回彈值量測時(shí)，回彈僅應(yīng)始終垂直于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測面，測點(diǎn)不應(yīng)在氣孔或外露石子上，共測16個(gè)值。3）碳化深度測量選擇不少于構(gòu)件的30％測區(qū)進(jìn)行。在直徑約為15mm并有一定深度的孔洞，滴入濃度為1％的酚酞酒精溶液，測試表面至不變色處的深度，即碳化深度。5.回彈值的數(shù)據(jù)處理1）回彈值的計(jì)算從該測區(qū)的16個(gè)測點(diǎn)的回彈值中分別剔除3個(gè)最大值和3個(gè)最小值，然后按余下的10個(gè)回彈值取平均值。2）修正值的計(jì)算非澆筑側(cè)面、非水平測試方向、碳化修正（dm<0.5mm時(shí)不修正）第六頁，共47頁。6.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算1）測區(qū)混凝土強(qiáng)度值的確定根據(jù)平均回彈值Rm及平均碳化深度dm，由《規(guī)程》附錄表E查得或當(dāng)?shù)貙Ｓ脺y強(qiáng)曲線查的。2）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度平均值和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算第七頁，共47頁。3）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值①單個(gè)構(gòu)件檢測時(shí)，以構(gòu)件最小測區(qū)強(qiáng)度值作為該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值：②批量檢測時(shí)，按下列兩式計(jì)算并取其中較大者為該批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值：對于批量檢測構(gòu)件，當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，按單個(gè)構(gòu)件檢測推定：

(1)平均值小于25MPa，且標(biāo)準(zhǔn)差＞4.5MPa；(2)平均值等于或大于25MPa，且標(biāo)準(zhǔn)差＞5.5MPa。第八頁，共47頁。二、超聲法1.原理混凝土的抗壓強(qiáng)度fcu與超聲波在混凝土中的傳播速度v之間的關(guān)系?；炷翉?qiáng)度愈高，相應(yīng)超聲波波速愈大。通過試驗(yàn)可建立混凝土強(qiáng)度與聲速的關(guān)系曲線或經(jīng)驗(yàn)公式。目前常用的相關(guān)關(guān)系表達(dá)式有冪函數(shù)方程:第九頁，共47頁。2.超聲法的檢測技術(shù)和測區(qū)選擇單個(gè)構(gòu)件檢測：不少于10個(gè)測區(qū)，測區(qū)面積為200X200mm。測區(qū)間距不大于2m。批量抽樣檢測：抽樣數(shù)應(yīng)不少于同批構(gòu)件的30％，且不少于4個(gè)，每個(gè)構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個(gè)。測試面應(yīng)清潔平整，無缺陷。第十頁，共47頁。3.強(qiáng)度推定當(dāng)在試件混凝土的澆筑頂面或底面測試時(shí)，聲速值應(yīng)乘以1.034修正。2）強(qiáng)度推定：由試驗(yàn)量測的經(jīng)修正后的聲速，按fcu—va曲線求得混凝土的強(qiáng)度換算值。第十一頁，共47頁。三、超聲回彈綜合法(CES02:88)超聲回彈綜合法實(shí)質(zhì)上就是超聲法和回彈法兩種單一測強(qiáng)方法的綜合測試，可以提高測量的精度。測量時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵照《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CES02:88)。每一測區(qū)的混凝土強(qiáng)度是根據(jù)該區(qū)實(shí)測的波速及回彈平均值，按事先建立的fcu—V—Rm關(guān)系曲線推定的。第十二頁，共47頁。測區(qū)測點(diǎn)：超聲的測點(diǎn)和回彈的測點(diǎn)布置在同一測試面上。宜先進(jìn)行回彈測試，然后進(jìn)行超聲測試。同時(shí)注意，只有同一個(gè)測區(qū)內(nèi)所測得的回彈值和聲速值才能作為推算該測區(qū)混凝土強(qiáng)度的綜合參數(shù)，不通測區(qū)的測量值不能混用。第十三頁，共47頁。四、鉆芯法(CES03：88）鉆芯法試驗(yàn)是使用專用的取芯鉆機(jī)，從被檢測的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上直接鉆取圓柱形的混凝土芯樣，并根據(jù)芯樣的抗壓試驗(yàn)由抗壓強(qiáng)度推定混凝土的立方抗壓強(qiáng)度。準(zhǔn)確性較高。1.取樣位置：鉆取芯樣應(yīng)在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力較小的部位和強(qiáng)度質(zhì)量具有代表性的部位。芯樣試件內(nèi)不應(yīng)含有鋼筋。如不能滿足，每個(gè)芯樣內(nèi)最多只允許含有二根直徑小于10mm的鋼筋，且鋼筋應(yīng)與芯樣軸線基本垂直。大小與數(shù)量：鉆芯數(shù)量不應(yīng)少于3個(gè)，小構(gòu)件可取2個(gè)。芯樣直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍，一般為100mm或150mm，芯樣高度為直徑的1～2倍。芯樣端面必須進(jìn)行加工磨平。也可用水泥砂漿或硫磺膠泥在專用補(bǔ)平裝置上補(bǔ)平。第十四頁，共47頁。2.芯樣抗壓試驗(yàn)和混凝土強(qiáng)度推定1）抗壓試驗(yàn)芯樣試件宜在與被檢測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土于濕度基本一致的條件下進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。芯樣試件的混凝土強(qiáng)度換算值為：第十五頁，共47頁。五、拔出法（CES69:94)1.原理用一金屬錨固件預(yù)埋入凝土內(nèi)（預(yù)裝發(fā)）或在構(gòu)件上鉆孔埋人一金屬錨固件（后裝法），然后測試錨固件從混凝土中被拔出時(shí)的拉力，并由此推算混凝土的抗壓強(qiáng)度。（與極限抗拔力F之間具有良好的線性關(guān)系）,抗拔強(qiáng)度fp(=ft)第十六頁，共47頁。2.后裝拔出法1）適用〉=10MPa砼試驗(yàn)裝置：小粒徑<40大粒徑<60第十七頁，共47頁。2）測點(diǎn)布置數(shù)量：單個(gè)構(gòu)件3點(diǎn)；批量抽檢30%但不少于10件，每個(gè)構(gòu)件3點(diǎn)。位置：成型側(cè)面，受力較大及薄弱部位，相鄰兩測點(diǎn)的間距不應(yīng)小于10h(h錨固件的錨固深度)測點(diǎn)應(yīng)避開接縫、蜂窩、麻面部位和混凝土表層的鋼筋、預(yù)埋件。3）強(qiáng)度推定：按已經(jīng)建立的拔出力與立方抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系曲線，由拔出力確定混凝土的抗壓強(qiáng)度。第十八頁，共47頁。8.2.2砼內(nèi)部缺陷的超聲法檢測技術(shù)一、內(nèi)部缺陷基本原理采用低頻超聲波檢測儀，測量超聲脈沖的縱波在結(jié)構(gòu)混凝土中的傳播速度，接收波形信號的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的相對變化，來判定混凝土的缺陷。超聲波通過缺陷會(huì)產(chǎn)生繞射、反射，繞射使傳播速度變小，聲時(shí)偏長；反射使能量顯著衰減，波幅和頻率明顯降低，接收波形平緩甚至發(fā)生畸變。據(jù)此，判斷和評定混凝土的缺陷和損傷情況。二、混凝土裂縫檢測1.淺裂縫檢測裂縫深度≤500mm時(shí)，采用平測法或斜測法進(jìn)行檢測（裂縫中不允許有積水或泥漿）。當(dāng)有主鋼筋穿過裂縫且與兩個(gè)換能器的連線大致平行時(shí)，布置測點(diǎn)應(yīng)使其連線與該鋼筋軸線至少相距1.5倍的裂縫預(yù)計(jì)深度，以減少量測誤差。第十九頁，共47頁。1）單面平測法裂縫所在部位只有一個(gè)表面可供超聲檢測時(shí)（如混凝土路面、飛機(jī)跑道、洞窟建筑和大體積結(jié)構(gòu)等）采用。發(fā)射換能器和接收換能器對稱地布置在裂縫的兩側(cè)，測得聲時(shí)。在完好位置T、R相距L時(shí)測得聲時(shí)。裂縫深度計(jì)算公式：L/2L/2第二十頁，共47頁。2）雙面斜測法鋼筋混凝土的梁、板、柱等構(gòu)件都有兩個(gè)相互平行的測試表面，可采用雙面斜測法進(jìn)行裂縫深度的檢測。將兩個(gè)換能器分別置于對應(yīng)測點(diǎn)1，2，3……的位置，讀取相應(yīng)的聲時(shí)值t、波幅值A(chǔ)頻率值f。由波幅和頻率的突變，可以判定裂縫的深度以及是否在平面方向貫通。第二十一頁，共47頁。2.深裂縫檢測深度在500mm以上的裂縫，常采用鉆孔法探測?？椎拈g距宜為2000mm，孔徑應(yīng)比換能器的直徑大5～10mm，孔深大于裂縫預(yù)計(jì)深度700mm，孔中粉末碎屑應(yīng)清理干凈。測試前測孔中灌注清水，每隔一定距離測讀一次聲時(shí)和波幅值。波幅達(dá)到最大并基本穩(wěn)定的對應(yīng)深度，便是裂縫深度。第二十二頁，共47頁。第二十三頁，共47頁。三、混凝土內(nèi)部空洞和缺陷的檢測基本原理：根據(jù)測點(diǎn)的聲時(shí)（或聲速）、波幅或頻率值的相對變化，確定異常測點(diǎn)的坐標(biāo)位置，從而判定缺陷的范圍。1.測試方法對測法：兩對測試面斜測法：一對測試面鉆孔法：測試距離較大第二十四頁，共47頁。對測法：具有兩對互相平行的測試面。在測區(qū)的兩對相互平行的測試面上，分別畫間距為200～300mm的網(wǎng)格，確定出測點(diǎn)的位置。第二十五頁，共47頁。斜測法：只有一對相互平行的測試面。在測區(qū)的兩個(gè)相互平行的測試面上，分別畫出交叉測試和兩組測點(diǎn)位置。第二十六頁，共47頁。鉆孔法：

測試距離較大。在測區(qū)的適當(dāng)部位鉆出平行于結(jié)構(gòu)側(cè)面的測試孔，直徑范圍為45～50mm，其深度視測試需要決定。第二十七頁，共47頁。混凝土內(nèi)部空洞尺寸估算：第二十八頁，共47頁。四、混凝土表層損傷檢測1.測試方法：表面平測法，每次移動(dòng)距離不大于100mm。第二十九頁，共47頁。2.數(shù)據(jù)處理繪時(shí)-距坐標(biāo)圖，坐標(biāo)圖上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為分界面，由此可求得超聲波在損傷混凝土與密實(shí)混凝土中的傳播速度。第三十頁，共47頁。第三十一頁，共47頁。8.2.3鋼筋位置和銹蝕的檢測一、電磁感應(yīng)法檢測鋼筋位置：適用于配筋稀疏與保護(hù)層不太大的鋼筋的檢測，鋼筋布置在同一平面或在不同平面內(nèi)距離較大時(shí)效果較好。原理：混凝土是帶弱磁性的材料，而結(jié)構(gòu)內(nèi)配置的。鋼筋是帶有強(qiáng)磁性的。鋼筋測試儀的探頭接觸結(jié)構(gòu)混凝土表面，探頭中的線圈通過交流電，線圈周圍就產(chǎn)生交流磁場。該磁場中由于有鋼筋存在，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓的變化值是鋼筋與探頭的距離和鋼筋直徑的函數(shù)。鋼筋愈靠近探頭、鋼筋直徑愈大時(shí)，感應(yīng)強(qiáng)度變化也愈大。第三十二頁，共47頁。第三十三頁，共47頁。二、鋼筋銹蝕檢測混凝土中鋼筋的銹蝕是一個(gè)電化學(xué)的過程。鋼筋因銹蝕而在表面有腐蝕電流存在，使電位發(fā)生變化。檢測時(shí)采用鋼筋銹蝕測量儀，用半電池電位法測量鋼筋表面與測量儀探頭之間的電位差，利用鋼筋銹蝕程度與測量電位間建立的一定關(guān)系，可以判斷鋼筋銹蝕的可能性及其銹蝕程度。試驗(yàn)證明：負(fù)電位數(shù)值愈高，鋼筋銹蝕程度愈嚴(yán)重。1．毫伏表2．銅棒電極3.硫酸銅飽和溶液4．多孔接頭5．混凝土中鋼筋第三十四頁，共47頁。8.3鋼材強(qiáng)度和焊縫缺陷的無損檢測一、鋼材強(qiáng)度測定方法表面硬度法：利用布氏硬度計(jì)來測定。由硬度計(jì)端部的鋼珠受壓時(shí)在鋼材表面和已知硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣上的凹痕育徑，測得鋼材的硬度，并由鋼材硬度與強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)換算得到鋼材的強(qiáng)度。第三十五頁，共47頁。第三十六頁，共47頁。二、超聲法檢測鋼材和焊縫缺陷超聲法檢測鋼材和焊縫缺陷，其工作原理與檢測混凝土內(nèi)部缺陷相同，試驗(yàn)時(shí)較多采用脈沖反射法，工作頻率為0.5—2MHz。超聲波遇到不同介面（構(gòu)件材料表面、內(nèi)部缺陷和構(gòu)件底面）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分反射。如材料完好，內(nèi)部無缺陷測時(shí)，顯示屏上只有起始脈沖（始波）和底脈沖（底波），不出現(xiàn)缺陷反射波（傷波）。反之會(huì)出現(xiàn)缺陷反射波。無缺陷波形有缺陷波形第三十七頁，共47頁。對于焊縫內(nèi)部缺陷檢測時(shí)，換能器常采用斜向探頭。用三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊經(jīng)比較法確定內(nèi)部缺陷的位置。當(dāng)在構(gòu)件焊縫內(nèi)探測到缺陷時(shí)，記錄下?lián)Q能器在構(gòu)件上的位置和缺陷反射波在顯示屏上的相對位置，然后將換能器移到三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊的斜邊上作相對移動(dòng)，使反射脈沖與構(gòu)件焊縫內(nèi)的缺陷脈沖重合。當(dāng)三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊的α角度與斜向換能器超聲波的折射角度相同時(shí)，量取換能器在三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊上的位置L，即可按下列公式確定缺陷的深度h。第三十八頁，共47頁。第三十九頁，共47頁。8.4砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的非破損檢測

8.4.1扁頂法檢測磚砌體抗壓強(qiáng)度1.扁頂法：指采用扁式液壓千斤頂在墻體上進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，檢測普通磚砌體的受壓工作應(yīng)力、彈性模量和抗壓強(qiáng)度。2.試驗(yàn)裝置：由扁式液壓千斤頂（扁頂）、手動(dòng)油泵等組成。試驗(yàn)時(shí)，將所檢墻體的水平灰縫處砂漿掏空，形成兩條水平空槽，然后把扁頂放入空槽內(nèi)，通過手動(dòng)液壓泵加壓，由壓力表的讀數(shù)測定施加壓力大小。3.檢測步驟首先在磚墻內(nèi)開鑿兩條間距7皮或8皮磚水平灰縫槽，并在槽內(nèi)裝入扁頂。然后，通過扁頂對兩槽之間的墻體加載試驗(yàn)，檢測砌體抗壓強(qiáng)度和彈性模量。第四十頁，共47頁。2507皮或8皮磚第四十一頁，共47頁。8.4.2原位單磚雙剪法測定磚砌體的抗剪強(qiáng)度采用專用的原位剪切儀，在墻體上對單塊順磚進(jìn)行剪切試驗(yàn)，檢測磚砌體沿通縫截面的抗剪強(qiáng)度。第四十二頁，共47頁。第四十三頁，共47頁。8.4.3砌體砂漿強(qiáng)度檢測一、回彈法1.采用專門的砂漿回彈儀檢測磚砌體內(nèi)的砌筑砂漿強(qiáng)度，基本原理同砼。本方法不適用于推定高溫、長期浸水、化學(xué)侵蝕和火災(zāi)情況下的砂漿抗壓強(qiáng)度。2.測位布置和檢測技術(shù)：①測試部位宜選在承重墻的可測面上，每個(gè)測位的面積宜大于0.3m2，測位數(shù)≥5個(gè)，每個(gè)測位內(nèi)均