结构试验-无损检测与鉴定.ppt

,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,结构非破损检测与鉴定,任课老师：尹华伟 电 话湖南省结构损伤诊断重点实验室,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,混凝土结构非破损检测 钢结构检测 砌体结构非破损检测 结构现场荷载试验 结构可靠性鉴定,本章内容,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,一、概述 非破损检测技术-在不破坏结构构件的前提下，在结构构件原位对结构材料性能以及结构内部缺陷进行直接定量检测的技术。 有些检测方法以结构局部破损为前提，但这些局部破损对结构构件的受力性能影响很小，也将其归入非破损检测方法。,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,一、概述 不同结构类型的非破损检测方法不同，混凝土结构非破损检测包括混凝土强度与内部缺陷的检测，钢筋直径和混凝土保护层厚度检测，钢筋锈蚀检测等内容；砌体结构主要是砌体抗压强度检测；对于钢结构，主要是焊缝缺陷检测。,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,二、混凝土结构非破损检测 1 混凝土强度检测 回弹法 超声脉冲法 超声-回弹综合法 钻芯法 拔出法,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法 利用回弹仪检测混凝土结构构件中混凝土抗压强度的方法；混凝土的强度与其表面硬度有十分密切的关系。利用回弹仪测量弹击锤的回弹值，再利用回弹值与混凝土表面硬度（强度）的关系，就可以推断混凝土的强度。 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T 23-2011,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法 优点：简单、方便、快速 数显回弹仪，加快了回弹仪的数据处理过程，使用更加方便。 记录表格,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法 使用时应注意以下要点：,影响混凝土表面硬度的因素对回弹值会产生直接影响 弹击方向和构件尺寸的影响 弹击部位的影响 应用限制条件 测强曲线 回弹仪率定,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,应用限制条件 不宜采用回弹法测定龄期超过3年的老混凝土； 当混凝土强度超过C60级时，不能采用回弹法检测混凝土的强度； 对混凝土的成型工艺、潮湿状态等也有限制。,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,测区选择 测区面积：200mm200mm 1)每一结构或构件测区数不应少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m 且另一方向尺寸小于0.3m 的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个；,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,测区选择 2)相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m ，且不宜小于0.2m； 3)测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面。当不能满足这一要求时，可使回弹仪处于非水平方向检测混凝土浇筑侧面、表面或底面；,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,测区选择 4)测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件； 5)测区的面积不宜大于0.04m2；,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,测区选择 6)检测面应为混凝土表面,并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑； 7)对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,数据处理 每个测区内回弹16次，弹击点之间的距离不小于30mm，每一个弹击点只容许回弹一次；在16个回弹值中去掉3个最大值和3个最小值，取余下10个回弹值的平均值作为该测区的回弹值(注意：没有单位)。 测碳化深度：大于测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值 数据处理实例,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,数据处理 查表前 1 弹击角度修正 2 浇注面修正 查表后 “3 泵送混凝土修正” 注意：前、后不能混 次序不能变 1 2 “3”,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,数据处理 查表 1）依据：经1、2步修正的回弹值和碳化深度，查得各测区的混凝土强度换算； 2) 对换算值进行泵送混凝土修正得 ； 3）计算结构或构件的测区混凝土强度平均值 ；,测强曲线,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,数据处理 4）计算结构或构件的测区混凝土强度标准差 ；,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,数据处理 5）计算结构或构件混凝土强度推定值 ； 测区数大于10,测区数小于10,测区强度值出现小于10.0MPa值,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,回弹法,数据处理 5）计算结构或构件混凝土强度推定值 ； 测区数大于10,测区数小于10,测区强度值出现小于10.0MPa值,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声脉冲法,几个基本概念 超声波-振动频率高于20000Hz声波 声时-超声波在混凝土中传播的时间 声速-超声波在混凝土中传播的速度 首波-从发射探头发射的脉冲信号第一次达到接收探头的信号,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声脉冲法,基本原理 超声波在固体内传播速度v与固体材料性质之间的关系： E为材料的弹性模量，为材料的密度，为材料的泊松比,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声脉冲法,基本原理,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声脉冲法,特点 （1）检测过程无损于材料和结构构件的性能； （2）直接在结构物上进行检测并推定其实际的强度； （3）重复或复核检测方便，检测方法具有良好的重复性；,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声脉冲法,特点 （4）具有检测混凝土均匀性和内部缺陷的功能，可以将混凝土的强度评定和内部缺陷评定有机的结合； （5）在有些情况下，其他非破损检测方法无法获取混凝土的质量和强度信息，超声法有其特殊的适应性。如测量基桩混凝土或钢管混凝土。,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声脉冲法,混凝土强度大致判断的参考数据,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声回弹综合法,采用超声检测仪和回弹仪，在结构或构件混凝土的同一测区分别测量超声声时和回弹值，再利用已建立的测强公式，推算该测区混凝土强度的方法。 优点： 减少混凝土龄期和含水率的影响 内外结合，相互弥补各自不足，较全面的反映了混凝土的实际质量,粗骨料为碎石时,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,超声回弹综合法,超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程（CECS 02:2005）,粗骨料为卵石时,粗骨料为碎石时,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,钻芯法,利用钻芯机及配套机具，在混凝土结构构件上钻取芯样，通过芯样抗压强度直接推定结构的混凝土强度 优点： 无需混凝土立方体试块或测强曲线，具有直观、准确，代表性强 可同时检测混凝土内部缺陷,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,钻芯法,缺点： 对结构造成局部破损 芯样数目有限 钻芯及芯样加工需要专用的设备和较长的时间,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,拔出法,将安装在混凝土中的锚固件拔出，测定最大拔出力，根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的关系推定混凝土强度的方法 分类： 预埋拔出法 后装拔出法,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,拔出法,后装拔出法的操作过程： 钻孔 磨槽 安装锚固件 拔出试验,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,各种方法的比较,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,超声法检测混凝土内部缺陷 当混凝土内部存在缺陷或损伤时，在超声波传播路径上的缺陷将使超声波产生折射、反射和绕射，接收探头收到的信号出现声时延长，首波信号畸变，甚至首波信号难以辨认。 主要用途：用来检测裂缝深度和混凝土内部的孔洞和密实度,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,超声法检测混凝土内部缺陷 裂缝深度检测,平测,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,超声法检测混凝土内部缺陷 裂缝深度检测,斜测,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,超声法检测混凝土内部缺陷 裂缝深度检测,对测,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,超声法检测混凝土内部缺陷 内部缺陷检测 超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS 21:2000）,斜测,对测,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,雷达法检测混凝土内部缺陷和钢筋位置 钢筋混凝土雷达检测仪由以下几个部分组成： （1）微波信号源（微波信号发生器）； （2）传输线 （3）微波探头 （4）信号采集处理装置,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,雷达法检测混凝土内部缺陷和钢筋位置,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,雷达法检测混凝土内部缺陷和钢筋位置,NJJ85A手持式钢筋混凝土雷达仪及所测得的图像,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,2 混凝土内部质量检测,电磁法检测钢筋直径和混凝土保护层厚度 钢筋是一种电导体和磁导体，钢筋直径和保护层厚度检测仪大多利用电磁感应原理来获取混凝土内钢筋的信息 CM9型钢筋直径与保护层厚度检测仪,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,3 半电池法检测钢筋腐蚀,半电池法检测钢筋腐蚀,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 1 钢结构缺陷的主要来源 钢材中的有害元素（S、P） 加工误差 焊接工艺不正确 铆接工艺不正确 螺栓孔加工误差、螺栓材质等导致 防腐蚀处理不满足要求 设计不合理或设计错误,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 2 钢材强度检测 方法： 表面硬度法 仪器： 布氏硬度计,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 2 钢材强度检测,HB 钢材的布氏硬度 HS 标准试件的布氏硬度 dB 钢材的压痕直径 dS 标准试件上的压痕直径 f 钢材的抗拉强度,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 3 超声法检测钢材和焊缝缺陷,直探头,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 3 超声法检测钢材和焊缝缺陷,斜探头,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 3 磁粉探伤法检测钢材与焊缝缺陷,基本原理：利用外加磁场将钢构件磁化，再将磁粉喷涂于构件表面，被磁化的构件可以显示出磁场的磁力线。如果磁化区域不存在缺陷，各部位的磁特性基本一致，磁粉显示的磁力线均匀分布。如果构件存在裂纹、气孔或非金属夹杂等缺陷，由于它们会在构件上造成气隙或不导磁的间隙，其磁导率远小于无缺陷部位的磁导率，使得缺陷部位的磁阻增加，磁力线路径受到隔阻，在构件表面形成漏磁场。,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 3 磁粉探伤法检测钢材与焊缝缺陷,基本原理：撒在构件表面的磁粉集中吸附在有漏磁场的部位，形成显示缺陷形状的磁痕，利用这一现象可以直接观察到材料的内部缺陷。 有干法和湿法两种,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,三、钢结构检测 3 焊缝的X射线探伤,X射线穿透金属时发生衰减，一般有缺陷部位的衰减较小，在冲洗后的胶片上颜色较深，无缺陷部位的衰减较大，胶片上的颜色较浅。焊接质量问题如裂纹、气孔、夹渣、未焊透等，都可以在冲洗后的胶片上识别。,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测 1 裂缝形成原因,1）温度应力作用 2）基础不均匀沉降 3）因墙体承载能力不足而出现裂缝,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测 2 砌体结构非破损检测的内容,砂浆、块体和砌体强度 砌体的组砌方式 灰缝厚度 砂浆饱满度 截面尺寸 主要承重构件的垂直度 裂缝分布特征,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测 3 现场直接检测砌体强度的微破损方法,原位轴压法 扁顶法 原位单剪法 原位单砖双剪法 推出法,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,原位轴压法,1手动油泵 2 压力表 3 高压油管 4 扁式千斤顶 5 拉杆 6 反力板 7 螺母 8 槽间砌体 9 砂垫层,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,原位轴压法,两条水平槽孔之间的墙体的抗压强度,按下式进行换算，得到相应的标准砌体抗压强度,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,扁顶法,1变形测量脚标 2扁式液压千斤顶 3 三通接头 4 压力表 5 溢流阀 6 手动油泵,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,扁顶法 测工作应力 标水平槽位置 在水平槽的上下方粘贴两对用于变形测量的脚标 量测并记录上下脚标之间的距离 开凿水平槽 在开凿好的水平槽内放入扁顶 记录脚标距离的变化量 用扁顶对砌体施加压力，使脚标距离回到开槽前的数值 换算出砌体在开槽前的应力状态,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,扁顶法 测弹性模量与抗压强度 完成工作应力 开凿第二条水平槽 在第二条水平槽内安装扁顶 同时对两个扁顶施加压力 测量脚标之间的距离变化 推定砌体的弹性模量 随着扁顶压力增加，受压墙体开裂直至破坏，根据破坏时扁顶的压力，可以推定砌体的抗压强度,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,扁顶法 测弹性模量与抗压强度 根据实测的砌体应力应变关系推定砌体弹性模量时，应将计算结果乘以0.85的换算系数。 槽间砌体抗压强度按下式换算为标准砌体抗压强度：,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,原位单剪法 对象：窗洞口或其他洞口下墙体,通缝抗剪强度,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,原位单砖双剪法,1-剪切试件 2-剪切仪主机 3-掏空的竖缝,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,原位单砖双剪法 只需要用两块砖进行试验:一块砖的位置用来安装剪切仪；另一块砖用作为剪切试件，该砖的上下两条水平灰缝为剪切破坏面,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,推出法,1-被推出丁砖 2-支架 3-前梁 4-后梁 5-传感器 6-垫片 7-调平螺丝 8-传力螺杆 9-推出力峰值测定仪,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,推出法 将240mm厚的砖墙中的丁砖推出，通过测定单块丁砖推出力与砂浆饱满度来推断砌体砂浆的抗压强度 f2i第i个测区的砂浆强度平均值（MPa） Ni 第i个测区的推出力平均值（kN） 4i 推出法的砂浆强度饱满度修正系数 Bi 第i个测区的砂浆饱满度平均值,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,其他方法 回弹法 贯入法 筒压法 砂浆片剪切法 点荷法和射钉法,结 构 测 试,结构非破损检测与鉴定,四、砌体结构检测,回弹法 检测时，每个测