开题报告-混凝土强度回弹法检测方法研究.doc

毕业设计（论文）开题报告题目混凝土强度回弹法检测方法研究专 业 名 称 测控技术与仪器班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 填 表 日 期 2015 年 04 月 09 日一、选题的依据及意义百度百科中定义，建材是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。可分为结构材料、装饰材料和某些专用材料。结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等；装饰材料包括涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等；专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、保温、密封等。进入21世纪以来，随着社会经济和科学技术的高速发展，人们的生活水平和生活质量有了极大的提高，人们对建筑的要求也越来越高。从小的方面来说，建筑物的质量关系着建筑企业能否在竞争激烈的市场立足，从大的方面来说，建筑物的质量关系到人们的生命财产安全和社会的稳定与繁荣。虽然建筑物的质量在不断的提高，但是也不可避免地出现一些质量问题，带给国家和人们财产上的损失。混凝土是我国建筑工程中最主要的用量最大的建筑材料之一。它的质量直接关系到建筑结构的安全。由于钢筋混凝土内两种材料横向变形性能的差异，在外荷载作用下，二者界面将会产生紧箍力。混凝土处于三向受压状态，特征为等值侧压，且紧箍力是被动的变值。由于钢材性能比较稳定，因此对钢筋混凝土组合后承载力的分析主要取决于核心混凝土强度的合理取值。为保证结构的可靠性，必须进行混凝土的生产控制和合格性评定。它对保证混凝土工程质量，提高混凝土生产的质量管理水平，以及提高企业经济效益等都具有重大作用。混凝土强度评定时结构验收的需要，搅拌站进行混凝土强度评定主要用于生产水平的控制，通过标准差、强度平均值等参数，及时调整配合比，使混凝土配比在最合理的水平。由于混凝土通常是在工地进行配料、搅拌、成型、养护，所以每一个环节稍有不慎都将影响其质量，危及整个结构的安全。因此，加强混凝土质量的监控和检测，保证和提高混凝土质量是当今建筑工程中的重要课题。作为建筑工程施工过程中必不可少的材料，其经济性以及应用性都是其他很多材料不可比拟的。但是，目前有很多混凝土往往以次充好，其强度无法让人满意，尤其是一些国家重点建筑工程项目，对混凝土强度标准的要求非常高，所以对混凝土强度进行检测是必要的也是必须的。混凝土无损检测技术，是在不破坏结构构件的情况下，直接从结构物上测试或钻取芯样测试，推定混凝土强度及缺陷，它既适于工程施工过程中混凝土质量的监测，又适于工程竣工验收和建筑物使用期间混凝土质量的检定。混凝土整个测试技术体系由宏观性能测试技术、细观结构的观察和分析技术、微观结构的观察和分析技术等三部分组成。虽然无损检测技术在这三个层次的测试技术中都有用武之地，单作为工程应用，则主要用于结构安全的直接有关的宏观力学性能和宏观缺陷的测试方面。结构混凝土无损检测技术工程应用的主要目的有结构混凝土的强度、内部缺陷及其他性能检测。而结构混凝土的强度的检测需直接在结构物上运用无损检测的方法推定混凝土实际强度。二、国内外研究概况及发展趋势无损检测技术在混凝土施工质量控制和事故处理以及老建筑物鉴定等方面具有常规混凝土标准试块破坏试验所无法比拟的优点,它已经成为混凝土测试技术体系的分支，且属于建筑工程测试技术领域的重要研究方向。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，但在新的无损检测技术的开拓方面却比较落后，有待进一步努力。结构混凝土无损检测技术是多学科紧密结合的高技术产物。现代材料科学和应用物理学的发展为无损检测技术奠定了理论基础，现代电子技术和计算机科学的发展为无损检测技术提供了现代化的测试工具，同时现代土木工程中迅速发展的新设计、新材料以及新工艺又对无损检测技术不断地提出新的更高的要求起着积极的促进作用。所以它已然成为混凝土测试体系中的一个重要分支，是建筑工程测试技术现代化的重要发展方向。对于普通混凝土，一般采用三种非破损方法进行检测，分别为回弹法、超声法和超声回弹综合法。在一些特殊条件混凝土结构的强度检测技术一直采用部分破损法，但如何采用回弹仪和超声仪准确确定这类混凝土强度，是一个没解决的技术问题。用回弹仪和超声仪检测特殊条件下混凝土强度的一个最主要的研究任务就是建立特殊条件下混凝土专用测强曲线。对于长龄期混凝土的无损检测技术，在未发明新的无损检测方法时，超声回弹综合法是一种首选的快速测试技术。对于潮湿混凝土的无损检测技术，在未发明新的无损检测方法时，回弹法是一种首选的快速测试技术。对于粗骨粒混凝土的无损检测技术，在未发明新的无损检测方法时,超声回弹综合法配合钻取大直径芯样进行修正是一种首选的快速测试技术。1949年,加拿大的Leslide、Cheesman和英国的R.Jones、Gatfield首先把超声脉冲检测技术应用在结构混凝土的检测上，开创了超声检测新领域。超声波可以检测混凝土的动弹性模量、强度、厚度及缺陷等，其中超声波检测混凝土缺陷的方法在许多国家已经形成了较为成熟的标准。由于影响超声波检测混凝土强度精确性的因素很多，超声测强发展的要缓慢一些。随着超声测强应用范围的扩大和理论研究的不断深入,超声波检测混凝土强度的研究有了很大进展。我国在这一领域的研究工作开始于50年代中期，开始引进瑞士、英国、波兰等国家的回弹仪和超声仪，并结合工程应用开展了许多研究工作。60年代初即开始批量生产回弹仪，并成功研制了多种型号的超声检测仪，在检测方法方面也取得了许多进展。70年代以后，我国曾多次组织力量合作公关，大大推进了结构混凝土无损检测的研究和应用。现已使回弹法、超声回弹综合法、钻芯法、拔出法、超声缺陷检测法等主要无损检测技术的技术规范化。总的来说，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无损检测技术方面的研究和应用水平已处于国际领先地位，同时混凝土无损检测技术的发展时快时慢，但由于工程建设的实际需要，它始终具有生命力。近年来，混凝土强度的无损检测方面，并无新的方法出现或新的重大突破。研究工作主要集中在以下两点，一是原有方法的进一步完善，例如回弹法、超声法进行各种影响因素的分析研究，以便予以消除和修正；二是采用两种以上方法进行多参数的综合强度测定，即所谓的综合法。而在结构混凝土无损检测仪器的研究方面，随着测试方法和电子技术的发展，无损检测仪也发展带一个新的水平。目前国内外关于无损检测仪器的研究动向主要有仪器智能化、传感系统多样化等。三、研究内容及实验方案3.1 研究内容混凝土的强度是指混凝土受力达到破坏极限时是应力值，因此，要准确测量混凝土的强度，必须把混凝土试件或构件加载至破坏极限，取得实验值后试件已破坏。而结构混凝土的无损检测方法，就是要在不破坏结构或构件的情况下取得破坏值，因此只能寻找一个或几个与混凝土强度具有相关性，而测试时又无损于混凝土受力功能的物理量作为混凝土强度的推算依据。所以无损检测方法所得的强度值，实际上是一个间接推算值，它和混凝土实际强度的吻合程度取决于该物理量与混凝土强度之间的相关性。为了寻找与混凝土强度密切相关而又不能在结构或构件上用无损方法直接测量的物理量，往往采用两种方法。一是归纳法，就是在大量试验的基础上，用回归分析的方法确定某物理量与强度之间的经验关系。这种方法的试验工作量大，常有一定的盲目性。而且由于试验条件和原材料等众多因素对试验结果的影响，所得的经验关系往往只局限于某种条件或某一地区适用，而没有广泛的适用性。另一种是演绎法，它是根据混凝土强度与某些物理量之间的理论联系进行逻辑推演，从理论上确定其间的相互关系，然后再适当的做试验验证。这种方法所得的结果往往是以基础科学的基本原理为理论依据，因而具有较好的普适性。但进行这种推演必须建立在理论指导的基础上。由于以往对强度与物理量的关系研究甚少，目前在上述两种方法中用的较多的仍然是前一种归纳法。下面介绍几种几种测定混凝土强度的方法。回弹法是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。由于测量在混凝土表面进行，所以应属于表面硬度法的一种。然而这种相关性受众多因素的影响，往往检测结果误差较大，需要在实际操作中注意检测仪器、检测方法以及回弹修正等方面的问题。而后根据每一测区的回弹平均值及碳化深度值，查阅由专用曲线，或地区曲线，或统一曲线编制的“测区混凝土强度换算表”，所查出的强度值即为该测区混凝土的强度，表中未列入的测区强度值可用内插法求得。超声波检测混凝土的强度基本的依据是超声波传播速度与混凝土的弹性性质的密切关系。超声波声速与固体介质的弹性模量之间的存在数学关系，在实际检测中，超声波声速又通过混凝土弹性模量与其力学强度的内在联系，与混凝土抗压强度建立相关关系来推定混凝土的强度。结构混凝土强度的综合法检测，就是采用两种或两种以上的单一方法或参数联合测试混凝土强度的方法。相比单一法测试，综合法误差小且拥有较宽的适用范围，因此在混凝土的质量控制与检测中的应用越来越多。一般来说，在合理选择各种单一方法组合的前提下，所采用的非破损测试方法越多，混凝土强度的测试精度也就越高。本课题主要是通过对混凝土强度进行测定，了解几种测定方法，主要采用回弹法，并对数据分析混凝土强度有初步了解。从以下几个方面进行研究：（1）查阅相关资料，进行理论研究（2）设计实验，并进行实验测定结果（3）多次重复实验，记录结果并通过数据分析的软件得到混凝土强度3.2 实验方案3.2.1准备（1） 资料准备，构件名称、数量及混凝土类型、强度等级等。（2） ZC3-A混凝土回弹仪，混凝土回弹仪是用一弹簧驱动弹击锤并通过弹击杆弹击混凝土表面所产生的瞬时弹性形变的恢复力，使弹击锤带动指针弹回并指示出弹回的距离。以回弹值（弹回的距离与冲击前弹击锤至弹击杆的距离之比，按百分比计算）作为混凝土抗压强度相关技术的指标之一，来推定混凝土的抗压强度。它是用于无损检测结构或构件混凝土强度的一种仪器。（3）回弹仪在检测前后，均应在钢砧上做率定试验，确保回弹仪检测数值的准确性及可靠性，并应符合回弹法检测混凝土抗压强度技术规程。3.2.2实验（1） 实验测量回弹值前，应用砂石将构件待测面表面的浮浆抹掉，并用毛刷清扫干净。（2） 检测时混凝土构件的测区，应符合以下要求：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，测区的面积不宜大于0.04。（3）测量回弹值时，回弹仪的轴线应该始终垂直于混凝土检测面，并缓慢施压、准确读数、快速复位，测点宜在测区范围内分布均匀，相邻两测点的间距一般不小于20mm，测点距离构件边缘或外露钢筋、铁件的距离一般不小于30mm，测点不应弹击在气孔和外露石子上，同一测点只允许弹击一次，每一测区应记取16个回弹值；每一侧点的回弹值读至1分度数。（4）回弹值测量完毕后，可选择不少于构件的30%的测区数在有代表的位置上测量碳化深度值。取其平均值作为该构件每测区的平均值，当已碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。3.2.2计算 在制定测强曲线时，需要测试大量试块回弹值和抗压强度值。当取得这些数据后要进行回归分析、回归方程检验和误差分析等，如果采用表格法计算是较为繁杂的，不仅工作量大，而且易出错，因此我们引入回弹仪数据分析软件。将实验所得数据输入回弹数据分析软件中的对应项，确认输入无误后获取最终混凝土强度值，并与相应的标准或验收规程进行比较，得出结论。四、 目标、主要特色及工作进度4.1目标（1）了解关于混凝土强度；（2）熟悉几种混凝土强度检测方法；（3）学习回弹数据分析软件的使用；（4）了解混凝土强度检测的实际意义。4.2主要特色采用HC回弹仪数据分析软件以及HT-225回弹仪数据分析软件对实验数据进行管理和分析。该软件对回弹数据按照国家规程单件处理或批量处理，同时我们还可定制自己的曲线。4.3课题工作进度（1）资料搜集、英文翻译、开题报告撰写 03.0904.10；（2）研究方案设计、论证及实施 04.1104.15；（3）仪器的选择及分析测试影响因素 04.1604.22；（4）制定检测方法、确定验收标准、试验数据的处理 04.2305.12；（5）编制一套混凝土检测的技术规范，到实地检测、验证 05.1305.20；（6）资料归档、毕业设计总结 05.2106.01；（7）撰写毕业论文与答辩 06.0206.26；五、参考文献1. GB/T57107-2010. 混凝土强度检验评定标准， 2010.2. GB/T50784-2013. 混凝土结构现场检测技术标准， 2013.3.GB50204-2002. 混凝土结构工程施工质量验收规范， 2002. 4.JGJ/T 23-2011. 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程， 2011. 5. 吴新璇. 混凝土无损检测技术手册M. 北京