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4 5现场混凝土质量检测 混凝土强度质量对于钢筋混凝土建筑物的结构安全性与耐久性非常重要 4 5 1混凝土抗压强度 预留试块检验 现场检测 实体上得到的混凝土强度值 更具有代表性 适用于缺乏试块检验条件 如老建筑物 的情况 超声波法钻芯法射钉法 水工混凝土试验规程 SL352一2006 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 JGJ T23一2001 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程 CECS02 2005 钻芯法检测混凝土强度技术规程 CECS03 2007 后装拔出法检测混凝土强度技术规程 CECS69 94 水工混凝土试验规程 DL T5150一2001 水运工程混凝土试验规程 JTJ270一98 现场检测常用方法 现场检测规范标准 回弹法超声回弹综合法拔出法 回弹法为表面硬度方法 是通过混凝土表面硬度与抗压强度之间的关系来测定混凝土抗压强度值的一种无损检测方法 一 回弹法 一 原理及适用范围 原理 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 1 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 JGJ T23一2001 回弹法主要用于已建和新建结构的混凝土强度检测 适用于抗压强度10 60MPa的砼 优点 技术成熟 操作简便 测试快速 对结构无损伤 检测费用低等 测量受结构表面状况影响 如混凝土不同浇筑面 潮湿面 老建筑物表面风化及碳化较深等 都会影响到测试结果 特点及适用范围 测定回弹值的仪器宜采用示值系统为指针直读式的混凝土回弹仪 回弹仪使用时的环境温度应为 4 40 回弹仪应按规定进行检定和保养 二 试验方法 试验仪器 根据标称动能分为中型和重型两种 根据砼结构 构件厚度或Dmax选用 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 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 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 检测技术 一般规定 测区 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 测区面积不宜大于0 04m2 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 对弹击时产生颤动的薄壁 小型构件应进行固定 测区 检测时 回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的混凝土检测面 缓慢施压准确读数 快速复位 测点宜在测区范围内均匀分布 相邻两测点的净距不宜小于20mm 测点距外露钢筋 预埋件的距离不宜小于30mm 测点不应在气孔或外露石子上 同一测点只应弹击一次 每一测点的回弹值读数估读至1 检测技术 回弹值测量 两个测面 一个测面 计算测区平均回弹值 应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值 余下的10个回弹值应按下式计算 回弹值计算 测区平均回弹值 精确至0 1 非水平方向检测混凝土浇筑侧面 水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面时 应进行修正 Rm Rmx Rax式中 Rmx 相应状态检测时测区的平均回弹值 精确至0 1Rax 相应状态检测时回弹值修正值 查表 当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土的浇筑侧面时 应先对回弹值进行角度修正 再对修正后的值进行浇筑面修正 回弹值修正 回弹值测量完毕后 应在有代表性的位置上测量碳化深度值 测点不应少于构件测区数的30 取其平均值为该构件每测区的碳化深度值 当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 检测技术 碳化深度值测量 碳化深度值测量 可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞 其深度应大于混凝土的碳化深度 采用浓度为1 的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处 当已碳化与未碳化界线清楚时 再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离 测量不应少于3次 取其平均值 每次读数精确至0 5mm 测量值小于0 4mm时 按无碳化处理 检测技术 碳化深度值测量 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 JGJ T23一2001 测强曲线 水工混凝土试验规程 SL352一20067 1 强度公式 推定混凝土强度 混凝土强度换算值可采用以下三类测强曲线计算 1统一测强曲线 由全国有代表性的材料 成型养护工艺配制的混凝土试件 通过试验所建立的曲线 2地区测强曲线 由本地区常用的材料 成型养护工艺配制的混凝土试件 通过试验所建立的曲线 3专用测强曲线 由与结构或构件混凝土相同的材料 成型养护工艺配制的混凝土试件 通过试验所建立的曲线 测强曲线 强度换算值 对有条件的地区和部门 应制定本地区的测强曲线或专用测强曲线 经上级主管部门组织审定和批准后实施 各检测单位应按专用测强曲线 地区测强曲线 统一测强曲线的次序选用测强曲线 当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时 可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正 试件或钻取芯样数量不应少于6个 钻取芯样时每个部位应钻取一个芯样 计算时 测区混凝土强度换算值应乘以修正系数 修正 式中 修正系数 精确到0 01 fcu i 第i个混凝土立方体试件 边长为150mm 的抗压强度值 精确到0 1MPa fcor i 第i个混凝土芯样试件的抗压强度值 精确到0 1MPa fccu i 对应于第i个试件或芯样部位回弹值和碳化深度值的混凝土强度换算值 n 试件数 或 通过混凝土试件建立强度与回弹值的关系 根据实测的试件抗压强度 回弹值 以最小二乘法计算出曲线的方程式 得到专用混凝土强度公式 混凝土强度公式 推定的混凝土强度 无专用混凝土强度公式时 当混凝土结构或构件碳化至一定深度时 需要将推定的混凝土强度进行修正 碳化深度修正值 结构或构件的测区混凝土强度平均值可根据各测区的混凝土强度换算值计算 混凝土强度的计算 mfccu 测区混凝土强度换算值的平均值 MPa 精确至0 1MPa fccu i 对应于第i个试件或芯样部位强度换算值 n 对于单个检测的构件 取一个构件的区数 批量检测的构件 取被抽检构件测区数之和 当测区数为10个及以上时 应计算强度标准差 MPa 精确至0 01MPa 结构或构件的混凝土强度推定值 fcu e1 当该结构或构件测区数少于10个时 3 当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时 2 当该结构或构件测区强度值中出现小于10 0MPa时 相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95 的结构或构件中的混凝土抗压强度值 对按批量检测的构件 当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时 则该批构件应全部按单个构件检测 1 当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时 2 当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa时 超声波波速与混凝土材料弹性模量相关 所以波速与混凝土强度有良好的相关关系 由现场实测超声波波速推求抗压强度关系 无损检测 二 超声波法 一 原理及适用范围 原理 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 3 根据各测点强度的离散性可以评价建筑物混凝土的均匀性 不适用于抗压强度在45MPa以上或在超声波传播方向上钢筋布置太密的混凝土 超声波波速受混凝土中粗骨料的品种 粒径 用量的影响很大 目前很少单纯采用超声波波速推算混凝土强度 而是与回弹法相结合 即超声回弹综合法 特点及适用范围 试验仪器非金属超声检测仪 换能器 耦合介质 二 试验方法 试验方法详见 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 3 超声波测定混凝土抗压强度和均匀性 回弹法主要反映的是混凝土表面质量情况 而超声波可以探测到混凝土的内部质量 超声回弹综合法正是利用两种方法的各自优点 弥补单一方法的不足 以提高检测精度 超声回弹综合法技术成熟 对结构无损伤 可反映混凝土内部质量情况 适合于有相对两个测试面结构的混凝土强度检测 三 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 CECS02 2005 单个构件检测 每个构件上的测区数不应少于10个 按批抽样检测 构件抽样数不少于同批构件的30 且不少于10件 每个构件测区数不少于10个 按批检测的构件 其混凝土强度等级 原材料与配合比 成型工艺 养护条件及龄期 构件种类 运行环境等需基本相同 小构件 对长度小于或等于2m的构件 其测区数量可适当减少 但不少于3个 一 现场测试 抽样 测区布置在构件混凝土浇筑方向的侧面 测区均匀分布 相邻两测区的间距不宜大于2m 测区避开钢筋密集区和预埋件 测区尺寸为200mm 200mm 测试面应清洁 平整 干燥 不应有接缝 饰面层 浮浆和油垢 并避开蜂窝 麻面部位 必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处 并擦净残留粉尘 一 现场测试 测区要求 结构或构件的每一测区 先进行回弹测试 后进行超声测试 如先进行超声波测量 则在测试面上涂抹的黄油会影响到回弹测试 非同一测区内的回弹值及超声声速值 在计算混凝土强度换算值时不能混用 一 现场测试 测试顺序 回弹测试 计算及角度与测试面的修正方法同回弹法 同一回弹测区在结构的两相对测试面对称布置 每一面的测区内布置8个回弹测点 两面共16个测点 超声回弹综合法的强度曲线是以声速 回弹作为主要参数 不考虑碳化深度的影响 一 现场测试 回弹值测量 测点 超声测点布置在回弹测试的同一测区内 在每个测区内的相对测试面上应各布置3个测点 且发射和接收换能器的轴线应在同一轴线上 测点处保证平整 使换能器能与混凝土接触良好 测点应避开与声传播方向平行的钢筋 避免声波沿钢筋传播 形成短路 声波耦合 超声测点上首先涂抹声波耦合剂 一般为黄油 测试时换能器将黄油挤出并贴紧混凝土面 使换能器与混凝土耦合良好 声时测读 测试的声时值精确至0 1 s 声速值精确至0 01km s 超声测距的测量误差不超出士1 一 现场测试 声速值测量 波速计算 v l tmtm t1 t2 t3 3v 测区声速值 km s l 超声测距 mm tm 测区平均声时值 s t1 t2 t3 分别为测区中3个测点的声时值 二 数据处理 声速值计算 回弹值的计算 修正同回弹法 关于零声时 超声仪上测读到的声时包括了两部分 一是声波通过混凝土的时间 二是声波通过仪器 包括导线 换能器等 的时间 在计算混凝土的波速时应该减去声波在混凝土以外的传播时间值 而得到的实际传播时间t0 t0值的标定 平面换能器t0值的标定可采用标准棒法或长短测距法 在精度要求不高的情况下 也可以采用直接相对法 零声时 波速值修正 当在混凝土浇灌的顶面与底面测试时 测区声速值应进行修正 va vva 修正后的测区声时值 km s 超声测试面修正系数 在混凝土浇灌顶面及底面测试时 1 034 在混凝土侧面测试时 1 二 数据处理 声速值计算 构件第i个测区的混凝土强度换算值fccu i 应根据规定的修正后的测区回弹值Rai及修正后的测区声速值vai 优先采用专用或地区测强曲线推定 当无该类测强曲线时 可按公式计算 1 粗骨料为卵石时fccu i 0 0056vai1 439Rai1 7692 粗骨料为碎石时fccu i 0 0162vai1 656Rai1 410 三 混凝土强度的推定 经过计算得到的混凝土测区强度值 还需要根据钻芯试验对其进行修正 钻芯数量不少于3个 钻芯位置应在回弹 超声测区上 三 混凝土强度的推定 修正 取芯法是一种半破损的混凝土强度检测方法 它通过在结构物上钻取芯样并在压力试验机测得被测结构的混凝土强度值 该方法结果准确 直观 但对结构有局部损坏 四 取芯法 钻芯法检测混凝土强度技术规程 CECS03 2007 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 7 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 7 试验步骤 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 7 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 7 试验结果处理 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 7 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 7 长径比不同的芯样抗压强度试验 测值大小只与芯样截面面积有关 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 7 射钉法是通过射钉仪以规定能量的火药将一特制钢钉 射钉 射入混凝土 当射钉长度和直径一定时 射钉外露长度与混凝土强度有着良好的相关性 通过试验建立两者关系曲线 推算辑凝土强度 射钉法是非破损检测方法 受表面状况影响因素小 方便灵活 检测速度快 费用低 在老建筑物及大体积混凝土的质量检测中应用较多 五 射钉法 水工混凝土试验规程 SL352一2006 7 2 拔出法通过在混凝土一定深度埋入一锚固件 由液压拔出仪向外拉拔锚固头 直至混凝土破坏后锚固件拔出 此时读出拔出仪上的拔出力 由混凝土抗拔力与强度之间的关系换算得到被检测结构的混凝土强度值 优点 拔出法试验的混凝土破坏机理与其力学性能有关 因而拔出力与混凝土抗压强度有着较好的相关性 锚固件埋入混凝土有一定的深度 所以试验受混凝土表面状况的影响较小 六 拔出法 后装拔出法检测混凝土强度技术规程 CECS69 94 4 5 2混凝土内部缺陷检测 水工混凝土试验规程 SL352 2006 7 6超声波检测混凝土内部缺陷 一 缺陷检测原理假设混凝土中有一处缺陷 用超声法检测时 由于正常混凝土是连续体 超声波在其中正常传播 当换能器正对着缺陷时 由于混凝土连续性中断 缺陷区与混凝土之间出现界面 空气与混凝土 在界面上超声波传播发生反射 散射与绕射 超声波用于混凝土缺陷评估的4个声学参数 声时 或波速 振幅 频率和波形将发生变化 二 超声波法声学参数的变化声时 波速 当超声波在传播路径上遇到缺陷时 超声波的传播有两种可能 一是直接穿过缺陷介质 缺陷介质可能是空气 水或夹杂杂质的非正常混凝土 这些介质的共同特点是声速低 二是超声波绕过缺陷与正常混凝土的界面传播 当超声波直接穿过缺陷 由于缺陷速度较混凝土低 在同样测距下传播时间要长 而绕过缺陷的传播路径比直线传播的路径长 上述两种情况测得的声时都将比正常部位长 在计算测点声速时 总是以换能器间的直线距离L作为传播距离 因此有缺陷处的计算声速就减小 波幅由于缺陷对声波的反射或吸收比正常混凝土大 所以当超声波通过缺陷后 衰减比正常混凝土大 即接收波的振幅将减少 根据接收波首波振幅的异常变化也可以发现缺陷的存在 振幅值虽然与混凝土质量有相关性 但也取决于测试距离和换能器的声学性能 仪器和换能器灵敏度 自振频率 频谱特性等 因此难以定出一种统一的指标 只能在同一仪器设备和测距情况下作相对比较用 主频 频谱 对接收波信号的频谱分析表明 不同质量的混凝土对超声波中高频分量的吸收 衰减不同 因此 当超声波通过不同质量的混凝土后 接收波的频谱也不同 有内部缺陷的混凝土 其接收波中高频分量相对减少而低频分量相对增大 接收波的主频率值下降 频率值也只能在同一仪器设备和测距情况下作相对比较用 波形当超声波通过混凝土内部缺陷时 由于混凝土的连续性已被破坏 使超声波的传播路径复杂化 直达波 绕射波等各类波相继到达接收换能器 它们各有不同的频率和相位 这些波的叠加有时会造成波形的崎变 目前 对波形的研究还不够 只能是半定性的参数 作为判断缺陷的参考 4 5 3碾压混凝土现场相对压实度检测 水工混凝土试验规程 SL352 2006 7 11现场碾压混凝土表观密度测定 碾压混凝土拌和物表观密度测定分试验表观密度测定和现场表观密度测定两种 试验表观密度测定试验按 水工混凝土试验规程 SL352 2006 6 2 碾压混凝土拌和物表观密度测定 进行 测得的两种表观密度主要用于计算相对压实度 相对压实度是评价碾压混凝土压实质量的参数 试验研究表明 碾压混凝土的压实表观密度必须压实到配合比设计理论容重的97 以上 碾压混凝土才具有结构设计强度 因此 水工碾压混凝土施工规范 DL T5112一2000 规定 对于建筑物的外部碾压混凝土 相对压实度不得小于98 对于内部碾压混凝土 相对压实度不得小于97 相对压实度 相对压实度 K Dc Dm 100 相对压实度 现场压实表观密度 理论表观密度 4 5 4碾压混凝土坝层间允许间隔时间的测定 水工混凝土试验规程 SL352 2006 7 10碾压混凝土仓面贯入阻力检测 碾压混凝土为薄层浇注 混凝土拌和出机后 经运送 摊铺到碾压结束形成层面 再浇筑上层碾压混凝土 每个浇筑升层碾压后的表面为层面 再浇筑碾压混凝土就是含层面碾压混凝土 研究表明 含层面碾压混凝土的性能均低于本体 时间愈长 性能愈差 存在层间铺筑允许间隔时间 层间外露时间 随着层间铺筑间隔时间增长 层面砂浆的贯入阻力增加 而轴拉强度 黏聚力和抗渗性则降低 从设计角度 可以提出一个允许降低下限 在此限以上 层面的各项性能是能够被大坝结构安全所接受的 以此下限作为层面质量控制标准 贯入阻力控制值 如何确定 通过贯入阻力控制值确定 经验统计法实际测定法 贯入阻力控制值的确定 统计样本取自工程试验资料统计数据 根据轴拉强度 历时关系曲线 层间黏聚力 历时关系曲线的统