非破损与半破损检测工作

1、非破损与半破损检测工作 第六章混凝土非破损检测第六章混凝土非破损检测 n混凝土非破损检测分类混凝土非破损检测分类： n1.1.混凝土强度混凝土强度检测 n非破损检测：表面压痕法、回弹法、超声脉冲法、回弹超声法、振动法、 射线法等。 n2.2.混凝土内部缺陷混凝土内部缺陷检测 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n一、回弹法检测混凝土强度一、回弹法检测混凝土强度 n（一）基本原理（一）基本原理 n1.回弹仪的构造原理见图6-1所示。 图6-1回弹仪构造 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n2.2.工作原

2、理工作原理 n如图6-2所示，一个标准质量的重锤，在标准弹簧力带 动下，冲击一个与混凝土表面接触的弹击杆，由于回 弹力的作用重锤又回跳一定距离，并带动滑动指针在 刻度上指出回弹值。可用下式表示： n式中：X弹击弹簧的初始拉伸长度； nl重锤回弹时弹簧的拉伸长度。 n混凝土的强度越高，表面硬度越大，值也越大，通过 事先建立的混凝土强度与回弹值关系曲线即可从回弹 值求得混凝土强度值。 n现行规程：回弹法检测混凝土抗压强度技术规程 JGJ/T23-2011。 弹击前弹击时弹击后 图6-2回弹原理示意图 %100 l x R X l 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检

3、测混凝土强度 n（二）测试技术（二）测试技术 n1.1.测区要求测区要求 n每一试样的测区数应不少于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； n相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离端部或施工缝边缘的距离不宜大于 0.5m，且不宜小于0.2m；测区的面积不宜大于0.04m2； n测区应选在使回弹仪处于水平方向水平方向检测混凝土浇筑侧面混凝土浇筑侧面；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； n检测面应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢

4、、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。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n2.2.回弹值测量回弹值测量 n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。 n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。每一测区应记取16个回弹值，每一测点的回弹值读数估读至1。 n3.3.碳化深度值测量碳化深度值测量 n(1)(1)测点数量测点数量 n回弹值测量

5、完毕后，在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点数不应少于构件 测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值。 n(2)(2)测量方法测量方法 n 可采用适当的工具在测区表面形成直径约为15mm的孔洞，其深度应大于混凝土的 碳化深度。除净孔洞中的粉末和碎屑，并不得用水擦洗。用浓度为1%的酚酞酒精 溶液滴在孔洞内壁的边缘处，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。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（三）数据整理（三）数据整理 n1.1.回弹值计算回弹值

6、计算 n当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑侧面时，应从测区的16个回弹值中分别剔除3个最大 值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值按下列公式计算测区平均回弹值： n式（6-1） n式中：测区平均回弹值，精确至0.1； n第i个测点的回弹值（测读至1）。 10 10 1 i i ma R R ma R i R 非破损与半破损检测工作 n2.2.回弹值修正回弹值修正 n（1 1）非水平状态检测时的回弹值修正）非水平状态检测时的回弹值修正 n当回弹仪非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，应根据回弹仪轴线与水平方向的角度时， 将测得的数据按（5-1）计算出测区平均回弹值，再按下式换算为水平方向测试时的测 区平

7、均回弹值： n式（6-2） n式中：回弹仪与水平方向成角测试时测区的平均回弹值计算至0.1； n不同测试角度的回弹值修正值，计算至0.1。 n（2 2）不同浇筑面的回弹值修正值）不同浇筑面的回弹值修正值 n当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑表面或底面时，应将测得的数据参照式（5-1）求出 测区平均回弹值，再按下式换算为测试混凝土浇筑侧面的测区平均回弹值 n式（6-3） n式中：回弹仪测试混凝土浇筑表面或底面时的测区平均回弹值，计算至0.1 n不同浇筑面的回弹值，计算至0.1。 RRR mam ma R R 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 amam RRR ma R a R

8、 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（3 3）碳化深度修正）碳化深度修正 n碳化深度修正的原因：碳化深度修正的原因：由于受到大气中二氧化碳的作用，使混凝土中一部分未碳 化的氢氧化钙逐渐形成碳酸钙而变硬，因而测得的回弹值偏高，应予以修正。 n测区的平均碳化深度值的计算计算： n式（6-4） n式中：测区的平均碳化深度值（mm），计算至0.5mm; n第i次测量的碳化深度值（mm）； nn测区的碳化深度值测量次数。 n d d n i i m 1 m d i d 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（

9、四）混凝土强度评定四）混凝土强度评定 n1 1结构或构件混凝土强度平均值结构或构件混凝土强度平均值 n按下式计算： n式（6-5） n式中：试样混凝土强度平均值（MPa），精确至0.1MPa； nn对于单个评定的结构或构件，取一个试样的区数，对于抽样评定的结构或 构件，取各抽检试样测区数之和； n试样第i个测区混凝土强度值，根据平均回弹值及平均碳化深度查表（测 区混凝土强度值换算表）得出。 n f mf n i c icu cu 1 , cu mf c icu f , 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n当测区数不少于10个时，应计算混凝土强度标

10、准差，见式5-6。 n n式（6-6） n式中：结构或构件混凝土强度标准差（MPa），精确至0.01MPa； n2 2结构或构件混凝土强度推定值的计算和确定结构或构件混凝土强度推定值的计算和确定 n（1）当结构或构件测区数少于10个以及单个构件检测 n式（6-7） 式中：构件中最小的测区混凝土强度换算值。 n当结构或构件的测区混凝土强度值中出现小于10.0 MPa时 1 1 22 , n mfnf Sf n i c cu c icu c cu c cu Sf c cuecu ff min, c cu f min, MPaf ecu 0 .10 , 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检

11、测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（2）当结构或构件测区数不少于10个或按批量检测 n式（6-8） n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，该批 构件应全部按单个构件检测与评定： nA当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa和标准差 时。 nB当该批构件混凝土强度平均值大于等于25MPa和标准差 时。 c cucuecu Sfmff645. 1 , MPaSf c cu 5 . 4 MPaSf c cu 5 . 5 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n二、超声法检测混凝土强度二、超声法检测混凝土强度 n（一）超声法

12、检测混凝土强度的原理（一）超声法检测混凝土强度的原理 n超声波脉冲实质是超声检测仪的高频电振荡激励仪器换能器中的压电晶体由压电 效应产生的机械振动发出的声波在介质中传播，混凝土强度愈高，相应的超声声 速也愈大，通过试验建立的混凝土强度等级与声速的关系曲线或经验公式得到混 凝土强度等级。 n目前常用的相关关系表达式有：指数函数方程、幂函数方程和抛物线方程。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（二）测试技术（二）测试技术 n单个构件的测区数应不少于10个（构件长度不足2，也不得少于3个），测区的面 积为200mm200mm。如果对同批构件按抽样检测

13、，数应不少于同批构件数的30%， 且不少于4个。同样测区数应不少于10个。 n测区应布置在构件混凝土浇筑方向的侧面，测区的间距不宜大于2m；测区宜避开 钢筋密集区和预埋铁件；测试面应清洁、平整、干燥、无缺陷和无饰面层，如有 杂物粉尘应清除，测区应标明编号。 n每一测区内应在相对测试面上对应布置三个测点，每对测点的收发探头应在同一 轴线进行对测。测试时必须保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合，以减少 声能的反射损失。 n（三）结构或构件混凝土强度的推定（三）结构或构件混凝土强度的推定 n由试验量测的声速，可按曲线求得测区混凝土的强度值，并推定结构混凝土的强 度。 非破损与半破损检测工作 6-1

14、6-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n三、超声回弹综合法检测混凝土强度三、超声回弹综合法检测混凝土强度 n（一）基本原理（一）基本原理 n砼强度换算值同超声仪声速和回弹仪回弹值之间存在着正相关关系，砼的强度越 高，相应的超声声速也越高，回弹值也越高。回弹值反映砼表层23cm深度的质 量情况，声速反映砼内部密实度和弹性性质，采用综合法可以全面地、由表及里 地反映砼的质量情况。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（二）检测技术（二）检测技术 n每个构件上的测区数不应少于10个，对于长度小于或等于2m构件，其测区数量可 适当减少，但不

15、应少于3个。 n测区布置在构件砼浇灌方向的侧面两侧浇灌方向的侧面两侧，两侧对称布置，均匀分布。尺寸为 200mm200mm。回弹仪应水平方向测试。 n每一测区的两个相对测试面各弹击8点（每一测区16个回弹测点），测点在测区范 围内宜均匀分布，相邻两侧点的间距一般不小于30mm。测点距构件边缘的距离不 小于50mm，且同一测点只允许弹击一次。 n每一测区内3个超声测点，每对测点的收发探头应在同一轴线进行对测，宜先回弹 测试后进行超声测试。 1回弹测点2超声测点 图6-3超声回弹综合法测强测点布置图 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（三）结构或构

16、件的混凝土强度推定（三）结构或构件的混凝土强度推定 n1 1回弹值的测量与计算回弹值的测量与计算 n从测区16个回弹值中，剔除3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值 计 算平均值。 n2 2计算测区平均声速计算测区平均声速 n测区声速按下列公式计算 n 式（68） n 式（69） n式中：测区声速值，（km/s）； n超声测距，（mm）； n测区平均声时值，（ ）； n 、 、 分别为测区中3个测点的声速值，（ ）。 m t l v 3 321 ttt tm s s v l m t 1 t 2 t 3 t 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强

17、度 n3 3测区混凝土强度换算测区混凝土强度换算 n（1）粗骨料为卵石 n粗骨料为卵石时，按式（6-10）计算 n 式（6-10） n（2）粗骨料为碎石 n粗骨料为碎石时，按式（6-11）计算 n 式（6-11） n式中: 第个测区混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1（MPa）。 n 第个测区修正后的超声声速值（ ），精确至0.01（ ）。 n 第个测区修正后的回弹值，精确至0.1。 n4.4.结构或构件的混凝土强度推定值结构或构件的混凝土强度推定值 n 式（6-12） n式中： 各测区中最小的混凝土强度换算值。 769. 1439. 1 , 0056. 0 aa c icu Rvf 41

18、0. 1656. 1 , 0162. 0 aa c icu Rvf ai v ai R c cuecu ff min, c cu f min, ecu f , c icu f , s km s km 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n四、钻芯法检测混凝土强度四、钻芯法检测混凝土强度 n（一）原理（一）原理 n 结构混凝土强度的钻芯法检测是使用专用钻机直接从结构上钻取芯样，并根 据芯样的抗压强度推定结沟混凝土抗压强度的一种半破损现场检测方法。该法是 用钻机直接在待测混凝土上钻取芯样，然后进行抗压试验，并以芯祥抗压强度值 换算成立方抗压强度值。由于

19、钻芯法的测定值就是圆柱状芯样的抗压强度，普遍 认为这是一种较为直观、可靠的方法。 n 必须指出，钻芯法与其它方法比较，虽然更为直观和可靠，但是它毕竟是一种 半破损的方法，试验费用也较高，一般不宜把钻芯法作为经常性的检测手段。近 年来，国内外都主张把钻芯法与其它非破损方法结合使用，一方面利用非破损方 法来提高非破损方法的可靠性。把这两者结合使用，是钻芯法发展的必由之路。 n 钻芯法的关健问题是:如何用适当的机具钻取合格的芯样，并考虑各种影响因 素，如何将芯样强度换算成立方体强度及结构混凝土的特征强度。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（二）检测

20、设备（二）检测设备 n1.1.钻孔取芯机钻孔取芯机 n 钻孔取芯机是钻芯试验法的基本设备，它的主要作用是从混凝土结构物上钻 取合格的芯样。图6-4为HZQ100型混凝土钻取芯机。 1一底座； 2立柱； 3固定螺孔； 4电动机； 5变速器； 6-齿条； 7滑块； 8手柄； 9水口； 10钻头。 图6-4 HZQ100型混凝土钻孔 取芯机示意图 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n2.2.磨平机磨平机 n磨平时采用端面磨平机，也可用硫磺或水泥净浆或砂浆补平。补平器如 图6-5所示。它由底板和夹持器组成，底板的不平度要求为每100mm不超 n过0.05

21、mm。夹持器与底板的垂直度一般不超过 。 0 1 1一芯样；2夹具；3立柱；4齿条；5一手轮； 6底板；7硫磺；8套模；9水泥浆 图6-5芯样端面补平器 非破损与半破损检测工作 n3.3.钢筋位置探测器钢筋位置探测器 n为了避免在钻芯时切断钢筋，应探明钢筋位置，常用钢筋位置探测器应用电磁感应原 理，其探头分感应型和谐振型两种。要求探测器的最大探测深度不小于60mm，探测位 置偏差不大于 5mm。 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（二）取芯的技术要求（二）取芯的技术要求 n钻芯法适用于混

22、凝土强度大于C10的结构或构件； n取芯前应探测钢筋位置，芯样内不应含有钢筋，实在无法避开时，芯样内最多允许含有二 根直径小于10mm的钢筋； n单个构件检测时，其芯样数量不应少于3个； n芯样直径一般不应小于骨料最大粒径的3倍，在任何情况下不得小于2倍。直径100mm或 150mm、高径比12的芯样为标准芯样，高径比大于1的芯样要考虑尺寸修正系数对强度的 修正。 n端面要磨平，防止不平整导致应力集中而影响实测强度； n取芯后留下的孔洞采用比原混凝土强度高一等级的微膨胀混凝土进行修补。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（三）芯样抗压试验和混凝

23、土强度推定（三）芯样抗压试验和混凝土强度推定 n芯样宜在被测结构或构件混凝土干湿度基本一致的条件下进行抗压试验。 n如结构工作条件比较干燥，芯样在室内自然干燥3天进行试验。如比较潮湿，则应在 205的清水中浸泡4048小时后进行试验。 n芯样试件的混凝土强度换算值按下式计算： n式（6-13） n式中： 芯样试件混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1MPa； 芯样试件抗压试验所得的最大压力（N）； 芯样试件平均直径（mm）； 不同的高度与直径比其芯样试件混凝土强度换算的修正系数。 n取芯样试件混凝土换算强度中的最小值作为代表值推定结构的混凝土强度。 c cu f F d 2 4 d F f

24、c cu 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n五、拔出法检测混凝土强度五、拔出法检测混凝土强度 n（一）原理（一）原理 n拔出法试验是用金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内，或在已硬化的混 凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓，然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力， 由被拔出的锥台形混凝土块的投影面积，确定混凝土的拔出强度，并由此推算混 凝土的立方抗压强度。分为前装法和后装法。 n单个构件检测时，至少进行三点拔出试验。 n。拔出法检混凝土强度破损试验方法,要求被测结构或构件的混凝土表层与内部质 量一致。当混凝土表层与内部质量有明显差异时，根据情况采

25、取措施后可进行检 测。例如，遭受冻害、化学腐蚀、火灾及高温等损伤属于表层范围内时，由于拔 出法检测部位面积不大，测点不多，所以将薄弱的表层混凝土除清干净后可进行 检测。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（二）后装拔出法检测混凝土抗压强度仪器设备（二）后装拔出法检测混凝土抗压强度仪器设备 n 1.1.技术要求技术要求 n 钻孔机、磨槽机、锚固件及拔出仪等试验装置的制造质量及拔出仪的计量精 度直接关系到拔出试验的测试精度，因此规定了拔出试验装置必须具有制造工厂 的产品合格证，计量仪表必须具有法定计量单位检定合格证。 n 2.2.拔出仪拔出仪 n

26、拔出仪的加荷装置一般采用油压系统，由手动式油泵的油压使油缸的活塞产 生很大的拔力。测力显示装置可采用数显式或指针式。 n 国内外的拔出试验装置，在构造形式和规格等方面不尽相同，但其工作原理 基本一致。常用的拔出仪反力支承有圆环式（见图6-6）和三点式（见图6-7）两 种。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 1拉杆； 2对中圆盘； 3胀簧； 4胀杆； 5一反力支承 图6-6圆环式拔出试验装置示意图 1拉杆； 2胀簧； 3胀杆； 4反力支承 图6-7三点式拔出试验装置示意图 非破损与半破损检测工作 n拔出仪的额定拔出力一般在5080kN，能检测的混凝

27、土最高强度为5070MPa。 n活塞的工作行程圆环式拔出试验装置不少于4mm和三点式拔出试验装置下少于6mm。 n拔出仪应定期标定、更换油及零件，以及经维修后需进行标定。 n3.3.钻孔机钻孔机 n 钻孔机目前常用的有金刚石薄壁空心钻和冲击电锤。 n4.4.磨槽机磨槽机 n磨槽机由电钻、金刚石磨头、定位圆盘及冷却水装置组成，磨槽机中的定位圆盘，是 用来控制环形槽的深度及保证环形与混凝土孔垂直度的。 n5.5.锚固件锚固件 n锚固体由胀簧和胀杆组成。胀簧锚固台阶宽度b=3.5mm。锚固件目前国内都采用胀簧， 它具有安装方便、锚固可靠、可重复使用等优点。 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法

28、检测混凝土强度 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（三）拔出试验测点布置的要求（三）拔出试验测点布置的要求 n（1）按单个构件检测时应在构件上均匀布置3个测点。当3个拔出力的最大拔出力 和最小拔出力与中间值之差均小于中间值的15%时，仅布置3个测点即可；当最大 拔出力或最小拔出力与中间值之差大于中间值的15%（包括两者均大于中间值的 15%）时，应在最小拔出力测点附近再加测2个测点； n（2）当按批抽样检测时，抽检数量应不少于同批构件总数的30%。且不少于10 件，每个构件不应少于3个测点； n（3）测点需布置在构件混凝土成型的侧面，如不能满足

29、这一要求时，可在混凝土 成型的表面或底面上做试验。 n（4）在构件在受力较大及薄弱部位应布置测点，相邻两侧点的间距不应少于10h， 测点距离构件边缘不应少于4h； n（5）测点应避开接缝、蜂窝、麻面部位和混凝土表层的钢筋、预埋件。 n（6）测试面应平整、清洁、干燥、对饰面层、浮浆等应予以清除，必要时进行磨 平处理。对于圆环支承拔出仪和三点支承拔出仪有所不同。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（四）钻孔与磨槽（四）钻孔与磨槽 n 在钻孔过程中，钻头应始终与混凝土表面保持垂直，垂直度偏差不应大于3度。 n 在混凝土孔壁环形槽时，磨槽机的定位圆盘应

30、始终仅靠混凝土表面回转，磨出的环形槽 形状应规整。 n（五）拔出试验（五）拔出试验 n胀簧的锚固台阶应全部嵌入环形槽以保证锚固可靠。 n防止拔出力偏心过大，拔出仪与锚固件对中连接，并与混凝土表面垂直。 n施加拔出力的速度范围应控制在0.5-1.0kN/s。 n施加拔出力至混凝土开裂破坏、测力显示器读数不再增加时的最大值称为极限拔出力。记录 极限拔出力值精确至0.1kN。 拔出试验后，对混凝土破损部位，应用高于构件混凝土强度的细石混凝土或水泥砂浆等进行修补。 非破损与半破损检测工作 6-16-1非破损法检测混凝土强度非破损法检测混凝土强度 n（六）混凝土强度换算及推定（六）混凝土强度换算及推定

31、n1.混凝土强度换算混凝土强度换算 n混凝土强度换算值应按下式计算： n式（6-14） n式中：混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1MPa； nF拔出力（kN ），精确至0.1kN； nA、B测强公式回归系数 n2.单个构件的混凝土强度推定单个构件的混凝土强度推定 n将最小值作为该构件拔出力计算值。 BFAf c cu c cu f 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n一、一、 混凝土超声检测仪混凝土超声检测仪检测混凝土缺陷和损伤的基本原理检测混凝土缺陷和损伤的基本原理 n由于混凝土是由多种材料配制而成的非均质材料，对超声脉冲波的吸收、散射

32、衰 减较大，其中高频成分衰减更大。因此，超声检测混凝土缺陷一般采用较低的探 测频率。当混凝土的组成材料、工艺条件、内部质量及测试距离一定时，超声波 在其中传播的速度、首波的幅度和接收信号的频率等声学参数的测量值应该基本 一致。如果某部分混凝土存在空洞、不密实或裂缝，便破坏了混凝土的整体性， 其中空气所占的体积比例相应增大，而空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率， 脉冲波在混凝土中的“固气”界面传播时几乎产生全反射。只有一部分脉冲波 绕过空洞或其他缺陷区，才能传播到接收换能器。于是与无缺陷混凝土相比较， 测得的声时值偏长，波幅和频率值降低。超声波检测结构混凝土缺陷，正是根据 这一基本原理，对同条

33、件下的混凝土进行声速、波幅或频率测量值的相对比较， 从而判定混凝土的缺陷情况。 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n二、声速测量技术二、声速测量技术 n 声速按下式计算： n式（6-15） n n式中：C声速，m/s； nl声波传播的距离（声程），m； nt声波传播距离t所需的时间（声时），s。 n 因此，声速测量技术的关键是：排除各种影响因素的干扰，准确测量声程和排除各种影响因素的干扰，准确测量声程和 声时。声时。 非破损与半破损检测工作 n三、探头的布置三、探头的布置 n(1)直穿法(见图6-8a)。即发射探头和接收探头分别置于试体的两对面

34、并在同一法 线上，让声脉冲穿越试体。 n(2)斜穿法(见图6-8b)。当用直穿法有困难时，可将探头斜置，这种方法称为斜穿 法。 n(3)平测法(见图6-8c)当探头无法置于试体两对应面之上时，可把两探头置于试体 的同一侧。这是利用低频声脉冲在混凝上中传播时指向性差的特性。这种测法只 能反映了表层混凝土的性质，而穿透法则能反映其内部情况。 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 6-8探头的布置方式 非破损与半破损检测工作 n四、四、测点的选择与测面处理测点的选择与测面处理 n在进行现场结构物测试时，应尽可能选择浇筑时的模板侧面为测试面。 n每一测区内用直穿法测量上、中、下3

35、5个测点布置方式与测强相同，测区应尽量避 开有钢筋的部位，尤其是要避开与声路平行的钢筋部位。测区应选在距构件边缘8- 12cm处。为了检测均匀性等，则应采用网格布点法，在构件上根据要求选定网点间距 (一般取2030cm)，并在每一网点上进行测量。 n表面整平后，在换能器与试体之间需加耦合剂以减少声能反射损失。常用黄油、凡士 林、水玻璃、水等。也可以用滑石粉浆或泥浆等。 n使用时应尽可能使耦合层减薄，并排除气泡。探头与试件之间的压紧程度，也将对耦 合情况造成影响，因而也会影响衰减值而导致声时读数的误差。 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 n五、混

36、凝土结构缺陷和损伤现场检测技术五、混凝土结构缺陷和损伤现场检测技术 n所谓混凝土探伤，就是以无损检测的手段，确定混凝土内部缺陷和损伤的存在、大小、 位置和性质的一项专门技术。目前最常用于混凝土探伤的无损检测手段的方法是超声 脉冲法。 n 超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS21:2000）中混凝土超声探伤采用以下 4点作为判别缺陷的基本依据: n 1.根据低频超声在混凝土中遇到缺陷时的绕射现象，按声时及声程的变化，判别 和计算缺陷的大小; n 2.根据超声波在缺陷界面上产生散射，抵达接收探头时能量显著衰减的现象判断 缺陷的存在及大小; n 3.根据超声波脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰减的程度不

37、同，接收频率明显降低， 或接收波频谱与反射频产生的差异，也可判别内部缺陷。 n 4.根据超声法在缺陷处的波形转换和叠加，造成接收波形畸变的现象判别缺陷。 n 以上以上4 4点可以单独运用，也可综合运用。点可以单独运用，也可综合运用。 n 根据以上原理，在进行混凝土探伤时所需测量的物理量是声程、声时、衰减量、 接收波形及频谱。 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 n（一）（一）混凝土结构中浅裂缝检测混凝土结构中浅裂缝检测 n1.浅裂缝指结构混凝土开裂深度小于或等于500mm的裂缝。 n2.需要检测的裂缝中，不得充水或泥浆。 n3.如有主钢筋穿过裂缝

38、且与T、R换能器的连线大致平行，布置测点时应注意使T、R换 能器连线至少与该钢筋轴线相距1.5倍的裂缝深度。 n4.4.测试方法测试方法 n(1) (1) 平测法平测法 n当结构的裂缝部位只有一个可测表面， 其测量步骤应为: n 布置不跨缝测线：在被测裂缝附近（同一混凝土上），选择质量较好、无裂缝的区 域，布置测线L。以两个换能器内边缘间距（）分别等于100、150、200、250、 300mm、布置发射点和接收点， 分别读声时值。 n 布置跨缝测线： 如图6-9所示， 选择裂缝明显且裂缝两侧各有不小于300mm平坦 无缺陷的区域，垂直于裂缝布置跨缝测线L，以裂缝处为中点，以两个换能器内边缘

39、间距（）分别等于100、150、200、250、300mm、布置发射点和接收点， 分 别读声时值。 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 图6-10平测“时距” 图 图6-9绕过裂缝测试图 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 nA.A.不跨缝的声时测量不跨缝的声时测量 n(a)根据“时距”坐标图求混凝土声速值 n根据坐标图(图6-10)求不跨缝平测的混凝土声速值（km/s），见式（6-16）。 n 式（6-16） n式中：、第n点、第1点的测

40、距； n、第n点、第1点读取的声时值（） nB.B.裂缝深度确定裂缝深度确定 n可用该测距及两个相邻的测量值按式（6-17）计算值，取此三点的平均值作为该 裂缝的深度值（hc） n 式（6-17） n式中： 不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离（mm）； n第i点计算的裂缝深度值（mm）； n第i点跨缝平测时的声时值（）； 各测点计算裂缝深度的平均值 1)/( 2 20 ii i ci lVt l h 1 1 ttllv n n n l 1 l n t 1 ts i l ci h 0 i t 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n( (2 2)

41、 ) 斜测法斜测法 n 当结构的裂缝部位具有两个 相互平行的测试表面时，可采 用斜测法检测。其方法如图6- 11所示，将T、R换能器分别置 于对应测点1、2、3的位 置，读取相应声时值和波幅值 及频率值。 （a）立面图（b）平面图 图6-11斜测裂缝示意图 非破损与半破损检测工作 n（二）（二）混凝土结构中深裂缝的检测混凝土结构中深裂缝的检测 n混凝土结构中深裂缝是指裂缝深度预计在500mm以上的裂缝。 n1.1.被检测结构应满足下列要求被检测结构应满足下列要求: : n (1)允许在裂缝两旁钻测试孔。 n (2)裂缝中不得充水或泥浆。 n2.2.被测结构上钻取的测试孔应满足下列要求被测结构上

42、钻取的测试孔应满足下列要求: n (1)孔径应比换能器直径大于510mm。 n (2)孔深应至少比裂缝预计深度深700mm，测试如浅于裂缝深度，则应加深钻孔。 n (3)对应的两个测试孔，必须始终于裂缝两侧，其轴线应保持平行。 n (4)两个对应测度孔的间距宜为2000mm，同一结构的各对应测孔间距应相同。 n (5)孔中粉末碎屑应清理干净。 n (6)如图6-12a所示，宜在裂缝一侧多钻一个较浅的孔，测试无缝混凝土的声学参 数，供对比判别之用。 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 图6

43、-12钻孔测裂缝深度 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n4.4.测试方法测试方法 n 深裂缝检测应选用频率为2040kHz的径向 振动式换能器，并在其接线上作出等距离标识 (一般间隔100500mm)。 n 测试前应先向测试孔中注满清水，然后将T 和R换能器分别置于裂缝两侧的对应孔中，以相 同高程等间距从上至下同步移动，逐点读取声时、 波幅和换能器所处的深度见图6-12b。 n 5.裂缝深度判定 n 以换能器所处深度(d)与对应的波幅值(A) 绘制d-A坐标图(如图6-13所示)，随着换能器位 置的下移，波幅逐渐增大，当换能器下移至某一 位置

44、后，波幅达到最大并基本稳定，该位置所对 应的深度便是裂缝深度d。 图6-13d-A坐标图 非破损与半破损检测工作 n （三）混凝土结构中不密实区和空洞检测（三）混凝土结构中不密实区和空洞检测 n1. 1. 被测部位及测区应满足的要求被测部位及测区应满足的要求 n (1)被测部位应具有一对(或两对)相互平行的测试面。 n (2)测区的范围应大于有怀疑的区域。 n (3)在测区布置测点时，应避免T,R换能器的连线与附近的主钢筋轴线平行。 n2 2. .测试方法测试方法 n 内部缺陷的检测应采用穿透法。在实际结构及构件检测中，不可能在全部面积上 进行全面探测，一般均选择主要受力部位及对施工质量有怀疑

45、的部位进行详细探测。 当需详细探测的面积较大时，可用多级网络法描出等声时线，并逐步缩小测区的方法， 这样可防止漏，同时又避免了大面积的细测。网络的大小可视构件大小而定，例如第 一级网络采用30cm间中，然后在声时变化的点上再划出二级网络(例如10cm)，将各等 声时点连接起来即成“等声时线”，在等声时线的范围中，声时最长的点即为该缺陷 区的“中心位置”。 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n根据被测结构实际情况，可按下列方法之一布置换能器： n(1)结构具有两对互相平行的测试面时可采用

46、对测法，测试方法如图6-14所示。 图6-14对测法换能器布置图 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n (2)结构中只有一对互相平行的 测试面时可采用斜测法，即在测区 的两个相互平行的测试面上，分别 画出交叉测试的两组测点位置，如 图6-15所示。 n (3)当结构的测试距离较大时， 为了提高测试灵敏度，可在测区适 当位置钻出平行于侧面的测试孔， 测孔直径4550mm，深度视测试需 要而定.结构侧面采用厚度振动式 换能器，用黄油耦合，测孔中采用 径向振动式换能器，用水藕合，换 能器布置如图6-16所示。 图6-15斜测法换能器布置立面图 非破损

47、与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 图6-16钻孔测法换能器布置图 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n中国工程建设标准化协会1990年公布的超声法检测混凝土缺陷技术规 程（CECS21:2000）中推荐采用下述方法进行判别： 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 n

48、当测区中某些点声时值(或声速值)、波幅值(或频率值)被判为异常值时，可结 合异常测点的分布及波形情况。确定混凝土内部缺陷的范围。 n 必须指出，波幅值和频率值是与衰减密切相关的两个参数，因此，它们必然受藕 合条件的明显影响，若耦合条件保证不了波幅和频率侧值的稳定，则该参数不能作为 统计法的判据。 n 以上判据，改变了原来完全经验性的判别方法，使缺陷的判别数值化。但这一判 别方法尚待完善。其间题在于：上述判据均假定缺陷检测时，所有的测值的总体满足 正态分布规律。但事实上，在有缺陷存在的情况下，测值的分布常用的混凝土强度分 布规律不同，缺陷越多，则偏离正态分布规律越远。而且，S值随着混凝土均一性的

49、不 同而变化，当混凝土均匀性较差时，S值很大，这时很可能会掩盖真正的缺陷。所以， 当一个构件或结构均匀性很差或缺陷较多时，采用上述判据会产生漏判。 n 4.缺陷的声时、振幅、波形综合判断 n 混凝土缺陷的存在，除了反映在超声传播时间延长外，还反映在接收波幅度降低 (衰减)和波形畸变。如能综合运用这些因素进行判断，必能提高判断的准确性。 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 非破损与半破损检测工作 6-26-2 混凝土缺陷和损伤的检测混凝土缺陷和损伤的检测 n 若在探测时测得各测点的声时值t(或声速C)、接收波波幅A(或衰减系数a)的相对 值，则大体上可参考表3-2进行定性

50、判断。同时，也可参考接收波的波形。如果声时偏 大，波幅偏小，而且波形畸变，则可以肯定混凝土质量有缺陷。 非破损与半破损检测工作 n一、原位轴压法一、原位轴压法 n1.1.适用范围适用范围 n 原位轴压法适用于推定240mm厚普通砖砌体的抗压强度。检测时，在墙体上开凿两 条水平槽孔，安放原位压力机。 n2.2. 检测仪器设备检测仪器设备 n 原位轴压法的主要仪器设备是原位压力机，它由手动油泵、扁式千斤顶、反力平 衡架等组成，其工作状况如图6-1所示。 n3.3. 基本要求基本要求 n 测试部位应具有代表性，并应符合下列规定: n (1)测试部位宜选在墙体中部，距楼、地面1m左右的高度处;槽间砌体

51、每侧的墙体 宽度不应小于1.5m。 n (2)同一墙体上，侧点不宜多于1个，且宜选在沿墙体长度的中间部位;多于1个时， 其水平净距不得少于2.0m。 n(3)测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位以及墙梁的墙体计算高度范围内。 6-36-3 砌体结构现场检测砌体结构现场检测 非破损与半破损检测工作 6-36-3 砌体结构现场检测砌体结构现场检测 n4.4.轴压法检测步骤轴压法检测步骤 n(1)(1)开凿水平槽孔开凿水平槽孔 n 在测点上开凿水平槽孔时， 应遵守下列规定: n 上、下水平槽的尺寸 应符合表6-2的要求 n 上下水平槽孔应对齐， 两槽之间应相距7皮砖。 n 开槽时，应避免扰动 四周的

52、砌体;槽间砌体的承压 面应修平整。 图6-17原位轴压法示意图 非破损与半破损检测工作 6-36-3 砌体结构现场检测砌体结构现场检测 n (2)(2)安装原位压力机安装原位压力机 n 在槽孔间安放原位压力机(图6-17）时，应符合下列规定: n 在上槽内的下表面和扁式千斤顶的顶面，应分别均匀铺设湿细砂或石膏等材 料的垫层，垫层厚度可取10mm。 n 将反力板置于上槽孔，扁式千斤顶置于下槽孔，安放四根钢拉杆，使两个承 压上下对齐后，拧紧螺母并调整其平行度;四根钢拉杆的上下螺母间的净距误差不应 大于2mm。 非破损与半破损检测工作 n(3)(3)现场检测现场检测 n 预载 n 正式测试前，应进行

53、试加荷载试验，试加荷载值可取预估破坏荷载的10%。检查测 试系统的灵活性和可靠性，以及上下压板和砌体受压面接触是否均匀密实。经试加荷 载，测试系统正常后卸荷，开始正式测试。 n 加载 n 正式测试时，应分级加荷。每级荷载可取预估破坏荷载的10%，并应在11.5min内 均匀加完，然后恒载2min。加荷至预估破坏荷载的80%后，应按原定加荷速度连续加荷， 直至槽间砌体破坏。当槽间砌体裂缝急剧扩展和增多，油压表的指针明显回退时，槽 间砌体达到极限状态。 n 试验过程中，如发现上下压板与砌体承压面因接触不良，致使槽间砌体呈局部受 压或偏心受压状态时，应停止试验。此时应调整试验装置，重新试验，无法调整

54、时应 更换测点。 n 试验过程中，应仔细观察槽间砌体初裂缝与裂缝开展情况，记录逐级荷载下的油 压表读数、测点位置、裂缝随荷载变化情况简图等。 6-36-3 砌体结构现场检测砌体结构现场检测 非破损与半破损检测工作 6-36-3 砌体结构现场检测砌体结构现场检测 n(4)(4)原位轴压法检测结果处理原位轴压法检测结果处理 n 油压表读数 n 根据槽间砌体初裂和破坏时的油压表读数，分别减去油压表的初始 读数，按原位压力机的校验结果，计算槽间砌体的初裂荷载值和破坏荷 载值。 n槽间砌体的抗压强度，应按下式计算： 非破损与半破损检测工作 6-36-3 砌体结构现场检测砌体结构现场检测 n 槽间砌体抗压强度换算为标准砌体的抗压强度，应按下列公式计算: