第4章 结构非破损

1、第4章 结构非破损检测与测定 无损检测技术主要用于生产检验性实验，而且是个辅助手段。在生产检验性实验当中，主要还是靠预留试块来检测混凝土的强度，由监理员直接检测钢筋的配置等等。但是在有些情况下，也需要做一些检测，那么就是这一章主要介绍的内容。 本章包括以下几方面的内容： 1混凝土强度的无损及局部破损检测技术； 2混凝土内部缺陷检测技术； 3砌体强度的无损及局部破损检测技术。一、回弹法检测混凝土强度 用回弹法检测混凝土强度主要是用回弹仪。它的基本原理也是利用弹性模量和强度之间的相关性，只不过它测量混凝土弹性模量的方法不同，它主要是利用弹性碰撞的办法。大家在日常生活中也会体会到，如果你用一个球和一

2、个物体碰撞，如果这个物体弹性好，那么这个球回弹的距离就会大，假如这个物体弹性不好，那么它的回弹就会很小。与我们拍球一样，假如说你在混凝土地上拍球，那么你可以拍的很高，如果你在沙子里拍，你可能就拍不起来了。回弹仪的原理，也是这么个原理。 （一）回弹仪的原理 1回弹仪的构造 2回弹仪的工作原理 （二）回弹法的测强曲线 回弹值是和许多条件有关系的。比如说和混凝土的骨料，和沙浆的强度，和骨料的性质，骨料的粒径等等，都有关系，而且，还和混凝土的添加剂，施工的条件等等都有关系，它影响因素很多。当然，主要的影响是混凝土的弹性模量的影响。虽然说回弹值和弹性模量是有关系，但是这个关系不是很简单的，比如说我建立一

3、个理论公式来得到，它也必须通过实验得到，而且对于不同的混凝土要有不同的关系。同样把这个关系也称做测强曲线。 要想用回弹仪来测量混凝土的强度，也必须建立的回弹曲线，那么建立回弹曲线的时候，还有一个重要的影响因素，就是碳化深度。水泥浆里含有很多氢氧化钙，它在凝固过程中一大部分都变成碳酸钙，还有一部分残留，所谓钙离子还在混凝土里头，但是经过一段时间，这些钙离子还会被碳化，还会继续变成碳酸钙。碳酸钙实际比较硬，所以经过长时间存放混凝土，它的表面会形成比较硬的表面层，把表面层的厚度称为碳化深度。这个比较硬的表面层对回弹值有影响，混凝土的弹性模量没有变化，仅仅由于它表面硬化了，所以它的回弹值会增加。因此在

4、做混凝土的测强曲线的时候，就要考虑碳化深度的影响。 1统一的测强曲线 所谓统一的测强曲线，就是在全国范围内对某些混凝土做些统计，来测得测强曲线。这个测强曲线，当然它实用范围比较广，但是由于它实用范围广，统计的混凝土的品种多，所以它的离散性也比较大。统一的测强曲线的强度包含两个因素：一个就是混凝土的回弹值，还有一个因素就是碳化深度H，这个H是测区混凝土的平均碳化深度，W是测区混凝土的平均回弹值，Fn叫做测区混凝土的抗压强度。 为什么在这里都写个测区呢？就是做回弹的时候，不能测一个点，总得在它附近一个范围内来测量多个点的混凝土回弹值，用多个点的混凝土的回弹值，这个平均值才能代表比较正确的属性。因为

5、混凝土有骨料，有沙浆，那么有的地方骨料多，有的地方沙浆多，所以它回弹值就不同了。所以取它一个区域内的平均值，经过统计处理，最后就变成一个公式，假如说你画在图上当然就是一个曲线，你要把它列出个表，就是一个表格。 全国统一的测强曲线在规范可以查到。因为它统计面很广，所以它测出来的离散性就是比较大。在做混凝土回弹仪检测规程的时候，就希望各个地区，甚至一些大的工程，或者混凝土预制厂等等，能够自己做一些曲线，那么它就要求有第二种曲线。 2地区测强曲线 地区测强曲线，就是由各个省、市、自治区来组织人来根据你的地区哪一类混凝土用的多，你可以做一些这样的测强曲线。那么这样做出来测强曲线，它的检测精度肯定要高于

6、统一测强曲线。 3专用测强曲线 专用测强曲线就是由工程单位、构建厂、或者商品混凝土厂为某一种混凝土特制的测强曲线。这种测强曲线，由于应用范围更小，混凝土品种及施工条件变化更小，所以它测出来的强度离散性要比地区测强曲线小。 做一个测强曲线，它所需要的劳动量、经费都是很多的，到目前为止，大概大部分地区可能还没有这种曲线，所以还只用统一的测强曲线。 二、超声波检测技术 （一）超声波检测基本原理 因为用超声波检测，实际上，主要是测量超声波在混凝土当中的传播速度。 所谓超声波，实际上是一种声波，不过它的频率比声波高，人的耳朵听不见，把这种声波就叫超声波。它在各种介质中都能够传播，当然介质不同，它的传播速

7、度也不同。超声波的检测技术，就是基于测量超声波在混凝土当中的传播速度。所以它的关键就是，怎么样用仪器来测量超声波在混凝土中的传播速度。至于仪器内部的一些构造，不做更多要求，重点是掌握它最基本的原理。 通过测量超声波在混凝土中的传播速度，利用这个办法就能测量混凝土的一些性质。比如，可以测量混凝土的强度、可以测量混凝土当中有没有缺陷。混凝土强度是通过弹性模量来反映的，因为混凝土弹性模量高，它的传播速度也就快。测量混凝土当中的缺陷，比如混凝土当中有空洞，空洞中间是空气，它就使超声波的传播速度大大降低，这样我们可以通过速度的突然变化，可以把空洞的边界找出来。 （二）混凝土强度检测 1检测原理 超声波在

8、混凝土当中的传播速度与混凝土的弹性模量是相关的，而弹性模量又与强度相关，所以混凝土强度与超声波在混凝土当中的传播速度相关。我们可以测量超声波在混凝土当中的传播速度，来推算混凝土的强度。 当然为了推算这个强度，就必须建立混凝土强度与超声波在混凝土当中传播速度的关系曲线，称为测强曲线，是提高检测混凝土强度可靠性的关键。 弹性模量和混凝土强度的关系 弹性模量和混凝土强度是相关的。对混凝土强度变化范围来讲，比如说C10C50的混凝土，它的弹性模量变化实际上不是很明显。因为弹性模量对于强度来讲，不是特别敏感的一个因素，所以通过弹性模量的办法，来推测混凝土强度，实际它的精度就不会很高。同样的，超声波在混凝

9、土当中的传播速度与弹性模量之间的关系受很多因素的影响，所以它的离散性也很大。 所以总的说来，用超声波的速度来检测混凝土强度，虽然能够检测出来，但是它的可靠性和准确度都不是很高的，而且这个关系不能通过理论计算来得到，只能通过实际统计。事先要做许多混凝土的试块用试验机测出它的强度，同时，再测它的传播速度，建立出来一个相对关系的曲线，把这个关系曲线，叫做测强曲线。有了测强曲线，我们就可以测量超声波在混凝土当中的传播速度，来推算混凝土的强度。 由于混凝土的不均匀性，影响超声波在混凝土中传播速度的因素是很多的，比如说，包括骨料的粒径等等。而且弹性模量对强度也不很敏感，所以用超声波测量混凝土的强度，它的强

10、度检测的离散性就是较大，就只能是一种强度检测的辅助手段。 上面两种对混凝土强度的检测方法，一个是用超声波检测，一个是用回弹仪检测，这两种方法虽然各自有各自的优点，也都有一个共同的缺点，就是说离散性比较大。用超声波检测也能反应混凝土整个的内部情况。用回弹仪检测，它更多的是反应混凝土表面的弹性，因此为了使检测更准确，常常把两者结合起来使用。 三、超声回弹综合法检测混凝土强度 它是以回弹值以及超声波速度共同来评价混凝土强度，所以它具有上面两种方法的优点，也就是说具有回弹法与超声法的双重优点，即反应了表面强度，也反应了内部强度。 同样用这种方法来检测，也需要做测强曲线。 它的测强曲线形式大家看字幕，它

11、因为包含两个因素，一个是回弹值，一个是超声波速度，它建立的公式就是V的B次方和W的C次方，然后前头再加个系数，它等于有三个待定常数，一个A，一个B，一个C。那当然要做这条曲线，那么你要做大量的实验，做大量的试块。 那么你先检测试块当中的超声波传播速度，然后再用回弹仪弹出它的回弹值，再用试验机压出它的强度，这样你统计大量的数据，最后得到经验公式，那么你有了这个经验公式，以后你就可以，根据回弹值和超声波速度，来确定混凝土强度。这种方法当然比上述两种方法准确。但从总的结果来讲，这三种检测方法因为它都是间接的，它没有直接的更准确。 四、混凝土强度的局部破损检测技术 上面那些方法，就是超声波法，还是回弹

12、法，还是超声回弹综合法对混凝土都没有任何损坏，下面介绍这种方法对混凝土还要产生局部的破坏。 （一）那么第一种方法叫做钻心法测定混凝土强度，它的办法是第一步就要钻取一个芯样，它用专用钻的设备来钻取一个混凝土芯，这个芯的直径应该是一百毫米或者是一百五十毫米，它的高为直径的0.95到2.05倍。那么就是这么一个高度的芯样出来。 然后当然要把这芯样做成试件，也就是把这芯样的上下表面磨平，或者是你用抹平，一般的话，为了快是用沙浆把它抹平，或者用环氧沙浆把它抹平，那么做成一个圆形的试块，在试验机再去做它的抗压强度，按照抗压强度公式就可以计算出它的抗压强度。 那么钻取混凝土芯，就是造成混凝土的局部破坏了，因

13、此把它叫局部破损检验，但是它后面的检验方法是直接压取混凝土强度，所以它肯定是比较可靠的，它比前三种方法要可靠，可是它是局部破坏，当然局部破坏以后，对混凝土构件进行修补。 钻芯法的优点，一个它直观可靠，与预留试块相当，因为它是直接压混凝土强度，同时还可以检查混凝土内部的质量，它的缺点就是需要局部破坏，而且需要专用的钻机来钻取芯样，所以它的应用范围，虽然它可靠，也受到一些限制，主要是特别需要的时候来抽检混凝土质量。（二）拔出法测定混凝土强度 拔出法就是事先在混凝土埋上一个拉杆，或者是事后把混凝土钻一个洞，加进一个，固定上一个后装的拉杆，然后用也是一个专门做拔出试验的试验机，这是它的加载器。这个加载

14、器等于是受拉的，这个油是从底下进，推着活塞向后，那么就把这个拉杆向外拔出，最后混凝土破坏实际上是沿着45度，形成一个45度的锥，把这锥拔出，类似混凝土的冲切破坏一样，所以它用混凝土的冲切强度来推算混凝土的抗压强度。 拔出试验的时候，它的破坏形态必须是一个倒锥形的破坏形态，才能算为有效的数据。如果是其它破坏形式，比如说光是拔杆拔出，或其它形式，那就不能做为有效的数据来进行处理。 那么由于这个拉杆的安装方式不同，把拔出法分为两种，一种就是先装法，另一种是后装法。 1先装法 先装法就是事先打混凝土的时候，就把拉杆装到混凝土里，等到一定强度再开始做拔出试验。它的应用范围就是施工的时候用于确定混凝土的进度和控制质量。相当于控制拆模，拔出来看看强度达到什么程度。 2后装法 后装法主要用来施工验收或者旧结构的评估上。 旧的结构当然也没有试块，也不能事先埋拉杆，当然就是可以后装。就是先钻个洞，然后把拉杆装进去。它的优点就是直观可靠，比钻孔法