混凝土结构检测

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1、 混凝土结构检测混凝土结构检测目录n混凝土的破损机理;n混凝土强度检测;n混凝土耐久性检测。混凝土的破损机理n混凝土结构是钢筋混凝土结构、顶应力混凝土结构和素混凝土结构的总称。也是目前我国应用最广泛的一种结构形式。在讨论混凝土结构的检测前先了解混凝土结构的损坏机理是有益的。n混凝土是结构工程中广泛应用的一种工程材料,它具有较高的抗压强度但它的抗拉强度较低,因而在混凝土结构的受拉区通常都要配置抗拉强度较高的钢筋。因此混凝土结构的损坏,既包含了混凝土受压、受拉破坏和风化和侵蚀,又包含了钢筋的锈蚀,在多数情况下,钢筋的锈蚀更为突出。混凝土的破损机理一、混凝土碳化机理:硬化的混凝土,由于水泥水化生成C

2、a(OH)2,故显碱性,PH值12,此时混凝土里的钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜,使钢筋不生锈。当不密实的混凝土置于空气中或CO2环境中时,由于CO2的侵入,混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2在一定湿度的范围内发生化学反应,生成CaCO3等物质,其碱性逐渐降低,甚至消失,这种化学反应称为混凝土的碳化。当环境处于50-70%的湿度时碳化速度最快。混凝土的破损机理n另外凡是能与Ca(OH)2进行中和反应的一切酸性气体,如SO2、SO3、H2S以至于HCl等,均能进行中和反应,使混凝土碱性降低,使其中钢筋去钝化,故混凝土碳化碳化应更广义的称为“中性化中性化”)。这个碳化过程是由表及里

3、、由浅入深,逐渐向混凝土内部扩散。表层的混凝土碳化后,侵入的CO2将继续沿着混凝土中的空隙通道向混凝土的深处扩展,直至到达混凝土里钢筋的表面。碳化作用降低了混凝土的碱性,对钢筋的保护膜起破坏作用,当混凝土的PH值12时,钢筋的保护膜就不稳定,当PH值11.5时,钢筋的钝化膜就会遭到破坏,引起钢筋锈蚀,导致其体积膨胀至约为基体的2-4倍,所产生的膨胀力将使混凝土保护层开裂。开裂的混凝土由于CO2不断的侵入,碳化更加严重,钢筋锈蚀更加厉害,直至使混凝土剥落,严重的影响了混凝土的耐久性。 混凝土的破损机理n影响混凝土碳化的因素影响混凝土碳化的因素 是由于混凝土的抗渗能力不足和环境条件引起的,抗渗能力

4、取决于混凝土所用的水泥品种、骨料、水灰比以及浇筑、振捣和养护质量等;环境条件包括温度、湿度、和CO2的浓度等。环境条件是客观存在的,几乎无法改变。因此防止混凝土的碳化必须从提高混凝土的抗渗性着手,以改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗能力,降低混凝土的渗透以及采取各种办法,防止混凝土的碳化或降低混凝土的碳化速度。 混凝土的破损机理二、氯离子侵蚀n 当混凝土中含有氯离子(C1-)时,即使混凝土的碱度较高,钢筋周围的混凝土尚未碳化,钢筋也会出现锈蚀。这是因为氯离子的半径小,活性大,具有很强的穿透氧化膜的能力,氯离子吸附在膜结构有缺陷的地方,如位错区或晶界区等,使难溶的氢氧化铁转变成易溶的氯化铁,致使

5、钢筋表面的钝化膜局部破坏。钝化膜破坏后,滨出的金属便是话化钝化原电他的阳极。由于活化区小,钝化区大,构成一个大阴极、小阳极的活化钝化电池,钢筋就产生所谓的坑蚀现象。混凝土的破损机理n进入混凝土中的氯离子主要有两个来源;(1)施工过程中掺加的防冻剂等,即内掺型(2)使用环境中期离子的渗透,即外掺型。混凝土的破损机理三、混凝土冻融破坏吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中,遭受的破坏应力主要由两部分组成:其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化,由水转变成冰,体积膨胀9%,因受毛细孔壁约束形成膨胀压力,从而在孔周围的微观结构中产生拉应力;其二是当毛细孔水结成冰时,由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构

6、中的迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用,混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。凝胶孔水形成冰核的温度在78以下,因而由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压力。 混凝土的破损机理n当混凝土受冻时,这两种压力会损伤混凝土内部微观结构,只有当经过反复多次的冻融循环以后,损伤逐步积累不断扩大,发展成互相连通的裂缝,使混凝土的强度逐步降低,最后甚至完全丧失。从实际中不难看出,处在干燥条件的混凝土显然不存在冻融破坏的问题,所以饱水状态是混凝土发生冻融破坏的必要条件之一,另一必要条件是外界气温正负变化,使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环,这两个必要条件,

7、决定了混凝土冻融破坏是从混凝土表面开始的层层剥蚀破坏。 混凝土的破损机理四、混凝土的碱-骨料反应混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的.因碱骨料反应时间较为缓慢,短则几年,长则几十年才能被发现。 混凝土的破损机理发生碱骨料反应需要具有三个条件:n首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高;n第二是骨料中有相当数量的活性成分;n第三是潮湿环境,有充分的水分或湿空气供应。 混凝土的破损机理五、钢筋的锈蚀在土木工程中,钢筋混凝土因具有成本低廉、坚固耐用且材料来源广泛等优点而被土木工程的各个领域普

8、遍采用。钢筋混凝土既保持了混凝土抗压强度高的特性、又保持了钢筋很好的抗拉强度,同时钢筋与混凝土之间有着很好的黏结力和相近的热膨胀系数,混凝土又能对钢筋起到很好的保护作用,从而使混凝土结构物更好的工作,提高了混凝土的耐久性。所以钢筋混凝土已成为现代建筑中材料的重要组成部分。 混凝土的破损机理n钢筋锈蚀后,导致混凝土结构性能的裂化和破坏:钢筋锈蚀,导致截面积减少,从而使钢筋的力学性能下降。大量的试验研究表明,对于截面积损失率达510的钢筋,其屈服强度和抗拉强度及延伸率均开始下降,对于截面积损失率大于10,但小于60的严重腐蚀,钢筋各项力学性能指标严重下降。如:钢筋截面积损失率达1.2、2.4和5时

9、,钢筋混凝土板的承载能力分别下降8、17、和25,钢筋截面积损失率达60时,构件承载能力降低到与未配筋构件相近。钢筋腐蚀导致钢筋与混凝土之间的结合强度下降,从而不能把钢筋所受的拉伸强度有效传递给混凝土。钢筋锈蚀生成腐蚀产物,其体积是基体体积的24倍,腐蚀产物在混凝土和钢筋之间积聚,对混凝土的挤压力逐渐增大,混凝土保护层在这种挤压力的作用下拉应力逐渐加大,直到开裂、起鼓、剥落开裂、起鼓、剥落。 混凝土的破损机理混凝土中钢筋锈蚀的影响因素有:n混凝土的密实度、混凝土保护层厚度、混凝土碳化、环境湿度、氯离子侵入等。n在这些因素中,混凝土保护层的碳化和氯离子侵入是造成钢筋锈蚀的主要原因主要原因。第三节

10、第三节 混凝土强度的检测混凝土强度的检测目前对混凝土强度进行现场测试的方法很多,较为常用的有:回目前对混凝土强度进行现场测试的方法很多,较为常用的有:回弹法、超声法、超声弹法、超声法、超声-回弹综合法、拔出法、钻取芯样法等。回弹综合法、拔出法、钻取芯样法等。一、回弹法检测混凝土强度一、回弹法检测混凝土强度(一一)测量仪器测量仪器回弹仪回弹仪1.基本原理基本原理强度强度硬度硬度(回弹值回弹值)碳化深度碳化深度第三节第三节 混凝土构件的检测混凝土构件的检测混凝土表面硬度与混凝土极混凝土表面硬度与混凝土极限强度存在一定关系,限强度存在一定关系,回弹仪的弹击重锤被一回弹仪的弹击重锤被一定弹力打击在混凝

11、土表定弹力打击在混凝土表面上,其回弹高度和混面上,其回弹高度和混凝土表面硬度存在一定凝土表面硬度存在一定关系。这样可以利用回关系。这样可以利用回弹仪测试混凝土表面硬弹仪测试混凝土表面硬度,并结合混凝土碳化度,并结合混凝土碳化深度从而间接测定混凝深度从而间接测定混凝土强度。土强度。2.仪器仪器回弹仪的构造见图。回弹仪的构造见图。第三节第三节 混凝土构件的检测混凝土构件的检测(二二)回弹仪的率定回弹仪的率定当遇到下列情况之一时,应进行率定试验:当遇到下列情况之一时,应进行率定试验:1.回弹仪当天使用前;回弹仪当天使用前;2.检测过程中对回弹值有怀疑时。检测过程中对回弹值有怀疑时。率定方法:率定方法

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