结构试验(第六章)

1、第6章结构非破损检验与建筑物可靠性鉴定 6.1 概述 一、破损检测 对构件或结构施加所需的作用（荷载），测量所需的参数。优点：准确缺点：费工费时，局部，有时荷载（水平地震力）不易实现一般进行抽样检测验证或重点部位（可用前面几章所讲的方法进行）二、非破损检测 在不破坏（或微破坏）结构构件材料内部结构，不影响结构整体工作性能和不危及结构安全情况下，利用和依据物理的力、声、光、磁、射线等原理，技术和方法，测定与结构材料性能相关的各物理量，并依次推定结构构件材料的强度和内部缺陷。优点：省工省时，全面（可进行大面积检测）比较反映实际（试块与结构养护条件不一致强度必有误差），不破坏结构缺点：物理量结构材料

2、相关关系的误差 理论计算实际承载力之间的误差有一定的误差v检测对象混凝土钢材砌体采用非破损检测的原因1 评定结构构件质量1）对有争议的结构构件进行评定争议：试块质量缺乏代表性（明显与实际结构不一致）试块数量不够，没有留试块2）给出受灾后（火、冻、化学侵蚀等）构件材料的强度2 加强施工管理，控制施工进度对拆模，滑模、吊装、张拉等工序提供现场实际强度3 为改建，扩建，维修提供设计依据。诊断已建结构的承载 力和耐久性。评定已建结构的可靠度等级及估算剩余寿 命6.2 混凝土结构的非破损检测 1、非破损检测：寻找不损伤砼又与砼强度有关系的物理量，在构件上测量物理量与砼强度的关系，推算砼强度的换算值，一部

3、推断砼强度的标准值。 方法有：回弹法、超声法、射线法等。 2、半破损法（局部微破损法）；在不显著影响结构构件承载能力为前提，直接在结构构件进行局部小范围破坏性试验，根据试验值与混凝土强度之间的相关关系，换算砼强度的测试值。或直接在砼构件上取样，试样在试验室进行强度试验，据此推断砼强度的标准值。 方法有：钻芯法、拔出法、刻痕法、射击法等。 3、破损法：砼结构构件实体受到破坏方法有：荷载试验法、振动破坏试验法、实体解体测定法等。 v6.2.1 混凝土强度检测v1。回弹法v （1）原理通过测定混凝土表面硬度，确定混凝土的强度。v （2）仪器：v 混凝土回弹仪用一个标准质量重锤，在标准动力推动下，撞击

4、被测物体表面，根据重锤回弹能量的大小，确定被测物体的硬度。建立硬度与强度关系v 当重锤撞击混凝土表面后，混凝土表面局部发生塑性变形，一部分动能被混凝土吸收，另一部分回传给重锤，使重锤回弹。据此利用回弹高度可间接反映混凝土的表面硬度，并建立与混凝土强度之间的关系。一般硬度低，塑性变形大，吸收能量多，回传给重锤的能量少，重锤回弹高度小，仪器的数值小，强度也低。或者反之。v回弹仪的构造v回弹法的影响因素：v 通过研究发现，回弹法的影响因素很多。有：水泥品种及标号、水泥用量、沙子种类、石子粒径、外加剂、配比、成型方法，这些因素影响不显著，不予修正。成型面、模板、测试角度、龄期、养护方法、湿度等，这些因

5、素影响显著，回弹值要修正。石子种类的影响正在研究。这些因素对回弹值与砼立方体强度的关系应享有不一致，有的对强度有影响，但对回弹值影响又不显著，有的对回弹值有影响，但对强度影响又不明显。所以这个原因决定了：v第一、强度与回弹值之间的关系无法用理论推算，只能过大量的试验进行，进行数理统计，得到回归公式v第二、因为是统计回归公式，回弹法得到的强度与实际强度之间一定存在误差，要用试块或取芯找出误差大小。 v（4）回弹仪的使用vA、仪器率定在标准钢錠上，回弹仪回弹值802。vB、构件上划分测区，一个构件10个测区，测区面积20 20CmvC、每个测区用仪器弹16次（即16个数值）。v （5）回弹数据处理

6、vA、计算测区回弹值 vB、修正回弹值Rmv 1、仪器的测试角度的修正（仪器水平使用不修正）v 2、浇注面的修正（浇注侧面不修正）先修角度，后修浇注面v 3、碳化深度修正v （6）砼的碳化v 10110iimRR（去掉三个最大值和三个最小值）OHCaCOCOOHCa2322)(氢氧化钙碳酸钙v利：提高砼的密实度，从而提高砼的强度。v弊：钢筋在碱性物质氢氧化钙中不生锈，在中性的碳酸钙v 与水作用，会锈蚀。（强调保护层的目的）v （7）碳化深度的测试方法v 在砼构件凿大于碳化深度的孔洞，用1%的酚酞酒精滴在孔洞中，用尺子量不变色的深度。测区平均碳化深度dmv (8)测区混凝土强度换算值v这是全国统

7、一公式，可根据Rm 和dm 查表。提倡采用地区公式和专用公式。nddnim1mdmcicuRf0358. 00108. 2,1002497. 0v2.超声脉冲法v （1）原理v利用混凝土抗压强度声波在砼中传播参数（声速，波形波幅衰减）的关系。v （2）检测系统v（3）检测仪器v 非金属超声检测分析仪v （4）检测方法v （与回弹法大致相同），每个测区三个测点v （5）数据处理v A、声速的计算 B、声速的修正 当测试面在浇注面的顶部和底部时 Va =V =1.034 (6) 测区砼强度的换算值 v 3321ttttmmtLV BVccuAefBccuAVf2CVBVAfccuv3。回弹超声综合

8、法v （1）原理v 回弹法的回弹值反映砼的弹性和部分塑性性质，但只能反映3cm距离的砼。声速反映材料的弹性性质，同时穿透砼的内部。但其数据受操作的影响，离散性大，相关性不强。两种方法结合使用可各自取长补短，减小单一方法的误差。v （2）仪器v 回弹仪+超声波仪v （3）测试方法和数据处理v 与回弹法和超声法基本相同，先回弹后超声。v （4）测区砼强度换算值v 59. 172. 195. 123. 1008. 0038. 0maccumaccuRVfRVf全国统一公式卵石砼碎石砼卵石砼碎石砼北京地区专用公式 4、取芯法 （1）设备 钻芯机 （2）芯样 数量：一个构件23个，芯样直径(2-3）倍骨

9、料最大 粒径 。（100mm,150mm), 高径比（h/d)=1-2 （3）芯样强度 （4）优缺点 强度值 准确可靠。对构件有损伤，不能大面积检测 96.175.181.191.1001953.000234.0maccumaccuRVfRVf24dFfccu-高径比修正系数（查表）v5.拔出法v （1）原理：v 利用砼的抗拔力（实际是砼的抗拉强度）与砼的抗v 压强度的关系。v v（2）方法v （3）设备v 手动油压拉拔仪v 把金属锚固件预埋或后安装在砼内，利用拉拔仪将v 其拔出，并测出拔出力，推算砼的抗压强度。v v 预埋法（LOK)法后装法（CAPO)法（4）测试要求：A、每个构件3个测点

10、，测点宜在侧面和受力较大及薄弱处B、测点间距10h(锚固件深度）8 . 559. 1FfecuF-拔出力C、砼强度换算值v6. 2.2 混凝土破损及内部缺陷检测v 环境温湿度和受力产生的裂缝v破损v 化学、冻融、火灾引起的损伤v 蜂窝v 麻面 内部缺陷 孔洞 施工或技术管理不善引起 内部疏松 裂缝 检测方法： 超声法用低频超声检测仪，通过脉冲信号在砼中的传播速度、波形、振幅、频率等变化判定缺陷及破损。v1。混凝土裂缝的检测v （1）浅裂缝检测（深度500mm)，主要测深度v 方法：单面平测法，斜测法。v 平测法（适用于只有一个可测表面）1)(22ttLdcc dc-裂缝深度(mm)t,tc-测

11、距为L时不跨缝、 跨缝平测的声时值（S）L-平测时超声传播距离（mm)或两个探头之间的距离v（2）深裂缝检测 深度500mm 检测方法：钻孔对测 检测参数：声时波幅 v2、混凝土内部空洞缺陷的检测v 对测法（构件有两个相互平行的测试面）v测试方法 对测与斜测结合（只有一对相互平行测试面v 钻孔法（测距过大）v测试参数：声时、波幅、主频、测距。v3、混凝土表层损伤的检测v 损伤原因：冻害、高温、化学腐蚀等v测试方法：6. 2.3 混凝土结构钢筋检测v检测内容：钢筋品种、位置、直径、保护层厚度v一、 品种：v 1、查图，施工资料。如无资料，可调查建筑物建造年代，使用的规范等，来估计钢筋品种v2。现

12、场取样，进行力学和化学成分试验。v二、钢筋位置（保护层）的检测v仪器：钢筋位置测试仪v原理：电磁感应v 砼带弱磁，钢筋强磁。没有钢筋的v砼是一个均匀磁场，配钢筋后，使v磁力线集中于钢筋。仪器探头通过v交流电后产生磁场。由于钢筋存在v电压电流相位都有改变并与直径位置有函数关系v目前，这种仪器测保护层不太大，配筋稀疏的第一排纵筋的位置保护层效果较好。第二排钢筋效果较差。v 精确量测或修正，可凿开构件的边角。v目前随着技术的发展，不断出现新的量测仪器v这是国产的钢筋位置测定仪可测砼的保护层厚度、钢筋位置、估测钢筋直径、显示钢筋分布钢筋锈蚀的检测v1。锈蚀机理v 水泥中的氢氧化钙具有强碱性，钢筋在碱性

13、物质中表面会形成一层钝化膜，加上保护层厚度，会使钢筋免遭腐蚀。构件投入使用后，因为砼材料的多孔性和环境中的酸性介质，通过扩散逐渐侵入砼内，使PH值不断降低，一旦钢筋附近的PH值降到11.5左右，钝化膜便遭破坏，钢筋可能发生锈蚀。v 钢筋的钝化膜破坏后，发生锈蚀还要有两个条件：水和溶解在水中的氧。这三个条件具备后，钢筋就发生电化学反应。v 阳极区v阴极区v随后v氢氧化铁进一步形成（Fe（OH）3 3H2O）（红锈）322222222)(42)(4)()(2)(4422OHFeOHOOHFeOHFeOHFeOHeOOHeFeFev在相同的环境中，保护层越厚、越密实，所需碳化时间越长，钢筋锈蚀程度越

14、轻，同时抵抗锈胀开裂的能力也越强。角部钢筋同时受两个方向腐蚀介质的侵蚀，锈蚀速度比中部钢筋要快一些。空气相对湿度在5060%时，会引发电化学侵蚀。砼中的PH值大于10，钢筋锈蚀速度很小，但一旦小于4，锈蚀速度急剧增加。砼中氯离子（Cl） 含量对钢筋锈蚀影响很大，一般氯盐的掺量应小于1%水泥重量（防冻剂）。处于潮湿环境中的钢筋砼构件，当横向裂缝宽度达到0.2mm时，可引起内部钢筋锈蚀。而且开列与锈蚀相互作用。v2、检测仪器： 3、测试原理： 钢筋锈蚀测定仪 自然电位法 6.3 砌体结构的检测与鉴定v 砌体结构是由块材和砂浆组砌而成的整体材料。所以对砌体结构的检测方法有两类：v 一、对块材和砂浆分别进行强度试验，用规范中的公式v 计算得到砌体强度。（间接测定法）v 二、对砌体结构整体进行强度试验。（原位测定法）v6.3.1 砂浆强度的检测方法v1、回弹法v 仪器：轻型回弹仪v 方法：基本同砼v2、推出法v 原理对某一顶砖施加水平推力，砖将沿灰缝推出，水平极限力的大小，反映砂浆的抗剪强度。而抗剪强度与砂浆的立方强度有相关关系v3.其他方法v砂浆检测目前还有其他方法：点荷法、筒压法、射钉法、砂浆灌入法、砂浆片剪切法等v砌体强度原位测定法v 可同时反映砌筑质量。v1、扁顶法v测量砌体的抗压强度v仪器：扁式液压加载器v2、原位轴压法v