非破损检测技术

6结构非破损检测与可靠性鉴定6.1概述1、非破损检测技术：在不破坏（或微破损）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的情况下，利用和依据物理学的力、声、电、磁和射线等原理、技术和方法，测定与结构材料性能有关的各种物理量，并以此推定结构构件材料强度和检测内部缺陷的一种测试技术。2、检测目的：评定结构构件的质量、控制施工进度和质量、诊断已建结构构件的承载能力和耐久性，评定已建结构的可靠度等级和估算剩余寿命3、非破损检测方法混凝土结构：材料强度采用回弹法、超声法和回弹超声综合法（非破损）、钻芯法（微破损）、拔出法；内部缺陷采用超声法。砌体结构：（1）检测砌体抗压强度：扁顶法、原位轴压法（2）检测砌体工作应力、弹性模量：扁顶法（3）检测砌体抗剪强度：原位单剪法、原位单砖双剪法（4）检测砌筑砂浆强度：推出法、筒压法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法和射钉法、贯入法。钢结构钢材强度检测：表面硬度计法；材料缺陷检测：超声法。6.2混凝土结构的非破损检测6.2.1砼强度的非破损检测一、回弹法（JGJ/T23-92）1948年瑞士斯密特（E．Schmidt）发明回弹仪。1、基本原理使用回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤，通过中心导杆，弹击混凝土的表面，并测得重锤反弹的距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比为回弹值R，由它与混凝土强度的相关关系来推定混凝土强度。2．回弹仪的构造和率定构造。率定：使用前应在洛氏硬度HRC为60士2的钢砧上，在室温（20士5）度的条件下进行率定。取连续弹击三次的稳定回弹值进行平均，其值在80士2。3、回弹法检测混凝土强度的影响因素回弹仪测试角度：非水平方向测试时，重力作用影响测试结果混凝土不同浇筑面：分层泌水现象影响砼局部强度。非侧面龄期和碳化的影响：CO2=>氢氧化钙=>碳酸钙。养护方法和温度：自然养护的回弹值高于标准的回弹值。尽可能采用干燥状态的混凝土进行测试，以减小湿度对回弹值的影响。4、回弹法的检测技术和测区布置1）测区的选择与布置选择：主要受力部位、薄弱部位以及易产生缺陷的部位，测区表面应清洁、平整、干燥、结实。布置：一个构件不少于10个，大小200X200mm，16个测点/区，测区间距<2m。（长度小于3m，高度低于0.6m的结构或构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个）2）回弹值测量回弹值量测时，回弹仅应始终垂直于结构或构件的检测面，测点不应在气孔或外露石子上，共测16个值。3）碳化深度测量选择不少于构件的30％测区进行。在直径约为15mm并有一定深度的孔洞，滴入浓度为1％的酚酞酒精溶液，测试表面至不变色处的深度，即碳化深度。5、回弹值的数据处理1）回弹值的计算从该测区的16个测点的回弹值中分别剔除3个最大值和3个最小值，然后按余下的10个回弹值取平均值。2）修正值的计算非浇筑侧面、非水平测试方向、碳化修正（dm<0.5mm时不修正）6、结构或构件强度计算1）测区混凝土强度值的确定根据平均回弹值Rm及平均碳化深度dm，由《规程》附录表E查得或当地专用测强曲线查的。2）结构或构件混凝土强度平均值和强度标准差计算3）结构或构件混凝土强度推定值①单个构件检测时，以构件最小测区强度值作为该构件的混凝土强度推定值：②批量检测时，按下列两式计算并取其中较大者为该批构件混凝土强度推定值：对于批量检测构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，按单个构件检测推定：(1)平均值小于25MPa，且标准差＞4.5MPa；(2)平均值等于或大于25MPa，且标准差＞5.5MPa。二、超声法1、原理混凝土的抗压强度fcu与超声波在混凝土中的传播速度v之间的关系。混凝土强度愈高，相应超声波波速愈大。通过试验可建立混凝土强度与声速的关系曲线或经验公式。目前常用的相关关系表达式有幂函数方程:2、超声法的检测技术和测区选择单个构件检测：不少于10个测区，测区面积为200X200mm。测区间距不大于2m。批量抽样检测：抽样数应不少于同批构件的30％，且不少于4个，每个构件测区数不少于10个。测试面应清洁平整，无缺陷。3、强度推定1）每区选3-5各测点，根根据测得的声时时和两相对探头头的距离计算波波速，取各测点点的平均值作为为该区的波速。。当在试件混凝土土的浇筑顶面或或底面测试时，，声速值应乘以以1.034修修正。2）强度推定：：由试验量测的的经修正后的声声速，按fcu—va曲线求得混凝凝土的强度换算算值。三、超声回弹综综合法(CES02:88)超声回弹综合法法实质上就是超声法和回弹法法两种单一测强方方法的综合测试试，可以提高测测量的精度。测测量时，应严格格遵照《超声回回弹综合法检测测混凝土强度技技术规程》（CES02:88)。每一测区的混凝凝土强度是根据据该区实测的波波速及回弹平均均值，按事先建建立的fcu——V—Rm关系系曲线推定的。。测区测点：超声声的测点和回弹弹的测点布置在在同一测试面上上。宜先进行回回弹测试，然后后进行超声测试试。同时注意，，只有同一个测测区内所测得的的回弹值和声速速值才能作为推推算该测区混凝凝土强度的综合合参数，不通测测区的测量值不不能混用。四、钻芯法(CES03：：88）钻芯法试验是使使用专用的取芯芯钻机，从被检检测的结构或构构件上直接钻取取圆柱形的混凝凝土芯样，并根根据芯样的抗压压试验由抗压强强度推定混凝土土的立方抗压强强度。准确性较高。1、取样位置：钻取芯样样应在结构或构构件受力较小的部位位和强度质量具有有代表性的部位位。芯样试件内内不应含有钢筋。如不能满足，，每个芯样内最最多只允许含有有二根直径小于于10mm的钢钢筋，且钢筋应应与芯样轴线基基本垂直。大小与数量：钻钻芯数量不应少少于3个，小构构件可取2个。。芯样直径不宜宜小于骨料最大大粒径的3倍，，一般为100mm或150mm，，芯样高度为直直径的1～2倍倍。芯样端面必必须进行加工磨磨平。也可用水水泥砂浆或硫磺磺胶泥在专用补补平装置上补平平。2、芯样抗压试试验和混凝土强强度推定1）抗压试验芯样试件宜在与与被检测结构或或构件混凝土于于湿度基本一致致的条件下进行行抗压试验。芯芯样试件的混凝凝土强度换算值值为：芯样试件混凝土土换算强度的修修正系数高径比h/d1.01.11.21.31.41.5系数α1.001.041.071.101.131.15高径比h/d1.61.71.81.92.0----系数α1.171.191.201.221.24----2）强度推定：：对于单个构件件或单个构件的的局部区域，取取芯样试件混凝凝土换算强度中中的最小值作为为代表值推定结结构的混凝土强强度。五、拔出法（CES69:94)1、原理用一金属锚固件件预埋入凝土内内（预装发）或或在构件上钻孔孔埋人一金属锚锚固件（后装法法），然后测试试锚固件从混凝凝土中被拔出时时的拉力，并由由此推算混凝土土的抗压强度。。（与极限抗拔拔力F之间具有有良好的线性关关系）,抗拔强强度fp(=ft)2、后装拔出法法1）适用〉=10MPa砼试试验验装置：小粒径<40大粒径<602）测点布置数量：单个构件件3点；批量抽抽检30%但不不少于10件，，每个构件3点点。位置：成型侧面面，受力较大及及薄弱部位，相相邻两测点的间间距不应小于10h(h锚固固件的锚固深度度)测点应避开接缝缝、蜂窝、麻面面部位和混凝土土表层的钢筋、、预埋件。3）强度推定：：按已经建立的的拔出力与立方方抗压强度之间间的相关关系曲曲线，由拔出力力确定混凝土的的抗压强度。6.2.2砼砼内部缺陷的超超声法检测技术术一、内部缺陷基基本原理采用低频超声波波检测仪，测量量超声脉冲的纵纵波在结构混凝凝土中的传播速速度，接收波形形信号的振幅和和频率等声学参参数的相对变化化，来判定混凝凝土的缺陷。超声波通过缺陷陷会产生绕射、、反射，绕射使传播速度变小小，声时偏长；；反射使能量显著衰减减，波幅和频率率明显降低，接接收波形平缓甚甚至发生畸变。。据此，判断和和评定混凝土的的缺陷和损伤情情况。二、混凝土裂缝缝检测1、浅裂缝检测测裂缝深度≤500mm时时，采用平测法或斜测法法进行检测（裂缝缝中不允许有积积水或泥浆）。。当有主钢筋穿穿过裂缝且与两两个换能器的连连线大致平行时时，布置测点应应使其连线与该该钢筋轴线至少少相距1.5倍倍的裂缝预计深深度，以减少量量测误差。1）单面平测法法裂缝所在部位只只有一个表面可可供超声检测时时（如混凝土路路面、飞机跑道道、洞窟建筑和和大体积结构等等）采用。发射换能器和接接收换能器对称称地布置在裂缝缝的两侧，测得得声时。在完好位置T、、R相距L时测测得声时。裂缝深度计算公公式：L/2L/22）双面斜测法法钢筋混凝土的梁梁、板、柱等构构件都有两个相相互平行的测试试表面，可采用用双面斜测法进进行裂缝深度的的检测。将两个个换能器分别置置于对应测点1，2，3………的位置，读取取相应的声时值值t、波幅值A频率值f。由由波幅和频率的的突变，可以判判定裂缝的深度度以及是否在平平面方向贯通。。2、深裂缝检测测深度在500mm以上的裂缝缝，常采用钻孔孔法探测。孔的的间距宜为2000mm，孔孔径应比换能器器的直径大5～～10mm，孔孔深大于裂缝预预计深度700mm，孔中粉粉末碎屑应清理理干净。测试前前测孔中灌注清清水，每隔一定定距离测读一次次声时和波幅值值。波幅达到最最大并基本稳定定的对应深度，，便是裂缝深度度。三、混凝土内部部空洞和缺陷的的检测基本原理：根据据测点的声时（（或声速）、波波幅或频率值的的相对变化，确确定异常测点的的坐标位置，从从而判定缺陷的的范围。1、测试方法对测法：两对测测试面斜测法：一对测测试面钻孔法：测试距距离较大对测法：具有两对互相平平行的测试面。在测区的两对对相互平行的测测试面上，分别别画间距为200～300mm的网格，确确定出测点的位位置。斜测法：只有一对相互平平行的测试面。在测区的两个个相互平行的测测试面上，分别别画出交叉测试试和两组测点位位置。钻孔法：测试距离较大。在测区的适当当部位钻出平行行于结构侧面的的测试孔，直径径范围为45～～50mm，其其深度视测试需需要决定。混凝土内部空洞洞尺寸估算：四、混凝土表层层损伤检测1、测试方法：：表面平测法，，每次移动距离离不大于100mm。2、数据处理绘时-距坐标图图，坐标图上的的转折点即为分分界面，由此可可求得超声波在在损伤混凝土与与密实混凝土中中的传播速度。。6.2.3钢钢筋位置和锈锈蚀的检测一、电磁感应法法检测钢筋位置置：适用于配筋筋稀疏与保护层层不太大的钢筋筋的检测，钢筋筋布置在同一平平面或在不同平平面内距离较大大时效果较好。。原理：混凝土是是带弱磁性的材材料，而结构内内配置的。钢筋是带有强磁磁性的。钢筋测试仪的探探头接触结构混混凝土表面，探探头中的线圈通通过交流电，线线圈周围就产生生交流磁场。该该磁场中由于有有钢筋存在，线线圈中产生感应应电压。该感应应电压的变化值值是钢筋与探头头的距离和钢筋筋直径的函数。。钢筋愈靠近探探头、钢筋直径径愈大时，感应应强度变化也愈愈大。二、钢筋锈蚀检检测混凝土中钢筋的的锈蚀是一个电化学的过程。钢筋因锈蚀而而在表面有腐蚀电流存在，使电位发生变化。检测时采用钢筋锈蚀测量仪仪，用半电池电位法法测量钢筋表面面与测量仪探头头之间的电位差差，利用钢筋锈锈蚀程度与测量量电位间建立的的一定关系，可可以判断钢筋锈锈蚀的可能性及及其锈蚀程度。。试验证明：负负电位数值愈高高，钢筋锈蚀程程度愈严重。1．毫伏表2．铜棒电极3.硫酸铜饱饱和溶液4．多孔接头5．混凝土中钢钢筋6.3钢材材强度和焊缝缺缺陷的无损检测测一、钢材强度测测定方法表面硬度法：利用布氏硬度计来测定。由硬度度计端部的钢珠珠受压时在钢材材表面和已知硬硬度标准试样上上的凹痕育径，，测得钢材的硬硬度，并由钢材材硬度与强度的的相关关系，经经换算得到钢材材的强度。二、超声法检测测钢材和焊缝缺缺陷超声法检测钢材材和焊缝缺陷，，其工作原理与与检测混凝土内内部缺陷相同，，试验时较多采采用脉冲反射法法，工作频率为为0.5—2MHz。超声波波遇到不同介面面（构件材料表表面、内部缺陷陷和构件底面））时，会产生部部分反射。如材材料完好，内部部无缺陷测时，，显示屏上只有有起始脉冲（始始波）和底脉冲冲（底波），不不出现缺陷反射射波（伤波）。。反之会出现现缺陷反射波。。无缺陷波形有缺陷波形对于焊缝内部缺陷检检测时，换能器常采采用斜向探头。用三角形标准准试块经比较法法确定内部缺陷陷的位置。当在在构件焊缝内探探测到缺陷时，，记录下换能器器在构件上的位位置和缺陷反射射波在显示屏上上的相对位置，，然后将换能器器移到三角形标标准试块的斜边边上作相对移动动，使反射脉冲冲与构件焊缝内内的缺陷脉冲重重合。当三角形形标准试块的α角度与斜向换能能器超声波的折折射角度相同时时，量取换能器器在三角形标准准试块上的位置置L，即可按下下列公式确定缺缺陷的深度h。。6.4砌体体结构强度的非非破损检测6.4.1扁扁顶法检测砖砖砌体抗压强度度1、扁顶法：指指采用扁式液压压千斤顶在墙体体上进行抗压试试验，检测普通通砖砌体的受压压工作应力、弹弹性模量和抗压压强度。2、试验装置：：由扁式液压千千斤顶（扁顶））、手动油泵等等组成。试验时时，将所检墙体体的水平灰缝处处砂浆掏空，形形成两条水平空空槽，然后把扁扁顶放入空槽内内，通过手动液液压泵加压，由由压力表的读数数测定施加压力力大小。3、检测步骤首先在砖墙内开开凿两条间距7皮或8皮砖水水平灰缝槽，并并在槽内装入扁扁顶。然后，通通过扁顶对两槽槽之间的墙体加加载试验，检测测砌体抗压强度度和弹性模量。。2507皮或8皮砖6.4.2原原位单砖双剪法法测定砖砌体的的抗剪强度采用专用的原原位剪切仪，，在墙体上对对单块顺砖进进行剪切试验验，检测砖砌砌体沿通缝截截面的抗剪强强度。6.4.3砌砌体砂浆强强度检测一、回弹法1、采用专门门的砂浆回弹仪检测砖砌体内内的砌筑砂浆浆强度，基本本原理同砼。。本方法不适适用于推定高高温、长期浸浸水、化学侵侵蚀和火灾情情况下的砂浆浆抗压强度。。2、测位布置置和检测技术术：①测试部位宜宜选在承重墙墙的可测面上上，每个测位位的面积宜大大于0.3m²，测位数≥5个，每个测测位内均匀布布置12个弹弹击点，测点点间距≥20mm。测位、测点点应处理干净净、平整、结结实。②测试：每个个测点连续弹弹击3次，第第1、2次不不读数，仅记记录第3次的的回弹值。测测试时回弹仪仪应始终处于于水平状态，，其轴线应垂垂直于砂浆表表面。在每一一测位内，选选择1～3处处灰缝