学士塔里木大桥和拦河闸回弹法无破损

塔里木大学毕业论文PAGEPAGE371．概述当今，所谓的无损检测是指以不损及其将来使用和使用可靠性的方式，对材料或制件或此两者进行宏观缺陷检测，几何特性测量，化学成分、组织结构和力学性能变化的评定，并进而就材料或制件对特定应用的适用性进行评价的一门学科。随着工业生产的发展，无损检测技术已在愈来愈多的行业得到了广泛的应用。由于它在保证产品质量及机械设备运行可靠性方面的重要作用，已使这项技术在各国引起普遍重视。从某种意义上讲，无损检测技术水平的高低已代表了一个国家的工业发展水平。在我国无损检测技术最早应用于航空航天工业，到八十年代初，逐渐应用于电力、压力容器、制造、石油化工等工业部门，现在，它已广泛用于道路交通、冶金、船舶制造、核工业、兵器、环境保护等众多领域。高温、高压、高速度、高效率是现代工业的标志，而这些都是建立在产品质量的基础之上的。而高质量产品的设计、研制、生产，使用都离不开无损检测，现代工业是建立在无损检测技术基础之上的。因此，随着工业发展水平的不断提高，无损检测在国民经济建设中的应用将越来越广泛，它的重要性也越来越为人们所认识。1.1钢筋混凝土无破损监测的方法1.1.1超声脉冲法作为目前应用最为广泛的一项无损检测技术，超声脉冲法可对早龄期混凝土的强度和凝结硬化过程进行检测，从而实现对早龄期混凝土质量的监控。超声脉冲法检测混凝土早期强度实际上是利用超声脉冲通过混凝土的速度Ｃ与混凝土抗压强度R的相互关系，即混凝土强度随时间的延长而增长，超声通过混凝土的速度也随之加快这一特性。在早期，混凝土低强度区域的强度微小变化对脉冲传播速度很灵敏，而在后期，混凝土高强度区域，混凝土强度变化较大时，脉冲传播速度却变化较小，显得不够灵敏。利用超声波检测早期混凝土强度可以确定何时拆模和施加预应力、早期诊断混凝土内部质量、避免过早或过晚拆模造成的损失、加快施工进度等。上海市建筑科学研究院的尹荣等[7]开展了相关试验研究。试验中，将超声波穿透刚模板进入混凝土，再从混凝土穿过模板出来后测读声时t模，后拆去模板测试，测读混凝土声时t，并计算声速为v=l/t，式中l为声通路距离。再对混凝土试块进行抗压试验,得出试块强度fcu。最后将所测得的fcu和v的数据绘成曲线(图1)。经过对C20和C30两种强度等级的混凝土以及试件的带模隔模试验，发现在1～3d这段时间内声速增长较快，而3～7d这段时间内的声速曲线相对1～3d曲线就较平缓，而7d以后的声速曲线就更加平坦了。同样，强度随时间的变化关系与声速随时间的变化相仿。但是脉冲传播速度的增长幅度要大于强度增长幅度，混凝土强度只要有较小变化，脉冲速度就能反应，声速拉开范围较大，分辨力较高。在后期，混凝土强度增长的速度就比脉冲速度来得快，脉冲速度的增长就显得缓慢了，声速不易拉开，分辨范围就较小，这样用脉冲速度去估算混凝土强度就会显得不太灵敏了。对带模板的试件隔模测试也发现有同样的规律。上述试验分析表明，对混凝土早期强度用脉冲传播速度测试是完全可行的，而且是行之有效的，在早期带模隔模测试脉冲传播速度来计算混凝土强度也同样是可行的。利用超声波检测早期混凝土强度可以确定何时拆模和施加预应力、早期诊断混凝土内部质量、避免过早或过晚拆模造成的损失、加快施工进度等。要把这一技术应用于实际工程，解决实际问题，还需进行大量的工作，进一步给出不同条件下基准曲线、数学关系式、影响因素和现场实测验证等。以上是超声脉冲法在早龄期混凝土强度方面的应用，对于早龄期混凝土的凝结硬化过程，该技术也能很好的应用。上世纪九十年代，德国斯图加特大学的材料结构研究所就开发了一项基于超声波的测试技术，利用该技术初步实现了对早龄期混凝土凝结硬化过程的监控。早龄期混凝土的凝结硬化过程是一个从悬浮液变成固体的过程，其间经过粘体、粘塑性体、粘弹性体、弹塑性体等不同相态。超声波穿透混凝土时，超声波的波速、振幅、频谱成分在上述相态变化过程中会发生渐变和突变，从而实现材料早期结构变化的连续监测。在早龄期混凝土的凝结硬化过程中，超声波技术要比那些传统的测试技术(例如维卡针入度试验、透入度试验、流动度试验)更加适用，这是因为发射入被测材料中的超声波的传播时间、衰减以及频率谱与混凝土的弹性性质有着更密切的联系。斯图加特大学的研究人在Dr.-Ing.H.-W.Reinhardt的带领下进行了一系列的试验研究，研究分析了超声波声学参数(速度、能量、频率谱等)随混凝土龄期增长而产生的变化，并且还开发了一套名为Freshcon2.0的分析软件，初步建立了早龄期混凝土龄期变化与超声波声学参数之间的关系，实现了对早龄期混凝土凝结硬化过程的监测和研究。斯图加特大学开发的这项技术利用的是超声波在被测材料中的透射传播，而在美国的西北大学还提出了另外的一种超声波测试技术。当混凝土处于液态时，为了完成对它的超声测试，在混凝土的表面贴上钢片，利用横波脉冲在刚片中的传播并在钢片和混凝土的分界面上发生反射。只要被测混凝土处在液体状态下，声波反射因子(WRF)就不会发生改变，因为横波只能在固体中传播。因此，声波的所有能量就会在界面上全部反射回来。随着混凝土越变越硬，它吸收的横波能量也会随之增长。因此，越来越多的能量就被混凝土吸收了，WRF也就会随之下降，从而也实现了对早龄期混凝土凝结硬化过程的监测。1.1.2回弹法回弹法是用一个弹簧驱动的重锤，通过弹击杆(传力杆)，弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。余红发[8]通过该法对早龄期混凝土的强度进行了检测。试验时，按常用原材料制作基准混凝土试件，强度等级为C10～C40，在硬化7～14d龄期范围内进行回弹法测试和抗压强度测试，共取得96组基准数据。经过回归计算，求出早龄期混凝土的回弹法专用测强曲线方程为ccuf=1.242×10-2N2.17。其相关系数r=0.98，平均相对误差δ＝±8.6％，相对标准差er=10.7％，精度符合JGJ/T23-92规程对专用测强曲线的要求，可以作为早龄期混凝土的回弹法专用测强曲线使用。强度为9.3～36.6Mpa，取整化为10～35MPa。图2是回弹法的早龄期专用测强曲线与统一曲线、地区曲线的比较图。从图中可以看出，早龄期混凝土专用测强曲线位于统一测强曲线和地区测强曲线之下，在相同回弹值条件下，早龄期混凝土的抗压强度要低一些。根据上面得出的早龄期测强专用曲线，我们可以通过测得的回弹值N来推算出早龄期混凝土的强度R。但由于影响因素众多，回弹法只能建立在实验的基础上，所得的R-N关系均为实验关系，这些关系受种种影响因素的制约。其中的主要影响因素有：回弹仪测试角度对回弹值的影响、混凝土不同浇筑面对回弹值的影响、不同模板材料对回弹值的影响、养护条件对回弹值的影响、表面湿度对回弹值的影响、龄期和碳化深度对回弹值的影响等。1.1.3超声－回弹综合法超声和回弹法都是以材料的应力应变行为与强度的关系为依据的。但超声速度主要反映材料的弹性性质，同时，由于它穿过材料，因而也反映材料内部构造的某些信息。它只能确切反映混凝土表层(约3cm)的状态。因此，超声与回弹值的综合，既反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的塑性；既能反映表层的状态，又能反映内部的构造，自然能较确切地反映混凝土的强度。这就是超声－回弹综合法基本依据的一个方面。基本依据的另一方面是，实践证明将声速C和回弹值N合理综合后，能消除原来影响R-C与R-N关系的许多因素。例如，水泥品种的影响，试件含水量的影响及碳化影响等，都不再像原来单一指标所造成的影响那么显著。这就使综合的R-N-C关系有更广的适应性和更高的精度，而且使不同条件的修正大为简化。超声－回弹综合法利用回弹仪测定混凝土表面硬度即回弹值，同时用超声仪测定和计算出混凝土的声速值，用这两个物理参数推定混凝土强度。其测强曲线的建立与回弹法相似，只是新增加了一个物理参量。一般选用二元回归幂函数方程作为测强曲线。公式为f=A·VB·NC。式中：f—混凝土抗压强度；V—超声声速值；N—回弹值；A、B、C—回归系数。余红发[9]利用回弹法对早龄期混凝土进行测强的同时，还进行了超声声速测试，从而对超声－回弹综合法统一曲线进行了验证，但效果较差，统一曲线的测定结果严重偏低，而且误差分布不符合正态分布。如何使得超声－回弹综合法在对早龄期混凝土的测强分析中取得较好的效果还有待进一步的研究。1.1.4电特性试验法早龄期混凝土的水化、凝结过程对混凝土的后期强度、耐久性是非常重要的。混凝土凝结时间的确定关系到工程的施工进度和质量控制，是非常重要的工程参数。我国标准GB/T50080-2002和美国标准ASTMC403描述了混凝土凝结时间的测试方法。初凝时间点和终凝时间点分别意味着混凝土可塑性的消失和硬化过程的开始，分别对应于用尺寸为5mm筛从新拌混凝土中筛取砂浆的贯入阻力值达到3.5，28Mpa时所需的时间。但上述测试结果受人为因素影响较大，并且当混凝土流动度较小或粘度较大时，要筛出足够量的砂浆非常困难，这就促进了其替代方法的开发。利用混凝土的电特性监测和研究了早龄期混凝土的凝结硬化过程，测量指标为早龄期混凝土的电阻率和介电常数。对早期混凝土来说，导电作用是因为水泥浆中存在有离子，这种离子在电场驱动下可以运动。一个先决条件是因为其中含水分，如果没有水，水泥中的化合物也不可能被电离为正负离子，同时，若没有水，离子也无法在其中移动。所以水的存在是水泥浆导电的必要条件。在混凝土中的含水量范围之内，自由水越多，电阻率就越小，导电率就越大。随着时间的增加，早龄期混凝土中的含水量将会下降，导致电阻率也随之增加，这与混凝土强度随时间增加的曲线类似，所以可以用测电阻率的方法来监视混凝土的水化程度。电阻率明显变化的时刻，就是混凝土终凝的时刻；混凝土从加水——初凝——终凝以至基本硬化过程中，水泥的粘稠度逐渐增加，最后硬化。这将影响极化分子的运动，从而使得介电常数下降，介电常数的变化基本在终凝之前，终凝之后基本无变化。因此我们可以通过介电常数的这些变化来大致判断混凝土的终凝时刻。这种测试技术对水泥的电化反应影响甚微，并能进行精确地取值以及长时间的自动采集数据。但这一方法也有其不足之处，就是无法通过该法来对不同组成混凝土的初凝时刻进行判断。1.1.5拔出法拔出法用于检测混凝土的强度，它是将安装在混凝土体内的锚固件拔出，测定其极限抗拔力，然后根据预先建立的混凝土极限拔出力与其抗压强度之间的相关关系来测定混凝土强度的一种半破损（局部破损）检测方法。大量实验表明：极限拔出力与混凝土抗压强度之间确实存在着某种近似线性的对应关系，这就为该方法的应用提供了坚实的基础。拔出法可分为预埋拔出法及后装拔出法两种，预埋拔出法是指预先将锚固件埋入混凝土内的拔出法，后装拔出法是指在已硬化的混凝土上钻孔，然后在其上安装锚固件的拔出法。前者主要适用于成批、连续生产的混凝土结构构件的强度检测，后者可用于新、旧混凝土各种构件的强度检测。拔出法一般不宜直接用于遭受冻害、化学腐蚀、火灾等损伤混凝土的检测。1.1.6钻芯法钻芯法是利用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，在结构混凝土上钻取芯样以检测混凝土强度和缺陷的一种检测方法。它可用于检测混凝土的强度，结构混凝土受冻、火灾损伤的深度，混凝土接缝及分层处的质量状况，混凝土裂缝的深度、离析、孔洞等缺陷。该方法直观、准确、可靠，是其他无损检测方法不可取代的一种有效方法。钻芯法检测混凝土费用较高，费时较长，且对混凝土造成局部损伤，因而大量的钻芯取样往往受到限制，可利用其他无损检测方法如超声法与钻芯法结合使用，以减少钻芯数量，另一方面钻芯法的检测结果又可验证其他无损检测方法如超声法的检测结果，以提高其检测的可靠性。1.1.7超声波CT法超声波具有穿透能力强，检测设备简单，操作方便等优点，特别适合于对混凝土的检测，尤其适合对大体积混凝土如大坝、桥墩、承台及混凝土灌注桩的检测。常规的超声波对测法及斜测法[4]可检测混凝土内部的缺陷，但这需要操作人员具有一定的工作经验，且检测精度也不够高，仅能得到某些测线上而非全断面的混凝土质量信息。将计算机层析成像（ComputerizedTomography，简称CT）技术用于混凝土超声波检测，即为混凝土超声波层析成像检测方法。该方法首先将待检测混凝土断面剖分为诸多矩形单元，如图1所示，然后从不同方向对每一单元进行多次超声波射线扫描，即由来自不同方向的多条射线穿过一个单元，用所测超声波走时数据进行计算成像，其成像结果可精确、直观表示出整个测试断面上混凝土的缺陷及质量信息，使检测精度大为提高。1.2钢筋混凝土无破损检测的目的和意义无损检测技术是利用物质的某些物理性质因存在缺陷或组织结构上的差异使其物理量发生变化这一现象，在不损伤被检物使用性能及形态的前提下，通过测量这些变化来了解和评价被检测的材料、产品和设备构件的性质、状态、质量或内部结构等的一种特殊的检测技术。无损检测的目的大体上可从三个主要方面来阐述。（1）质量管理每一种产品均有其使用性能要求，这些要求通常在该产品的技术文件中规定，例如技术条件、技术规范、验收标准等，以一定的技术质量指标反映。无损检测的主要目的之一，就是对非连续加工（例如多工序生产）或连续加工（例如自动化生产流水线）的原材料、半成品、成品以及产品构件提供实时的工序质量控制，特别是控制产品材料的冶金质量与生产工艺质量，例如缺陷情况、组织状态、涂镀层厚度监控等等，同时，通过检测所了解到的质量信息又可反馈给设计与工艺部门，促使进一步改进设计与制造工艺以提高产品质量，收到减少废品和返修品，从而降低制造成本、提高生产效率的效果。（2）质量鉴定已制成的产品（包括材料、零部件等）在投入使用或作进一步加工，或进行组装之前，需要进行最终检验，亦即质量鉴定，确定其是否达到设计性能要求，能否安全使用，亦即判别其是否合格，以免给以后的使用造成隐患。（3）在役检测使用无损检测技术对运行期间或正在运行中的设备构件进行经常性的或者定期的检查，或者实时监控（称为在役检测），能及时发现影响设备继续安全运行或使用的隐患，防止事故的发生。例如疲劳损伤，或者产品中原有的微小缺陷在使用过程中扩展成为危险性缺陷等等。特别是对于重要的大型设备，例如锅炉、压力容器、核反应堆、飞机、铁路车辆、铁轨、桥梁建筑、水坝、电力设备、输送管道...等等，防患于未然，更有着不可忽视的重要意义。定期或不定期在役无损检测的目的并不仅仅是尽早发现和确认危害设备安全运行及使用的隐患并予以及时清除，从经济意义上来说，当今对无损检测技术还要求在发现早期缺陷（例如初始疲劳裂纹）后，通过无损检测技术定期或实时（连续）监视其发展，对所探测到的缺陷能够确定其类型、尺寸、位置、形状与取向等，根据断裂力学理论和损伤容限设计、耐久性等对设备构件的状态、能否继续使用、安全使用的极限寿命或者剩余寿命做出评估和判断。综上所述，无损检测技术不仅是产品设计制造过程和最终成品静态质量控制的极重要手段，而且是保障产品安全使用与运行的动态质量控制几乎是唯一的手段。因此，可以说无损检测的必要性贯穿于设计、制造和运行全过程中的各个环节，其目的可以一言以蔽之，即是为了最安全、最经济地生产和使用产品。必须明确的是，尽管无损检测技术在生产设计、制造工艺和质量管理、质量鉴定与控制、经济成本、生产效率等方面都显示了极其重要的作用，但是无损检测技术本身对具体某项产品而言，似乎并未直接增加什么内容，即不是所谓的“成形技术”。对产品所期待的使用性能和质量只能在产品制造中达到而不可能在产品检测中达到。无损检测技术的根本作用只是保证产品的质量或使用性能符合预期的目标，但是它是一种经济效益好的、保证产品质量的、高科技的检测技术。1.3钢筋混凝土桥无破损检验的国内外现状1.3.1国外混凝土无损检测技术的发展概况

混凝土作为一种最重要、用量最大的工程材料，自19世纪初问世以来，已有近200年的历史。在这一漫长的发展过程中，如何赋予它一些明确的性能指标，以及如何获得和控制这些性能，一直是人们在应用中不断探索的问题之一。如何测定这些性能，则是上述探索的基础。首先被采用的混凝土性能试验方法是“试件试验”。早在1911年英国皇家建筑学院(RIBA)的研究报告中，就已把立方体抗压强度试验列为推荐方法，此后迅速被各国采用，并一直延用至今。这类方法以试件破坏时的实测值代表混凝土的性能指标。“试件试验”方法已延用近一百年，已成为混凝土结构设计、施工及验收规范的基本依据。但由于试件中的混凝土与结构物中的混凝土质量、受力状态，混凝土成型和养护条件都不可能完全一致，所以试件实测值只能被认为是混凝土在特定条件下的性能反映，而不能完全确切地代表结构物原位混凝土的质量状况。尤其是对已建成的老建筑及受灾害因素影响的建筑物需要对其安全性作出评估时，“试件试验”就更无法满足要求。因此，人们一直希望找到一种能在建筑物原位直接测量混凝土各项性能指标的方法。早在20世纪30年代初，人们就已开始探索和研究混凝土无损检测方法，致使该方法取得了迅速的发展。1930年首先出现了表面压痕法。1935年格里姆(G．Grimet)、艾德(J．M．Ide)把共振法用于测量混凝土的弹性模量。1948年施米特(E．Schmid)研制成功回弹仪。1949年加拿大的莱斯利(Leslie)和奇斯曼(Cheesman)、英国的琼斯(R．Jones)等运用超声脉冲进行混凝土检测获得成功。接着，琼斯又使用放射性同位素进行混凝土密实度和强度检测，这些研究为混凝土无损检测技术奠定了基础。随后，许多国家也相继开展了这方面的研究。如前苏联、罗马尼亚、日本等国家在50年代都曾取得许多成果。60年代，罗马尼亚的弗格瓦洛(1．Facaoam)提出用声速、回弹法综合估算混凝土强度的方法，为混凝土无损检测技术开劈了多因素综合分析的新途径。60年代声发射技术被引入混凝土检测体系，吕施(H．Ruseh)、格林(A．T．Green)等人先后研究了混凝土的声发射特性，为声发射技术在混凝土结构中的应用打下了基础。80年代中期，美国的MarySansalone和NicholasJ．Carino实现了在水泥混凝土等集结型非金属、复合材料中采用机械波反射法进行无损检测的目标。此外，无损检测的另一个分支——钻芯法、拔出法、射钉法等半破损法也得到了发展，从而形成了一个较为完整的混凝土无损检测方法体系。随着混凝土无损检测方法日臻成熟，许多国家开始了这类检测方法的标准化工作，其中以ASTM所颁布的有关标准最多，这些标准有《硬化混凝土射人阻力试验方法》(C803—82)、《结构混凝土抽样与检测方法》(C823—83)、《混凝土超声脉冲速度试验方法》(C57983)、《硬化混凝土回弹试验方法》(C805—85)、《就地灌注圆柱试样抗压强度试验方法》(C873—850、《硬化混凝土拔出强度试验方法》(C900--87)、《成熟度估算混凝土强度的方法》(C1074--87)等。此外还有《硬化混凝土超声脉冲速度的测定》(DIN／BO8047)俄罗斯的《混凝土超声测强度》(GOSTl7624)，英国的《测试混凝土中超声速度》(BSl881：Part203)，捷克和斯洛伐克的《用超声脉冲检测混凝土的方法》(STN73—1371)等。与此同时国际标准化组织(ISO)及材料与结构试验研究国际联合组织(RILEM)也先后提出了若干项相关的国际标准。这些工作对结构混凝土无损检测技术的工程应用起了良好的促进作用。

近年来，国外在这方面的研究工作方兴未艾，尤其值得注意的是，随着科学技术的发展，无损检测技术也突破了原有的范畴，涌现出一批新的测试方法，包括微波吸收、雷达扫描、红外热谱、脉冲回波等新技术。而且，测试内容由强度推定、内部缺陷探测等扩展到更广泛的范畴，其功能由事后质量检测，发展到了事前的质量反馈控制。

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混凝土无损检测技术的发展虽然时快时慢，但由于工程建设的实际需要，它始终具有较强的生命力。可以预料，随着科学技术的发展和工程建设规模的不断扩大，无损检测技术的发展前景是广阔的。1.3.2我国混凝土无损检测技术的发展历程

我国在这一领域的研究工作始于20世纪50年代中期，开始引进瑞士、英国、波兰等国的回弹仪和超声仪，并结合工程应用开展了许多研究工作。60年代初即开始批量生产回弹仪，并研制成功了多种型号的超声检测仪；在检测方法方面也取得了许多进展。70年代以后，我国曾多次组织力量合作攻关，80年代着手制订了一系列技术规程，并引进了许多新的检测技术，大大推进了结构混凝土无损检测技术的研究和应用。随着电子技术的发展，仪器的研制工作也取得了新的成就，并逐步形成了自己的生产体系。90年代以来，无损检测技术继续向更深的层次发展，许多新技术得到应用，检测人员队伍不断壮大，素质迅速提高。纵观整个发展历程，我国无损检测技术的发展是非常迅速的，我们可以从下面几个方面叙述这一发展的过程：早在20世纪50年代中期，随着我国基本建设规模的扩大，混凝土无损检测技术就已引起工程界的重视。当时，我国与建设工程有关的主要研究院所及高等院校都开展了这方面的研究工作，并将研究内容列入了我国第一个科技发展十二年规划。在早期的研究中值得一提的是同济大学在该领域中作出了开拓性的贡献。当时的同济大学声学研究室与材性研究室在我国著名声学专家魏墨盒教授的带领下，首先开展了混凝土超声检测方法的研究，试验研究了混凝土强度及配合比参数与超声脉冲速度、衰减系数等声学参数之间的相互关系，并于1964年研制出我国第一台非金属超声仪。60年代初，我国已能生产回弹仪，并对回弹法的研究日趋成熟。在超声法研究方面，主要是运用超声脉冲法进行裂缝探测及运用专用曲线法进行强度检测，并大量引进前苏联及东欧国家的研究成果和检测经验。与此同时，在国内也有许多新的探索，在测强方面，一些研究者试图消除混凝土中砂石含量对“声速——强度”关系的影响，以便建立一条适应范围较广的基准曲线，在这方面获得一定成果的有建材研究院提出的“水泥净浆声速核算法”，陕西省建筑科学研究院提出的“砂浆声速核算法”，以及湖南大学提出的“声速衰减综合测强法”等。但这些方法都因测试方法或核算方法的烦琐而未能得到广泛应用。但它所提出的问题和思路，至今仍对测强研究有所启示。在测缺方面，南京水利科学研究院提出了用概率法判断缺陷的方法，使原来的经验判断上升为数值判据判断。70年代后期，我国混凝土无损检测技术的研究进入了一个新的发展期。1978年，以中国建筑科学研究院、陕西省建筑科学研究院为首组成了以建工系统为主的全国性协作组，其后又吸收其他系统单位参加。协作组的成立加强了各单位间的交流，也就一些共同关心的问题进行了合作研究，例如超声测试中仪器零读数(t)问题。协作组对仪器零读数产生的机理、不同介质仪器零读数的差异及如何进行统一标定曾进行过联合试验和研究。20世纪80年代，研究工作得到快速发展，具体如下：中国建筑科学研究院进行了综合法测强的研究，首次提出了北京地区的超声法测强曲线。南京水利科学研究院进行了超声法测强、超声法测量缺陷、裂缝深度的研究。同济大学进行了超声测缺、超声法测强、超声法测厚及超声波检测仪的研究。

湖南大学进行了超声检测影响因素及混凝土中声波衰减及频谱分析的研究。陕西省建筑科学研究院进行了测缺、超声法测量火灾后损伤层厚度的研究。这些研究取得了一系列首创性的成果，包括：测强方面超声测强的主要影响因素：石子的品种、粒径、用量；钢筋的影响及修正；混凝土湿度、养护方法的影响及修正；测试距离的影响及修正；测试频率的影响及修正等。测裂缝方面平测法测裂缝的方法及修正距离的研究；钢筋的影响及修正；钻孔法测裂缝的研究和应用斜测法测裂缝的研究及应用等。测缺陷方面概率判断法的进一步改进和完善；斜测交汇法的研究应用；缺陷尺寸估计；多参数综合判断的应用；波形方面的研究；频率测量方面的研究和应用；衰减系数、频谱分析应用和测定方法的研究；火灾后损伤层厚度的测定方法等。在这时期，许多地区通过试验研究，制定了本地区的强度换算曲线，推动了超声回弹综合法的提高和应用。随着超声检测技术的发展，应用的范围不断扩大，研究深度不断加深，从20世纪50~60年代主要在地上结构检测发展到地上和地(水)下，包括一些隐蔽工程，如灌注桩、地下防渗墙、水下结构的检测、坝基及灌浆效果的检测等；从一般两面临空的梁、柱、墩结构检测发展到单面临空的大体积检测；探测距离从1—2m发展到10-20m；从以声速一个参数为主发展到声速、振幅、频率、波形多参数的综合运用。特别在超声探测缺陷、裂缝方面，形成了从测试方法、数据处理到分析判断的一整套技术，在实际工程应用中取得了良好效果，许多重大工程都采用了超声检测。在应用的发展方面，80年代中期有一个重大发展，这就是超声检测混凝土灌注桩。1984年，湖南大学和河南省交通厅等单位首次运用超声法在灌注桩预埋钢管中进行检测，在郑州黄河大桥的灌注桩检测中取得成功并提出另一种判断桩内缺陷的方法，声参数一深度曲线相邻两点之间的斜率与差值之积，简称PSD判据。其后，还出现了其他一些判断分析方法。随后，许多单位都相继开展超声波检测混凝土灌注桩的研究和应用。由于声波法测桩具有不受桩长桩径的影响，探测结果精确可靠，很快在国内普遍推广应用，特别是大型桥梁的桩基检测中已普遍采用声波法，取得了很好的社会和经济效益，成为超声法检测混凝土的一个新热点。80年代，除了超声、回弹等无损检测方法日趋成熟外，中国建筑科学研究院又进行了钻芯法研究，哈尔宾建筑大学进行了后装拔出法的研究，使无损检测的内容进一步扩大。作为上述研究成果的必然结果，我国在80年代开始制订了一系列有关混凝土无损检测的技术规程并进行了多次修订，其中包括《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ／T23—2001)，《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02：88)，《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21：2000)，《后装拔击法检测混凝土强度技术规程》(CECS69：94)，《基桩低应变动力检测规程》(JGJ／T9395)，《水运工程混凝土试验规程》(JTJ27098)及《水工混凝土试验规程》(SDl05—82)等行业标准和协会标准。随后，一些省市也编制了相应的地方规程。各项规程的不断完善，大大促进了无损检测技术的工程应用和普及。进入90年代以来，我国建设工程质量管理引起广泛关注并提出一系列重大举措，从而进一步加强了无损检测技术在建设工程质量管理中的作用和责任，也进一步推动了检测方法方面的蓬勃发展，已有方法更趋成熟和普及，同时新的方法不断涌现。其中，雷达技术，红外成像技术，冲击回波技术等都进入了实用阶段，在声学检测技术方面的最大进展，则体现在对检测结果分析技术方面的突飞猛进，例如在测缺技术方面，其分析判断方法由经验性判断上升为数值判据判断，又由数值判据上升为成像判断。测试仪器也由模拟型仪器发展成为数字型仪器，为信号分析提供了物质基础。2．回弹法检测混凝土桥的试验方法和检测结果需要的材料有@-3000型回弹仪一部，浓度为百分之一的酚酞溶剂500毫升，钻和榔头各一个，记录本一本，记录笔一支。试验方法是先打开回弹仪开关，对准选好的墩台，用力压下，快速收回，这样回弹仪就会显示一个数据，记录好此数据，继续回弹（每个测点之间要有10cm的距离），侧够16个测点，然后测第二个桥墩。在使用回弹仪的时候一定要注意保持与大地水平。然后用酚酞酒精溶剂测桥墩的碳化程度，为了得到准确的碳化值，应该多测几组取平均值。3．回弹法检测阿克苏拦河闸3.1阿克苏拦河闸简介阿克苏河拦河闸位于阿克苏河下游，拦河闸主要由泄洪闸，南北岸进水闸，上下游河道整治段，泄洪闸为32孔，每孔6米，总净宽192，全长223米，该工程始建于1971年5月，1972年6月竣工，并投入运行，又兵团和农一师勘测设计院共同设计，由农一师7，8，9，10，16团和原工程团施工，总投资389.81万元，主要工程量1.82万立方米，钢材440吨，铅尺2.3万米，为加强该工程防御能力，1992年投资910万元，对导流堤，顺坝，丁坝进行了加固。该工程的建成提高了塔里木河灌区的灌溉保证率，有效控制了洪水对两岸的侵蚀，减少了大量泥沙，每年向阿克苏河下游下泄量26.3亿立方米，为灌区农业发展河河道两岸生态建设发挥了巨大效益。该工程1991年获农业部第一届工程设计一等奖。该拦河闸南北5孔为单孔启动，中间22孔为双孔启动，设计流量1330立方米每秒，校核流量1690立方米没秒，闸室结构采用钢筋混凝土分离式地板，下设钢筋混凝土井柱桩基，闸室上游采用粘土混凝土连环井桩防渗墙。闸后带钢筋混凝土结构双曲薄壳拱桥，桥面宽4.5米，设计荷载汽--8。3.2试验结果和结果分析依据规程在检测现场对回弹法检测混凝土抗压强度的回弹数据进行了计算整理。通过对塔里木大桥的回弹检测和碳化值的检测发现：（1）桥面连续部分损坏：断裂、破碎、坑洞、露筋、露骨。（2）桥面铺装损坏：网状裂缝、放射性裂缝、绞缝位置出现纵缝、剥落、破碎、露筋、露骨和坑洞。（3）桥梁支座出现脱空、变形、剥离等现象。通过小组讨论研究认为桥体的这些病害原因是因为：(1)混凝土强度太低该桥梁体混凝土为人工插捣,密实性差,强度极低。在重庆地区严重环境污染的长期作用下,梁体混凝土逐渐碳化、剥蚀。(2)无排水设施和伸缩装置全桥未设置任何排水设施和伸缩装置,梁端处桥面沥青混凝土张裂后,雨水顺裂缝大量渗入梁端。梁体长期处于污水的渗漏下,混凝土逐渐松软、剥蚀,其内钢筋锈蚀由点及线逐渐沿主筋纵向发展,锈壳逐渐增多、增厚、膨胀,最终导致混凝土大量开裂、剥落。编号回弹值RRi碳化深度构件测区R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12R13R14R15R16Rmdi(mm)15558595343605360464956574658625555.357.4424250494442485050485545465350474647.943.0435957505553596261525159475241575955.457.6444846414846495641414848474951484647.442.1454348474353544954503940404138484945.839.3465854485754555851543364535451545454.054.7475553486142413942434540464445474845.037.9484956615353575460534358584956455654.555.8495459444652545351545552505352514952.251.14105554585252535555505242565452544353.353.34115042424857444641404357424750434945.438.64124540625647515854506044565752435652.451.54134749514455585149585352585638485151.549.84144744444647555140525653604758505250.046.94154338464141474136434643423836444442.033.04测面状态侧面、表面、底底面、干、潮潮湿回型号ZC3-A回弹仪检定证号号测试角度水平、向上、向向下弹编号116测试人员资格证号（o）仪率定值80±2强度计算（Mppa）强度推定值(MMPa)标准差7.96最小值33.0平均值47.534.4测试单位负责人人：测试：记录：计算：第页4．回弹法检测塔里木大桥4.1塔里木大桥简介，北端与省道217线阿—塔公路和阿拉尔市的环城西路、塔里木大道的交会处相连，南端与阿拉尔至和田沙漠公路相连，是阿拉尔第一座横跨塔里木河的大桥。4.2试验结果和结果分析依据规程在检测现场对回弹法检测混凝土抗压强度的回弹数据进行了计算整理。通过对塔里木大桥的回弹检测和碳化值的检测发现：（1）桥面连续部分损坏：断裂、破碎、坑洞、露筋、露骨。（2）桥面铺装损坏：网状裂缝、放射性裂缝、绞缝位置出现纵缝、剥落、破碎、露筋、露骨和坑洞。（3）桥梁支座出现脱空、变形、剥离等现象。通过小组讨论研究认为桥体的这些病害原因是因为：(1)混凝土强度太低该桥梁体混凝土为人工插捣,密实性差,强度极低。在重庆地区严重环境污染的长期作用下,梁体混凝土逐渐碳化、剥蚀。(2)无排水设施和伸缩装置全桥未设置任何排水设施和伸缩装置,梁端处桥面沥青混凝土张裂后,雨水顺裂缝大量渗入梁端。梁体长期处于污水的渗漏下,混凝土逐渐松软、剥蚀,其内钢筋锈蚀由点及线逐渐沿主筋纵向发展,锈壳逐渐增多、增厚、膨胀,最终导致混凝土大量开裂、剥落。JGJ/T233—20011混凝土回弹法测测试记录表表建设单位名称：：测试单单位：（公公章）单位工程名称：：测试日日期：20088年4月日编号回弹值RRi碳化深度构件测区R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12R13R14R15R16Rmdi(mm)13636403941393939444039414044374239.726.7524552474351474648424849504241554546.837.0533732383838373839373935413933363937.724.4543444463242474240424944434952534644.533.5555040454242425042504039483944424343.031.3564552483954545551524454524850534450.543.2574231394342444442475243444450435143.632.1584541534951425246503743554257535448.439.6594541534951425246503743554257535448.439.65104949494945415542455142375643394445.735.45114945355046454437554346524142575546.236.15124539493943394341373937405239424440.928.35134542323541414352384031384138404940.227.35144250444547515054514342414242434645.234.65154950525142444546474650534953494948.640.05测面状态侧面、表面、底底面、干、潮潮湿回型号ZC3-A回弹仪检定证号号测试角度水平、向上、向向下弹编号116测试人员资格证号（o）仪率定值80±2强度计算（Mppa）强度推定值(MMPa)标准差5.57最小值24.4平均值33.924.8测试单位负责人人：测试：记录：计算：第页5．钢筋混凝土桥梁的耐久性影响因素及防腐应对措施5.1桥梁耐久性与影响因素所谓耐久性,本人有两种理解,一是理论耐久性,二是实际耐久性。理论耐久性按《公路工程混凝土结构防腐技术规范》解释是指“结构在预期作用和预定的维护条件,能在规定期限内维持其设计性能要求的能力”;实际耐久性是指结构对气候作用、化学侵蚀、物理作用或任何破坏过程的抵抗能力。一般来讲,在正常设计(满足强度、刚度、稳定性和使用功能等要求)、正常施工(严格依照规范和设计进行)、正常使用(规定荷载等)和正常养护(不使用化冰盐)的条件下,桥梁理论耐久性是有保障的。然而暴露在野外环境的桥梁,受到各种水侵腐蚀、冻融破坏、正常和非正常荷载的作用,加之设计、施工的不当,其生存时间很难同我们想象的设计寿命挂钩,其实际耐久性远远小于理论耐久性。影响桥梁耐久性的因素十分复杂,不考虑洪水、地震、超载及船舶的撞击,主要取决于以下四方面因素:①混凝土材料、钢材的自身特性;②桥梁结构的设计与施工质量;③桥梁结构所处的环境;④桥梁结构的使用条件与防护措施。其中混凝土材料、钢材的自身特性和钢筋混凝土桥梁的设计与施工质量是决定桥梁耐久性的内因。混凝土是由水泥、水、粗集料和某些外加剂,经过搅拌、浇注、振捣和养护硬化等过程而形成的人工复合材料。混凝土的材料组成,如水灰比、水泥品种和用量、集料的种类与级配等都直接影响桥梁的耐久性。混凝土的缺陷(例如裂缝、气泡、孔穴等)都会造成水分和侵蚀性物质渗入混凝土内部,与混凝土发生物理化学作用,腐蚀结构的钢筋,影响桥梁的耐久性。桥梁所处环境条件和防护措施是影响桥梁耐久性的外因。外界环境对钢筋混凝土桥梁的破坏是环境因素对混凝土结构物理化学作用的结果。环境因素引起的钢筋混凝土桥梁损伤或破坏主要有:①混凝土炭化;②氯离子侵蚀;③碱-集料反映;④冻融循环破坏;⑤钢筋腐蚀。在影响钢筋混凝土桥梁耐久性的诸多因素中,钢筋的腐蚀危害最大,当钢筋腐蚀后其有效截面积会不断减小,就使得结构的承载能力迅速下降,并不可恢复,严重时还会出现钢筋断裂。当结构的剩余承载能力低于作用荷载时,桥梁结构就有可能发生破坏。所以由钢筋腐蚀而引起的桥梁耐久性问题已成为一个非常突出的灾害性问题。5.2钢筋腐蚀病害成因混凝土对钢筋的保护体现在两个方面:即物理保护和化学保护。物理保护是指阻断保护,即混凝土保护层隔断了钢筋与空气、水和腐蚀环境的直接接触;化学保护是指钝化保护,水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙,使混凝土内部的空隙中充满了饱和的氢氧化钙溶液,其ph值为12～13,在这样高的碱性环境中埋置的钢筋容易发生钝化作用,使钢筋表面生成一层难溶的三氧化二铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4),通常称为钝化膜,能够阻止混凝土中的钢筋的腐蚀。埋置于无氯、未碳化混凝土中的钢筋可以永远不生锈。造成钢筋锈蚀的原因是多方面的,如周围介质的侵蚀,钢材的材质差,混凝土保护层的性能影响等。具体原因如下:①混凝土不密实或或有裂缝这往往是造成钢钢筋锈蚀的的主要原因因。尤其当当水泥用量量不当和浇浇捣不良,或者在混凝凝土浇注中中产生漏筋筋、蜂窝、麻麻面等缺陷陷,或者造成成干缩或温温差开裂、受受到过载开开裂、意外外冲撞破损损等等,使钢筋直直接暴露在在环境中,失去了混混凝土的保保护,都给水(汽)、氧和其其他侵蚀介介质的渗透透创造了有有利条件,多种侵蚀蚀介质容易易达到钢筋筋表面,从而加速速钢筋的锈锈蚀。②混凝土的碳化混凝土中的钢筋筋锈蚀的主主要原因之之一是“碳化”。空气中中的二氧化化碳气体,逐渐中和和混凝土的的水泥水化化物,把结硬的的水泥浆中中的氢氧化化碳转化为为碳酸钙,使混凝土土失去碱性性而变成中中性化。这这种现象称称为“碳化”。当碳化化深度达到到超过钢筋筋保护层时时,使表层混混凝土丧失失碱性环境境,其ph值低于10,对钢筋不再起钝钝化作用,从而破坏坏钢筋的钝钝化膜,使钢筋失失去保护的的屏障。进进而大气中中的有害气气体侵入混混凝土,就会使钢钢筋遭到锈锈蚀而生锈锈。处于干干燥环境下下的混凝土土碳化速度度缓慢,具有良好好保护层的的钢筋混凝凝土结构一一般不会发发生钢筋腐腐蚀;而处于潮潮湿的或有有侵蚀介质质的环境中中,混凝土将将加速碳化化,一般当ph值大于10时,钢筋腐蚀蚀速度较小小,当ph值小于4时钢筋腐腐蚀速度急急剧增加。③掺入或侵入氯盐盐氯离子对钢筋钝钝化膜的破破坏作用最最强,氯盐通过过混凝土中中的毛细孔孔或微裂缝缝渗入到钢钢筋的表面面,直接攻击击钝化膜,当钢筋表表面的氯离离子量超过过临界值,钢筋保护护膜遭到破破坏,如果能供供给氧气和和水,就会造成成钢筋局部部发生腐蚀蚀,较典型的的是含盐环环境,如化冰盐盐、海洋环环境、含盐盐地下水等等,并且其渗渗透深度很很可能超过过钢筋的深深度。因此此氯盐是威威胁桥梁耐耐久性最危危险的化学学物质,且对钝化化膜产生局局部性的破破坏,使钢筋表表面产生点点状坑蚀。5.3桥梁腐蚀蚀病害预防防对策钢筋腐蚀与混凝凝土的碳化化、氯离子子侵蚀以及及水分和氧氧的存在条条件是分不不开的,而提供这这种条件的的通道,一个是毛毛细孔道,另一个是是混凝土裂裂缝,其中裂缝缝对钢筋的的腐蚀影响响更大,混凝土开开裂后,钢筋的腐腐蚀速度将将大大加快快。因此,桥梁的防防腐应从两两方面入手手,一是提高高钢筋的混混凝土保护护层质量,阻止氯离离子和水分分对混凝土土的侵蚀,延长混凝凝土的碳化化时间,进而防止止钢筋锈蚀蚀;二是注重重桥梁防水水和防氯离离子侵蚀。5.3.1提高高混凝土保保护层质量量(1)加大混混凝土保护护层厚度。(2)提高混混凝土密实实度。模板板质量要好好,支撑牢固,混凝土不不跑浆;混凝土振振捣要到位位,避免出现现蜂窝、孔孔洞;掺入优质质粉煤灰,改变混凝凝土内部孔孔隙结构,提高混凝凝土密实度度,同时增加加对氯离子子扩散的阻阻力。(3)采取措措施,控制混凝凝土有害裂裂缝。一是是防止混凝凝土碱集料料反应引起起混凝土裂裂缝,比如选择择含碱量低低的水泥(≯0.66%),不使用碱碱活性的集集料,不使用含含碱或含碱碱量低的化化学外加剂剂等;二是防止止集料膨胀胀反应引起起的混凝土土开裂,对集料生生产、运输输、堆放及及搅拌等工工序进行科科学管理,防止将含含氧化镁或或硫酸盐的的膨胀集料料或生石灰灰碎块混入入集料中;三是防止止因温度变变化引起混混凝土开裂裂,合理设置置、安装桥桥梁伸缩缝缝与支座,加强桥梁梁养护,及时清理理伸缩缝中中杂物;四是尽量量采用预应应力结构;五是应用用设计允许许的最小水水泥用量和和能满足和和易性要求求的最小用用水量,不要用过过大的坍落落度,均匀浇筑筑混凝土,并及时对对混凝土进进行养护,施工现场场的材料堆堆放要合理理,避免施工工超载。5.3.2控制制氯离子含含量混凝土中氯离子子含量对钢钢筋腐蚀的的影响极大大,一般情况况下,钢筋混凝凝土中氯盐盐掺量应少少于水泥重重量的1%,掺氯盐的的混凝土必必须振捣密密实,且不宜采采用蒸汽养养护。5.3.3提高高桥梁防水水功能钢筋锈蚀主要是是因混凝土土保护层碳碳化和氯化化物侵蚀,这两种腐腐蚀现象都都是以水为为载体进行行。应该说说桥梁防水水是桥梁结结构防腐的的第一道屏屏障。大量量的桥梁检检测资料表表明,由于桥面面防水层的的过早破坏坏,加上桥面面排水不畅畅,水从桥面面渗入到桥桥面板下的的梁、墩台台等部位,加速了桥桥梁结构混混凝土的碳碳化和混凝凝土内钢筋筋的腐蚀。为为此:(1)应选择择好的防水水层,精心铺设设。防水涂涂层与其上上的沥青混混凝土铺装装层要具有有相融性,二者之间间的粘结力力要不低于于沥青混凝凝土铺装层层与水泥混混凝土桥面面板之间的的粘结力;要具有良良好的抗渗渗性能,在经受沥沥青混凝土土的热碾压压后,其抗渗性性应大于0.33MPa;;要具有良良好的耐久久性,并能适应应桥梁动荷荷载抗压、抗抗拉的特性性。(2)桥面防防水设计中中,建议除选选择具有良良好的抗渗渗、抗剪、抗抗拉的防水水层外,把水泥混混凝土铺装装设计为防防水混凝土土或在其表表面涂抹抗抗渗剂以达达到自防水水效果,即柔性防防水和刚性性防水相结结合。桥面面铺装施工工时,除严格控控制压实度度外,应严格控控制平整度度和横坡度度。确保泻泻水口位置置、标高准准确,泻水口不不被沥青混混凝土铺装装堵塞,以保证桥桥面水能迅迅速排除。(3)加强简简支梁端封封头混凝土土及铰缝施施工质量控控制,避免梁头头和铰缝渗渗水。通过过对大量的的旧桥检测测和加固施施工,发现在空空心板封头头处,由于混凝凝土开裂,厚度过薄薄等原因,水从伸缩缩缝等部位位沿着封头头的微小裂裂缝逐渐进进入空心板板内部,并很难排排除来,长期侵蚀蚀梁体混凝凝土和钢筋筋。因此应应注重封头头混凝土施施工质量,确保混凝凝土密实,也可对混混凝土进行行防水处理理。在铰缝缝处,由于连接接比较薄弱弱,加上施工工质量较差差,许多桥梁梁在使用早早期就出现现铰缝开裂裂,桥面铺装装层沿铰缝缝纵向开裂裂,桥面防水水层开裂,铰缝处严严重渗水,板的翼缘缘混凝土碳碳化最为严严重,部分钢筋筋开始锈蚀蚀。因此,从设计上上要采取措措施,加强铰缝缝连接,避免单板板受力,从而保证证桥面防水水层整体性性不被破坏坏。6．结论桥梁结构的使用用效能及耐耐用年限，主主要由设计计、施工和和所用材料料质量而定定。由于设设计、施工工和材料可可能存在某某些缺陷，这这些缺陷使使桥梁结构构在先天上上存在着某某些薄弱点点。另外，桥桥梁在营运运使用中又又会受到不不可避免的的人为损伤伤及各种大大自然侵蚀蚀，带来后后天病害。先先天缺陷和和后天病害害的不利影影响往往叠叠加在一起起，再遇上上荷载和外外力的临界界组合，很很容易使桥桥梁发生不不可预见的的损坏。一一处或某几几处局部的的损坏又可可能产生连连锁反应，波波及到更多多的位置，发发展成更大大的损坏，乃乃至危及桥桥梁的安全全。所以，桥桥梁检查就就是要及时时发现早期期病害，在在尚未出现现更大损伤伤之前就能能采取维修修养护措施施，以控制制病害发展展或把病害害清除，从从而确保桥桥梁的正常常使用。要及时发现桥梁梁结构的病病害，就必必须对桥梁梁进行检查查。桥梁结结构的检查查，是保证证桥梁正常常使用、进进行维修加加固的重要要依据。没没有正规的的检查就不不可能有合合理的维修修。病害发发现得越早早，维修工工作量就越越小；发现现得越晚，维维修工作量量就越大。检检查不及时时或不充分分就有可能能使桥梁病病害得不到到发现而潜潜藏着隐患患。因此，检检查桥梁结结构的目的的在于随时时掌握结构构的技术状状况和安全全状态，总总结设计、施施工、使用用和维修的的经验和教教训，检定定现有桥梁梁的承载能能力和通行行能力；指指导对桥梁梁的正确使使用、管理理与维修等等。旧桥现场的外观观调查是通通过桥梁检检查人员的的目测