混凝土结构无损检测.ppt

1、混凝土结构无损检测,2 回弹法,3 超声回弹综合法,4 局部(半、微)破损法,5 混凝土内部缺陷检测,1 概 述,6 其它无损检测技术,1 概 述,一、应用背景,二、方法简介,三、相关标准,一、应用背景,不能反映混凝土的施工及养护质量； 不能反映结构各部位混凝土强度质量，评价均匀性不全面； 当无试件或对试件的制作、养护、抗压试验等条件有怀疑时，无法评价验收混凝土强度； 不能反映结构老化或意外损伤后的强度； 不能反映特殊工艺生产的构件混凝土强度（如喷射、离心、挤压、振动模压等）； 不能进行多次试验（如观测强度发展或外界因素的影响等）。,用标准试件评价混凝土质量的缺点：,一、应用背景,试件不足或没

2、有 试件可疑 (材料用量、配合比) 试件结果不符合强度要求,混凝土合格性的判定 施工过程中的质量控制 维修、加固、改建,无损检测技术是指在不破坏混凝土结构构件的条件下，在混凝土结构构件原位上对混凝土结构构件的强度和缺陷进行直接定量检测的技术,二、检测方法简介,1. 检测混凝土的强度,2. 检测混凝土内部缺陷,3. 几何尺寸检测,回弹法 综合法 拔出法 钻芯法,超声法 冲击回波法 雷达波反射法 红外热谱法,钢筋位置、保护层、板面、 道面、墙面厚度,冲击回波法 电磁法 雷达波反射法,三、相关标准,回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001) 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程(

3、CECS 02:2005) 钻芯法检测混凝土强度技术规程(CECS 03:88) 超声法检测混凝土缺陷技术规程(CECS 21:2000) 后装拔出法检测混凝土强度技术规程(CECS 69:94) 基桩低应变动力测桩规程(JGJ/T 93-95) 建筑基桩检测技术规范(JGJ 106-2003) 公路工程基桩动测技术规程(JTG/T F81-01-2004) 砌体工程现场检测技术标准(GB/T 50315-2000) 混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 50204-2002) 建筑结构检测技术标准(GB/T 50344-2004) 混凝土中钢筋检测技术规程(JGJ/T 152-2008),2

4、 回弹法,二、回弹仪,三、影响测强关系的因素,一、概 述,六、工程实例,五、检测要点,四、测强曲线的建立,一、概 述,1. 基本原理,表面硬度法的一种 1948年瑞士斯密特 (Schmidt)发明回弹仪,能量损失： 塑性变形吸收的能量 结构振动所消耗的能量 回弹仪各部件摩擦消耗的能量,一、概 述,2. 应用场合,3. 适用条件,根据回弹值检验结构混凝土质量均匀性 对比混凝土强度是否达到某些工艺要求 推定混凝土强度 确定结构混凝土的质量疑问区，以进行进一步检测,原材料应符合现行标准，掺或不掺各种掺合料 人工、机械搅拌或泵送混凝土 自然养护 龄期7-2000天 强度10-70MPa,一、概 述,4

5、. 使用限制,5. 回弹法的特点,表层与内部不能有明显差异 超过回弹测强曲线限定的龄期，碳化过深 超过回弹测强曲线限定的强度（10-70MPa）,无损伤，可复测 仪器轻便，使用方便，操作简单，测试费用低 测试速度快，可做较多数量，代表性高 可以基本反映构件混凝土抗压强度的规律 只反映表面强度,表面不平整，有疏松、麻面、蜂窝，有浮浆、污物 表层有损伤（受冻、火烧、化学腐蚀等） 表层潮湿 内部有缺陷,二、回弹仪,1. 构造和规格,2. 标准状态,重 型： 26.42J 大型构件、路面、大体积混凝土 中 型： 2.207J 一般建筑物、普通构件 轻 型： 0.98J 轻质材料（砖、轻砼）、薄壁构件

6、特轻型：0.27J 砂浆,标称动能2.207J 钢砧率定值802（洛氏硬度602，205） 锤与杆碰撞瞬间，拉簧处于自由状态，弹击锤起跳点位于0刻度,装配尺寸及性能： 拉簧有效自由长度L061.5mm（此值增大回弹值偏低） 弹击锤冲击长度Lp75.0mm，拉簧刚度785N/m（大而偏低） 重锤起跳点：100,二、回弹仪,3. 常规保养,4. 回弹仪的检定,使用期限：半年； 累计弹击次数：6000； 仪器遭撞击、损害，更换零部件； 新出厂仪器。,超过2000次常规保养 清洗中心导杆、弹击锤、弹击杆内孔和冲击面， 中心导杆上薄薄涂抹钟表油，其它部位不得抹油; 清理机壳内壁，检查指针摩擦力； 保养后

7、应进行率定。,三、影响测强关系的因素,1. 原材料,4. 成型面和测试方向,2. 成型及养护方法,3. 龄期的影响,三、影响测强关系的因素,1. 原材料,2. 成型及养护方法,水泥品种及用量：碳化速度、混凝土强度 骨 料：品种及粒径均无显著影响 外加剂：除引气剂外无显著影响,成型方法：只要内部密实，无影响； 模板：无显著影响； 养护方法：含水率的影响。,三、影响测强关系的因素,1. 原材料,4. 成型面和测试方向,2. 成型及养护方法,3. 龄期的影响,碳化深度综合了水泥品种和用量、龄期、环境条件,钢筋、表面石子、泌水,5. 其它影响因素,四、测强曲线的建立,1. 测强曲线的分类,统一曲线：平

8、均相对误差15，相对标准差18； 地区曲线：平均相对误差14，相对标准差17； 专用曲线：平均相对误差12，相对标准差14；,四、测强曲线的建立,1. 测强曲线的分类,2. 测强曲线的建立方法,(1)试件成型,五个强度等级； 每个等级制作标准试块2组； 同材料、同工艺； 同条件养护；,加压3080kN； 相对两侧面共计16点； 点与点、边缘不小于30；避开石子和气孔 回弹值精确到1；平均值精确至0.1（Rm） 按GB/T50081检测混凝土强度。,(2)回弹和测强,(3)回归分析,五、检测要点,1. 搜集资料,2. 确定检测(抽样)方案,3. 测区的布置,4. 测点的布置及回弹,5. 碳化深度

9、的检测,6. 数据处理,五、检测要点,1. 搜集资料,(1)工程概况,(2)施工情况,混凝土生产与输送方式， 模板、浇筑、养护情况 成型日期等。,(3)检测目的,工程名称及建设、设计、施工、监理单位； 结构或构件名称、尺寸、数量及强度等级； 混凝土配合比； 水泥品种、强度等级、安定性、生产厂家； 砂、石种类、粒径； 外加剂或掺合料品种、掺量。,五、检测要点,2. 确定检测(抽样)方案,(1)单个检测,(2)批量检测,适用于单个结构或构件的检测,混凝土强度等级相同， 原材料、配合比基本相同； 成型及养护条件基本一致； 龄期相近； 同类结构或构件。,抽检数量不得少于同批构件总数的30%且构件数量不

10、得少于10件； 抽检构件时，应随机抽取并使所选构件具有代表性。,同一层柱可作为一个批量进行检测； 同一层梁、板作为另一个批量进行检测； 常规质量监督和验收，应采用随机抽样方法； 安全鉴定，以主要受力构件为主，如主梁、大跨度板、悬挑构件等； 质量事故处理依据，应由设计等单位提出； 当混凝土强度离散性较大时，应扩大抽样数量。,五、检测要点,2. 确定检测(抽样)方案,五、检测要点,2. 确定检测(抽样)方案,A 一般施工质量检测 B 结构质量或性能检测 C 结构质量或性能的严格检测或复检,建筑结构检测技术标准 (GB/T 50344-2004),五、检测要点,3. 测区的布置,(1)数量,(2)位

11、置,检测结构或构件混凝土抗压强度时的一个检测单元,(3)其它,间距控制在2m以内，面积宜控制在0.04m2以内; 离构件端部或施工缝边缘不宜大于0.5m，不宜小于0.2m； 宜布置在关键受力受力部位和易产生缺陷的部位； 最好选择在两个对称可测面上，且均匀分布； 尽量使仪器处于水平方向。,一般构件不应少于10个，小构件(4.5m0.3m)5个,检测面应清洁、平整，不应有疏松层和杂物； 避开石子和钢筋，但不应故意避开受力、薄弱部位； 必要的加固； 测区应标有清晰的编号。,五、检测要点,4. 测点的布置及回弹,在测区内进行的一个检测点,测点宜在测区范围内均匀分布； 相邻两测点的净距不宜小于20； 测

12、点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30； 测点不应在气孔或外露石子上； 同一测点只应弹击一次； 每测区应记取16个回弹值，回弹值读数估计至1。,五、检测要点,5. 碳化深度的检测,不少于30的测区； 极差大于2.0时，应在每一测区测量碳化深度值； 精确至0.5mm。,五、检测要点,6. 数据处理,(1)计算测区强度值,计算测区回弹平均值(去掉最大最小各3个)，精确到0.1； 回弹值修正：先非水平方向修正；后表面、底面修正； 换算测区强度； 钻芯或同条件养护试件修正。,测区混凝土强度换算值：由测区的平均回弹值和碳化深度值通过测强曲线计算得到的该检测单元的现龄期混凝土抗压强度值。 结构或构件混凝土

13、强度推定值：强度换算值总体分布中保证率不低于95%的结构或构件中的混凝土抗压强度值。,五、检测要点,6. 数据处理,(1)计算测区强度值,(2)结构或构件强度的确定(3种情况),当该结构或构件测区数少于10个时：,当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0MPa时,当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时,五、检测要点,6. 数据处理,(1)计算测区强度值,(2)结构或构件强度的确定,对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：,六、工程实例,某住宅小区为地上26层剪力墙结构，混凝土设计强度等级为C35，对指定的12面墙体混凝土强度

14、进行回弹法检测。,把指定层的一面墙作为一个构件进行抽检(共12个)； 每个抽检的构件侧面布置10个测区； 每个测区测取16个回弹值； 同时随机选取30%的测区测量碳化深度值； 选取6个测区为取芯位置钻取芯样。,单个构件混凝土强度计算汇总表,六、工程实例,某住宅小区为地上26层剪力墙结构，混凝土设计强度等级为C35，对指定的12面墙体混凝土强度进行回弹法检测。,本批构件平均强度m=36.1MPa, 标准差s=0.92MPa4.5MPa可以作为一批构件； 强度推定值=m-1.645s=34.6MPa； 不符合设计强度等级C35要求。,2 超声回弹综合法,三、影响测强关系的因素,一、概 述,六、工程

15、实例,五、检测要点,四、测强曲线的建立,二、仪器设备及使用方法,一、概 述,1. 基本原理,两种以上方法的综合使用，互相弥补,弥补相互的不足 回弹法只反映表层砼弹性性能，声速能反映全断面的弹性性能； 对低强度砼回弹法不敏感；对高强度砼声速随强度的变化幅度不大。,减少龄期和含水率的影响(对反映强度的作用相反) 龄期长导致声速的增长率下降，碳化深度加大，回弹值提高； 含水率高导致声速偏高，回弹值偏低。,2. 适用条件、限制,同回弹法,二、仪器设备及使用方法,1. 非金属超声波检测仪,二、仪器设备及使用方法,1. 非金属超声波检测仪,(1)性能参数,工作频率 振动模式,厚度振动模式(常用于高频的纵波

16、换能器) 径向振动模式(常用于增压式换能器) 厚度切变型振动模式(常用于横波换能器),2. 探头(换能器),20KHz200KHz,二、仪器设备及使用方法,1. 非金属超声波检测仪,(1)性能参数,2. 探头(换能器),(2)换能器的选用,振动模式 工作频率,测距越大，衰减越大，选用换能器的频率宜低； 砼质量越差，强度越低，衰减越大，使用频率越低； 结构横截面尺寸要大于2倍信号波长； 在满足首波幅度测读精度条件下，选用较高频率换能器。,二、仪器设备及使用方法,1. 非金属超声波检测仪,(1)性能参数,2. 探头(换能器),(2)换能器的选用,(3)耦合剂的使用,黄油 凡士林 石膏浆 浆糊 海藻

17、酸纳 水,二、仪器设备及使用方法,3. 声速测定方法,(1)对测法 (2)角测法 (3)平测法,tm测区声时3点平均值，精确到0.1us； l 超声测距，误差小于1%； v 测区声速值，精确到0.01km/s。,二、仪器设备及使用方法,3. 声速测定方法,顶面及底面对测或角测，=1.034 顶面平测，=1.05 底面平测，=0.95,(1)对测法 (2)角测法 (3)平测法,三、影响测强关系的因素,1. 原材料,2. 成型及养护方法,水泥品种及用量：不显著； 骨料：粗骨料有显著影响； 外加剂：除引气剂外无显著影响。,成型方法：只要内部密实，无影响； 模板：无显著影响（木模表面吸水）； 养护方法

18、：含水率的影响。,3. 其它因素,如：龄期、成型面与测试方向等均同回弹法,四、测强曲线的建立,1. 测强曲线的分类,统一曲线：相对标准差15(回弹法为18)； 地区曲线：相对标准差14(回弹法为17)； 专用曲线：相对标准差12(回弹法为14)；,四、测强曲线的建立,1. 测强曲线的分类,2. 测强曲线的建立方法,(1)试件成型,制作标准试块不少于7组； 同材料、同工艺； 同条件养护；,测试龄期7d,14d,28d,60d,90d,180d,365d 回弹值精确到1；平均值精确至0.1（Rm） 声速精确到0.1m/s 抗压强度精确到0.1,(2)测试,(3)回归分析,五、检测要点,1. 搜集资

19、料,2. 确定检测(抽样)方案,(1)单个检测,(2)批量检测,五、检测要点,3. 测区的布置,(1)数量,(2)位置,(3)其它,间距控制在2m以内，面积宜控制在0.04m2以内； 离构件端部或施工缝边缘不宜大于0.5m，不宜小于0.2m； 宜布置在关键受力受力部位和易产生缺陷的部位； 最好选择在两个对称可测面上，且均匀分布； 尽量使仪器处于水平方向。,一般构件不应少于10个，小构件(4.5m0.3m)5个,检测面应清洁、平整，不应有疏松层和杂物； 避开石子和钢筋，但不应故意避开受力、薄弱部位； 必要的加固； 测区应标有清晰的编号。,平测时4040cm,五、检测要点,4. 测点的布置及检测,

20、每个测区测3个超声测点，测量声时和测距； 测点磨平，换能器与混凝土耦合良好； 优先采用对测或角测； 不具备对测或角测条件是可用单面平测； 回弹点数：,对测或角测时，在超声波发射及接收面测区内各弹击8点， 平测时，在超声波发射及接收点之间弹击16点。,五、检测要点,5. 数据处理,(1)计算测区强度值,计算测区回弹平均值(最大/最小)，精确到0.1； 回弹值修正； 计算平均声速； 换算测区强度； 钻芯或同条件养护试件修正：,五、检测要点,5. 数据处理,(1)计算测区强度值,(2)结构或构件强度的确定(3种情况),当该结构或构件测区数少于10个时：,当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0M

21、Pa时,当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时,五、检测要点,5. 数据处理,(1)计算测区强度值,(2)结构或构件强度的确定,对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：,六、工程实例,350 x350mm混凝土柱，设计强度等级为C30,六、工程实例,350 x350mm混凝土柱，设计强度等级为C30,按照综合法检测混凝土抗压强度技术规程：,构件平均强度m=36.1MPa； 标准差s=3.47MPa； 强度推定值=m-1.645s=30.4MPa； 达到混凝土设计强度等级C30的要求。,六、工程实例,350 x350mm混凝土柱，

22、设计强度等级为C30,按照建筑结构检测技术标准,强度推定值（具有95%保证率）的推定区间： 上限值=m-k1 s=36.1-1.01730*3.47=32.6MPa, 下限值= m-k2 s=36.1-2.91096*3.47=26.0MPa （n=10,推定系数k1=1.01730， k2=2.91096) 达到混凝土设计强度等级C30,3 局部破损方法,二、其它方法,一、钻芯法,三、方法比较,一、钻芯法,1. 特点及适用场合,方法简单； 信息直接、真实； 既可测强，又可测缺； 局部破损数量、部位受限； 成本较高、工时较长。,2. 仪器设备,对试块抗压强度测试结果有怀疑； 材料、施工或养护出

23、现质量问题； 冻害、火灾、化学侵蚀或其他损害； 旧结构； 对其他无损检测方法修正。,一、钻芯法,3. 取芯的位置,选择混凝土强度质量具有代表性的部位； 受力较大的部位，安全度不足的构件截面不能取芯； 构件的接头和边缘，应力状态复杂，不宜取芯； 相同条件的构件，一般取在基础、墙、柱上，尽可能不在梁上； 避开结构的钢筋(尤其是主筋)、预埋件或管线; 用于无损法的修正时，取芯部位要在无损测试区或接近无损测试区。,一、钻芯法,4. 取芯的数量,按单个构件检测时不少于3个，小构件不少于2个； 构件的局部区域检测时：根据构件情况，确定位置、数量、深度； 大型基础或大面积墙体：分成若干区域； 桩身混凝土芯样

24、：每孔2-3组，每组加工为3个试件； 无损修正时，见有关标准。,一、钻芯法,5. 芯样的要求及加工,不宜采用垫平材料(横向变形大，减低强度)； 宜磨平或抹平(水泥净浆、砂浆、硫磺胶泥)； 要求：,(1) 端面平整度,每100mm内不得大于0.1mm,找平层与端面良好粘结； 找平层强度高于芯样强度； 找平层厚度： 水泥基材不大于5mm，硫磺胶泥层不大于1.5mm。,一、钻芯法,5. 芯样的要求及加工,垂直度偏差在2以内； 游标量角器测量两个端面与母线的夹角。,(2) 端面与轴线的垂直度,一、钻芯法,5. 芯样的要求及加工,芯样直径应不小于3Dm，至少2Dm(70mm)； 最佳尺寸为高度与直径均为

25、100 mm； 高径比在0.951.05。,(3) 芯样尺寸和高径比,一、钻芯法,5. 芯样的要求及加工,不允许存在垂直于受压面的钢筋； 尽量把含有钢筋的一端锯掉；靠近端头； 每个芯样最多含有二根小于10 mm的钢筋 ； 且钢筋应与芯样轴线基本垂直而且不外露。,(4) 芯样尽量不含钢筋,一、钻芯法,5. 芯样的要求及加工,芯样宜与被测结构混凝土湿度基本一致； 自然干燥状态：要求芯样在室内自然干燥3天； 潮湿状态：抗压前在水中浸泡48小时。,(5) 芯样的干湿程度,一、钻芯法,6. 抗压强度的测定,芯样直径 芯样高度 垂直度 平整度,(1) 测量芯样的尺寸,用游标卡尺测量芯样中部 测量精度0.5

26、mm 允许平均直径的偏差1mm,一、钻芯法,6. 抗压强度的测定,CECS 03：88：高径比修正 不得小于0.95D，或大于1.05D,(1) 测量芯样的尺寸,(2) 抗压强度测试,(3) 高径比修正,一、钻芯法,7. 结果评定,(1) CECS 03,单个构件时，换算值中的最小值为代表值； 按批检验时，取0.85置信区间的上限值。,(2) JGJ106-2003,三个芯样试件换算值的平均值为代表值; 不同深度的代表值的最小值为桩身强度代表值.,一、钻芯法,7. 结果评定,fcu,1=fcor,m-K1S fcu,2=fcor,m-K2S,最小样本容量：保证抽样的代表性 检测批具有95%保证率的标准值的推定区间计算,(3) GB建筑结构检测技术标准,一、钻芯法,三层框架结构，混凝土设计强度等级为C30,置信度为0.9的推定区间(错判率和漏判率均为0.05),二、其它方法,1. 拔出法,简单、准确、直观； 费用低； 需预埋锚固件、不能随机抽检； 后装拔出法。,二、其它方法,2. 射钉法,Penetration Probe Windsor Probe,测量迅速、简便； 射入深度20-70mm，受表面状况及碳化影响较小； 特别适合老结构； 仪器未标准化，发射枪影响显著； 国内尚无专门标准。,三、精度比较,三、方法比