土工格柵博客:混凝土強度無損檢測技術研究

　　混凝土是建筑工程中最主要的結構材料之一，無論是工業及民用建筑，還是公路、鐵路、水利及水電工程等都廣泛使用混凝土材料,混凝土的質量關系到整個工程的質量。因此，加強混凝土的質量監測與控制成為當今建筑工程技術中的重要課題?；炷恋闹饕|量指標歷來是以標準試件的抗壓強度為依據的，但由于試樣的制作條件、養護環境及受力狀態與原位混凝土均存在著明顯的差異，試樣的實驗結果難以全面、準確地反映原位混凝土的質量狀況，混凝土標準試件的抗壓試驗對結構混凝土來說是一種間接測定值。特別是當對結構混凝土強度出現懷疑；試件的取樣、制作、養護等未按規定進行，對其可信度產生懷疑；結構混凝土受自然環境的侵蝕或受災害性因素損害時更顯突出。有些破損檢測方法對混凝土結構有所損害，使得工程檢測人員更傾向于用無損檢測方法獲得原位混凝土真實質量情況。早在20世紀30年代，人們就開始研究混凝土無損檢測技術1948年，瑞士科學家施密特（E.Schmidt）研制成回彈儀；1949年萊斯利（Leslie）等人用超聲脈沖成功檢測混凝土；60年代費格瓦洛（I.Facaoaru）提出用聲速、回彈綜合法估算混凝土強度；80年代中期，美國的MarySansalone等用機械波反射法進行混凝土無損檢測；90年代以來，隨著科學技術的快速發展，涌現出一批新的測試方法，如微波吸收、雷達掃描、紅外線譜、脈沖回波等方法。我國從50年代開始引進瑞士、英國、波蘭等國的超聲波儀器和回彈儀，并結合工程應用開展了一定的研究工作；60年代初我國研制成功多種型號的超聲波儀器，隨后廣泛進行了混凝土無損檢測技術的研究和應用；80年代混凝土無損檢測技術在我國得到快速發展，并取得了一定的研究成果，除了超聲、回彈等無損檢測方法外，還進行了鉆芯法、后裝拔出法的研究；90年代以來，雷達技術、紅外成像技術、沖擊回波技術等進入實用階段，同時超聲波檢測儀器也由模擬式發展為數字式，可將測試數據傳入計算機進行各種數據處理，以進一步提高檢測的可靠性。混凝土無損檢測的方法主要有回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、雷達法、沖擊回波法、紅外成像法、超聲波CT法、拔出法、鉆芯法等。
　　以下就混凝土無損檢測的概念、分類和特點及主要幾種檢測方法的工作原理、特點及適用范圍作以論述。
　　一、概述
　　結構混凝土無損檢測技術工程應用的主要目的是對結構混凝土強度、內部缺陷及其它性能進行檢測。這里我們主要講的是無損檢測技術檢測結構混凝土強度的方法。其定義為在不影響結構或構件受力性能或其他使用功能的前提下，直接在結構或構件上通過測定某些適當的物理量，并通過這些物理量與混凝土強度的相關性，進而推定混凝土強度等性能的檢測方法。
　　混凝土強度的無損檢測方法按其原理可分為三類：1、半破損法，這類方法有鉆芯法、拔出法、拔脫法、板折法、射擊法、就地嵌注試件法等。特點是以局部破壞性試驗獲得結構混凝土的實際抵抗破壞的能，因而直觀可靠，測試結果易為人們所接受。缺點是造成結構的局部破壞，需進行修補，不宜用于大面積的全面檢測。2、非破損法，這類方法有回彈法、超聲脈沖法、射線吸收與散射法、成熟度法等。特點是測試方便、費用低廉，但其測試結果的可靠性主要取決于被測物理量與強度之間的相關性。須建立相關公式或校準曲線。缺點是相關關系受過多因素的影響，當條件發生變化，應進行修改。3、綜合法，這類方法有超聲回彈綜合法、超聲鉆芯綜合法、聲速衰減綜合法等。特點是采用多項物理參數，能較全面地反映構成混凝土強度的各種因素，比單一物理量的無損檢測方法具有更高的準確性和可靠性。是混凝土強度無損檢測技術的一個重要發展方向。
　　二|、四種主要的無損檢測混凝土強度方法的工作原理、特點、適用范圍
　?。ㄒ唬?回彈法
　　1、工作原理：
　　我國的回彈儀有N型、L型、NR型、M型等，其中N型應用最廣泛，它是一種指針直讀的直射錘擊式儀器。主要由機殼、蓋帽、尾蓋、彈擊錘、彈擊桿、中心導桿、壓簧、彈擊后簧等23個零部件組成。回彈法是用彈簧驅動的重錘，通過彈擊桿（傳力桿），彈擊混凝土表面，并測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值（反彈距離與彈簧初始長度之比）作為與強度相關的指標來推定混凝土強度的一種方法。由于測試在混凝土表面進行，所以應屬于表面硬度法的一種。
　　2、特點：儀器簡單，操作方便、經濟、迅速、具有相當的測試精度。
　　 3、適用范圍：回彈法適用于工程結構普通混凝土抗壓強度的檢測。不適用于表層與內部質量有明顯差異或內部存在缺陷的混凝土結構或構件的檢測。
　　回彈儀使用時的環境溫度應為-4~40℃。
　　 符合下列條件的混凝土可采用JGJ/T23-2001規程附錄A進行測區混凝土強度換算：
　　 a、普通混凝土采用的材料、拌和用水符合現行國家有關標準；
　　 b、不摻外加劑或僅摻非引氣型外加劑；
　　 c、采用普通成型工藝；
　　 d、采用符合現行國家標準《混凝土結構工程施工及驗收規范》規定的鋼模、木模及其他材料制作的模板；
　　 e、自然養護或蒸氣養護出池后經自然養護7d以上，且混凝土表層為干燥狀態；
　　 f、齡期為14~1000d；
　　 g、抗壓強度為10~60MPa。
　　 當構件混凝土抗壓強度大于60MPa時，可采用標準能量大于2.207J的混凝土回彈儀，并應另行制訂檢測方法及專用測強曲線進行檢測。
　　 （二）超聲回彈綜合法
　　 1、工作原理：通過超聲儀測量在測距內超聲傳播的平均聲速來推定混凝土的強度，并結合回彈法進行檢測。
　　 2、特點：檢測過程無損于材料、結構的組織和使用性能；直接在在構筑物上檢測試驗并推定其實際的強度；重復或復核檢測方便，重復性良好；有利于測強測缺的結合，保證檢測混凝土強度建立在無缺陷、均勻的基礎上合理地評定混凝土的強度；在某些無法測量回彈值及其它參數的結構或構件中，超聲法有其特殊的適應性。
　　 3、適用范圍：不適用于檢測因凍害、化學侵蝕、火災、高溫等已造成表面疏松、剝落的混凝土。
　　 《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》（CECS02：2005）規定的強度換算方法適用于符合下列條件的普通混凝土：混凝土用水泥應符合現行國家標準的要求；混凝土用砂、石骨料符合現行行業標準的要求；可摻或不摻礦物摻合料、外加劑、粉煤灰、泵送劑；人工或一般機械攪拌的混凝土或泵送混凝土；自然養護；齡期7~2000d；混凝土強度10~70Mpa。
　　 （三）后裝拔出法（微破損試驗方法）
　　 1、工作原理：在已硬化的混凝土表面鉆孔、磨槽、嵌入錨固件并安裝拔出儀進行拔出試驗，測定極限拔出力，根據預先建立的拔出力與混凝土強度之間的相關關系檢測混凝土強度。
　　 2、特點：只要避開鋼筋或鐵件位置，在已硬化的新舊混凝土的各種構件上都可以使用，特別是當現場結構缺少混凝土強度的有關試驗資料時，是非常有價值的一種檢驗評定手段。具有檢測精度高、破損程度小、使用方便、適用范圍廣等特點。
　　 3、適用范圍：被檢測混凝土的強度不應低于10.0Mpa。檢測部位混凝土表層與內部質量應一致。當混凝土表層與內部質量有明顯差異時，應將薄弱表層清除干凈后方可進行檢測。
　　 （四）、鉆芯法（半破損試驗方法）
　　 1、工作原理：利用專用鉆機、從結構混凝土中鉆取芯樣以檢測混凝土強度的方法。
　　 2、特點：具有直觀、可靠、精度高、應用廣的優點，也有一定的局限性：1）鉆芯機對工程結構局部有損傷，因而對于鉆芯位置的選擇及鉆芯數量等均受到一定限制，而且它所代表的區域也是有限的；2）鉆芯機及芯樣加工配套機具與非破損測試儀器相比，比較笨重，移動不夠方便，測試成本也較高；3）鉆芯后的孔洞需要修補，尤其當鉆斷鋼筋時更增加了修補工作的困難。
　　 3、適用范圍：適用于強度不大于80Mpa的普通混凝土強度，當鉆芯法與回彈法、超聲-回彈法綜合法、后裝拔出法等混凝土強度間接測試方法配合使用時，可用芯樣抗壓強度值對其他間接方法的結果進行修正。
　　三、四種無檢測方法的異同處
　　種類 測定內容 適用范圍 特點 缺點
　　回彈法 混凝土表面硬度值 混凝土抗壓強度、勻質性 測試簡單、快速、被測物的尺寸一般不受限制` 測定部位僅限于混凝土表面，同一處不能再次使用
　　超聲回彈綜合法 混凝土表面硬度值和超聲波傳播速度 混凝土抗壓強度 測試也比較簡單，精度比單一方法高 比單一法費事
　　后裝拔出法 后裝于混凝土中錨固件，測定拔出力 混凝土抗壓強度 測強精度較高 對混凝土有一定損傷，檢測后需進行修補
　　鉆芯法 從混凝土中鉆取一定直徑的芯樣 混凝土抗壓強度，抗劈強度，內部缺陷 測強精度高 設備笨重，成本較高，對混凝土有損傷，需修補
　　
　　今后，我相信隨著科學技術的進步，會有更多的檢測工程實體結構混凝土強度的檢測技術、檢測方法、檢測設備問世，而且現有的檢測混凝土強度的檢測技術也會日趨完善，檢測精度也會進一步得到提高，我國的建筑工程質量將會有更強的技術后盾做為保障。

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