淺談混凝土強(qiáng)度非破損檢測技術(shù)
2015-06-30
1.緒論
混凝土是現(xiàn)代建筑材料中主要的結(jié)構(gòu)材料之一，其使用量大，應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)技術(shù)為完全的工業(yè)化，因而質(zhì)量管理和控制就顯得十分的重要?；炷猎M成材料的偏差，配合比、拌和搗制以及養(yǎng)護(hù)的生產(chǎn)工藝不當(dāng)，也可能導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量、強(qiáng)度和耐久性的下降，直接危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。因此，加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)試驗(yàn)研究，加強(qiáng)對混凝土質(zhì)量控制已經(jīng)成為建筑工程技術(shù)人員所面臨的重要課題之一。眾所周知，混凝土主要質(zhì)量指標(biāo)歷來是以標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度為依據(jù)的?？箟簭?qiáng)度試驗(yàn)在全世界己延用多年，成為混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收的基本依據(jù)。
2.混凝土強(qiáng)度非破損檢測技術(shù)的特點(diǎn)
非破損檢測與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗(yàn)方法相比，具有以下特點(diǎn):
1.不破壞構(gòu)件或建(構(gòu))筑物的機(jī)構(gòu)，不影響其使用性能，且簡便快速;
2.可直接在結(jié)構(gòu)混凝土上作全面檢測，能比較真實(shí)地反映混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度，可避免標(biāo)準(zhǔn)試塊不能真實(shí)反映工程質(zhì)量的缺點(diǎn);
3.能獲得破壞試驗(yàn)不能獲得的信息，如能檢測內(nèi)部空洞、疏松、開裂、不均勻性，表層燒傷、凍害及化學(xué)腐蝕等，這些都是標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗(yàn)無法代替的;
4.標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗(yàn)只能用于新建工程的混凝土質(zhì)量檢查，而非破損檢測方法，對新建工程和已有建(構(gòu))筑物都能應(yīng)用;
5.可進(jìn)行非接觸檢測，如用紅外線法、攝影法等，不需接觸建筑物，減少了搭腳手架等工程。
3. 混凝土強(qiáng)度非破損檢測技術(shù)
3.1混凝土強(qiáng)度的非破損檢測方法
非破損檢測混凝土強(qiáng)度的方法，一般都是通過測定與混凝土相關(guān)的物理參數(shù)，利用該物理參數(shù)與混凝土抗壓強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系，推定混凝土強(qiáng)度的。相關(guān)關(guān)系的強(qiáng)度方程即測強(qiáng)曲線，它是通過對相同混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行破壞試驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)所得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析和數(shù)學(xué)處理，得出回歸方程便是強(qiáng)度方程?，F(xiàn)根據(jù)試驗(yàn)方式可將這類方法分為三種:
(l)非破損檢測方法
非破損檢測方法以檢測時(shí)不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土任何性能為前提，以混凝土抗壓強(qiáng)度與混凝土某些物理量之間的相關(guān)性為基礎(chǔ)，測定相關(guān)物理量，然后根據(jù)測強(qiáng)曲線推算被測混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度換算值，并依照統(tǒng)計(jì)原理得出混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的推定值或特征強(qiáng)度。屬于這類方法的有回彈法、超聲脈沖法、射線吸收與散射法、成熟度法等。
①回彈法是用回彈儀測定混凝土表面硬度，利用混凝土強(qiáng)度不同其回彈硬度也隨之變化的原理來推算混凝土強(qiáng)度的。由于所用回彈儀是瑞士工程師施密特于1948 年發(fā)明的，所以也叫施密特錘法。試驗(yàn)方法非常簡便，許多國家都制定了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和推薦性測強(qiáng)曲線。但是此方法受混凝土表層質(zhì)量的影響，因而難以精確推定混凝土的內(nèi)部強(qiáng)度。
?、诔暦ㄊ抢贸暡ㄔ诓煌芏群筒煌瑥椥阅Ａ康幕炷粒瑐鞑ニ俣纫膊煌脑?，根據(jù)波速與混凝土強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系來推定混凝土的強(qiáng)度。由國內(nèi)外二十幾年的研究表明:超聲波速度與混凝土強(qiáng)度的相關(guān)性不是很高，所以用這種方法測定強(qiáng)度時(shí)，將受到一定的限制.
③射線法主要根據(jù) Y 射線在混凝土中的穿透衰減或散射強(qiáng)度推算混凝土的密實(shí)度，并據(jù)此推定混凝土強(qiáng)度。這種方法要涉及到射線的輻射保護(hù)，故很少使用。
以上三種方法是非破損檢測方法中較為常見的幾種，回彈法和超聲法在我國結(jié)構(gòu)工程檢測中被廣泛應(yīng)用，并已制定較為完善的技術(shù)規(guī)程:成熟度法也有相應(yīng)的研究和報(bào)道;射線法在我國應(yīng)用較少。這類方法的特點(diǎn)是測試方便、費(fèi)用低廉，
(2)微破損檢測方法
微破損檢測方法以不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力為前提，在結(jié)構(gòu)上或構(gòu)件上直接進(jìn)行局部破壞性試驗(yàn)，或直接鉆取芯樣進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)值與結(jié)構(gòu)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系，換算成標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度換算值，并根據(jù)此推算出結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的推定值或特征強(qiáng)度。屬于這一類方法的有鉆芯法、拔出法、折斷法、拉剝法、射釘法等。
?、巽@芯法是一種簡便、直觀，檢測精度較高的局部破損的檢測方法。該法是利用鉆芯機(jī)直接在結(jié)構(gòu)混凝土上鉆取芯樣，然后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，以芯樣強(qiáng)度評定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度。由于鉆取芯樣要對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件造成局部破壞，所以不宜在同一結(jié)構(gòu)中大面積使用。目前，國內(nèi)外往往把鉆芯法與其它非破損檢測方法結(jié)合使用，一方面利用非破損方法檢測混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性，以減少鉆芯數(shù)量;另一方面又利用鉆芯法來修正非破損檢測結(jié)果，以提高檢測精度。
?、诎纬龇ㄊ?nbsp;70 年代以來主要由美國研究開發(fā)出來的一種方法。它通過測定被埋入混凝土表層錨件在拔出時(shí)的抗拔力，根據(jù)抗拔力與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系來推定混凝土強(qiáng)度的。它比鉆芯法簡便易行且費(fèi)用較低，但其離散性較大，可靠性要低于鉆芯法。
?、凵溽敺ㄊ菄忾_發(fā)的一種較新的方法。它利用千分表測出直徑 3.6mm，長30.5mm 的測釘被錘式軸壓入混凝土中的深度，根據(jù)深度來推定混凝土強(qiáng)度。用此方法之前需要通過大量的試塊破壞試驗(yàn)，來確定測定值與混凝土強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系式。隨著社會的發(fā)展，人們對這一類的檢測方法的研究也在不斷深入?，F(xiàn)有的微破損檢測方法在不斷完善和改進(jìn)，新的檢測手段也不斷涌現(xiàn)，在此不再一一介紹。在我國應(yīng)用較為廣泛的是鉆芯法和拔出法，己經(jīng)制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程。這類方法的特點(diǎn)是以局部破壞性試驗(yàn)獲得結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際抵抗破壞托恩管理，比較直觀可靠，測試結(jié)果容易被人們所接受。其缺點(diǎn)是造成了結(jié)構(gòu)物的局部破壞，
需進(jìn)行修補(bǔ)，不宜用于大面積的全面檢測。
(3)綜合法
綜合法是指采用兩種或兩種以上的非破損檢測方法，獲取多個(gè)物理參量，并建立混凝土強(qiáng)度與多項(xiàng)物理參量的綜合相關(guān)關(guān)系，從多個(gè)角度綜合評定混凝土強(qiáng)度。因而它比單一物理量的非破損檢測方法具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性。目前己被采用的綜合法有超聲－回彈綜合法、超聲－鉆芯綜合法、聲速衰減綜合法等。
3.2混凝土缺陷及其它性能的非破損檢測方法
近幾年來，與建(構(gòu))筑物劣化診斷等有關(guān)的混凝土內(nèi)部裂縫、孔洞等缺陷，鋼筋位置、直徑及銹蝕狀態(tài)，飾面剝離，受凍層深度及混凝土耐久性、彈性和非彈性性能等強(qiáng)度以外的非破損檢測方法越來越受到重視，其研究和發(fā)展也很迅速，檢測方法很多，由于本論文重點(diǎn)討論混凝土的強(qiáng)度檢測問題，所以在此只作簡要介紹?；炷羶?nèi)部缺陷的非破損檢測方法主要有超聲脈沖法、脈沖回波法、雷達(dá)掃描法、紅外熱譜法、聲發(fā)射法等。這類方法的基本原理是依賴于波、射線或熱發(fā)射等物質(zhì)在混凝土介質(zhì)中的變化，來判斷混凝土的內(nèi)部缺陷的位置、大小、損傷程度及損傷歷史。在工程實(shí)踐中這些方法發(fā)展迅速，己普遍應(yīng)用于工程實(shí)測，
我國已編制了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程?；炷疗渌阅艿姆瞧茡p檢測方法常用的有共振法、敲擊法、磁測法、電測法、微波吸收法、中子散射法、中子活化法、滲透法等。其中共振法和敲擊法是通過測定混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的激振頻率和振動衰減系數(shù)來推斷混凝土的彈性和非彈性性能，評價(jià)混凝土耐久性的;磁測法用來檢測鋼筋位置和保護(hù)層厚度;電測法是根據(jù)電流通過不同材料是具有不同阻抗特性來檢測混凝土中鋼筋銹蝕程度及層狀結(jié)構(gòu)厚度，也用于混凝土含濕量與透濕性的測量;微波吸收法和中子散射法用來測定混凝土的含水量;中子活化法用來測定混凝土中水泥的含量。隨著混凝土功能的多樣化，這類與各種功能的檢測要求相適應(yīng)的檢測方法必將隨之迅速發(fā)展。
