淺談混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)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(cè)技術(shù)試驗(yàn)研究，加強(qiáng)對(duì)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。抗壓強(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(cè)技術(shù)的特點(diǎn)
非破損檢測(cè)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(jiǎn)便快速;
2.可直接在結(jié)構(gòu)混凝土上作全面檢測(cè)，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(cè)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(cè)方法，對(duì)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(cè)，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(cè)技術(shù)
3.1混凝土強(qiáng)度的非破損檢測(cè)方法
非破損檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法，一般都是通過測(cè)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(cè)強(qiáng)曲線，它是通過對(duì)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(cè)方法
非破損檢測(cè)方法以檢測(cè)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(cè)定相關(guān)物理量，然后根據(jù)測(cè)強(qiáng)曲線推算被測(cè)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。
?、倩貜椃ㄊ怯没貜梼x測(cè)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(jiǎn)便，許多國家都制定了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和推薦性測(cè)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(cè)定強(qiáng)度時(shí)，將受到一定的限制.
?、凵渚€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(cè)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(cè)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(cè)試方便、費(fèi)用低廉，
(2)微破損檢測(cè)方法
微破損檢測(cè)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(jiǎn)便、直觀，檢測(cè)精度較高的局部破損的檢測(cè)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(píng)定結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度。由于鉆取芯樣要對(duì)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(cè)方法結(jié)合使用，一方面利用非破損方法檢測(cè)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(cè)結(jié)果，以提高檢測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(cè)出直徑 3.6mm，長(zhǎng)30.5mm 的測(cè)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(cè)定值與混凝土強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系式。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)這一類的檢測(cè)方法的研究也在不斷深入?，F(xiàn)有的微破損檢測(cè)方法在不斷完善和改進(jìn)，新的檢測(cè)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(cè)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(cè)。
(3)綜合法
綜合法是指采用兩種或兩種以上的非破損檢測(cè)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(píng)定混凝土強(qiáng)度。因而它比單一物理量的非破損檢測(cè)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(cè)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(cè)方法越來越受到重視，其研究和發(fā)展也很迅速，檢測(cè)方法很多，由于本論文重點(diǎn)討論混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)問題，所以在此只作簡(jiǎn)要介紹?；炷羶?nèi)部缺陷的非破損檢測(cè)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(cè)，
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(cè)方法常用的有共振法、敲擊法、磁測(cè)法、電測(cè)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(cè)定混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的激振頻率和振動(dòng)衰減系數(shù)來推斷混凝土的彈性和非彈性性能，評(píng)價(jià)混凝土耐久性的;磁測(cè)法用來檢測(cè)鋼筋位置和保護(hù)層厚度;電測(cè)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(cè)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(cè)量;微波吸收法和中子散射法用來測(cè)定混凝土的含水量;中子活化法用來測(cè)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(cè)要求相適應(yīng)的檢測(cè)方法必將隨之迅速發(fā)展。
