6 結(jié)構(gòu)非破損檢測(cè)與可靠性鑒定,6.1 概述 1、非破損檢測(cè)技術(shù)：在不破壞（或微破損）結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、不影響結(jié)構(gòu)整體工作性能和不危及結(jié)構(gòu)安全的情況下，利用和依據(jù)物理學(xué)的力、聲、電、磁和射線等原理、技術(shù)和方法，測(cè)定與結(jié)構(gòu)材料性能有關(guān)的各種物理量，并以此推定結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料強(qiáng)度和檢測(cè)內(nèi)部缺陷的一種測(cè)試技術(shù)。 2、檢測(cè)目的：評(píng)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量、控制施工進(jìn)度和質(zhì)量、診斷已建結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和耐久性，評(píng)定已建結(jié)構(gòu)的可靠度等級(jí)和估算剩余壽命 3、非破損檢測(cè)方法 混凝土結(jié)構(gòu)：材料強(qiáng)度采用 回彈法、超聲法和回彈超聲綜合法（非破損）、鉆芯法（微破損） 、拔出法；內(nèi)部缺陷采用超聲法。,砌體結(jié)構(gòu)： （1）檢測(cè)砌體抗壓強(qiáng)度：扁頂法、原位軸壓法 （2）檢測(cè)砌體工作應(yīng)力、彈性模量：扁頂法 （3）檢測(cè)砌體抗剪強(qiáng)度：原位單剪法、原位單磚雙剪法 （4）檢測(cè)砌筑砂漿強(qiáng)度：推出法、筒壓法、砂漿片剪切法、回 彈法、點(diǎn)荷法和射釘法、貫入法。 鋼結(jié)構(gòu) 鋼材強(qiáng)度檢測(cè)：表面硬度計(jì)法； 材料缺陷檢測(cè)：超聲法。 6.2 混凝土結(jié)構(gòu)的非破損檢測(cè),6.2.1 砼強(qiáng)度的非破損檢測(cè),一、回彈法（JGJ/T 23-92） 1948年瑞士斯密特（ESchmidt）發(fā)明回彈儀。 1、基本原理 使用回彈儀的彈擊拉簧驅(qū)動(dòng)儀器內(nèi)的彈擊重錘，通過(guò)中心導(dǎo)桿，彈擊混凝土的表面，并測(cè)得重錘反彈的距離，以反彈距離與彈簧初始長(zhǎng)度之比為回彈值R，由它與混凝土強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系來(lái)推定混凝土強(qiáng)度。,2回彈儀的構(gòu)造和率定 構(gòu)造。 率定：使用前應(yīng)在洛氏硬度HRC為60士2的鋼砧上，在室溫（20士5）度的條件下進(jìn)行率定。取連續(xù)彈擊三次的穩(wěn)定回彈值進(jìn)行平均，其值在80士2。,3、回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的影響因素 回彈儀測(cè)試角度：非水平方向測(cè)試時(shí)，重力作用影響測(cè)試結(jié)果 混凝土不同澆筑面：分層泌水現(xiàn)象影響砼局部強(qiáng)度。非側(cè)面 齡期和碳化的影響：CO2=氫氧化鈣=碳酸鈣。 養(yǎng)護(hù)方法和溫度：自然養(yǎng)護(hù)的回彈值高于標(biāo)準(zhǔn)的回彈值。盡可能采用干燥狀態(tài)的混凝土進(jìn)行測(cè)試，以減小濕度對(duì)回彈值的影響。 4、回彈法的檢測(cè)技術(shù)和測(cè)區(qū)布置 1）測(cè)區(qū)的選擇與布置 選擇：主要受力部位、薄弱部位以及易產(chǎn)生缺陷的部位，測(cè)區(qū)表面應(yīng)清潔、平整、干燥、結(jié)實(shí)。 布置：一個(gè)構(gòu)件不少于10個(gè)，大小200X200mm，16個(gè)測(cè)點(diǎn)/區(qū)，測(cè)區(qū)間距2m。（長(zhǎng)度小于3m，高度低于0.6m的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其測(cè)區(qū)數(shù)量可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于5個(gè)）,2）回彈值測(cè)量 回彈值量測(cè)時(shí)，回彈僅應(yīng)始終垂直于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測(cè)面，測(cè)點(diǎn)不應(yīng)在氣孔或外露石子上，共測(cè)16個(gè)值。 3）碳化深度測(cè)量 選擇不少于構(gòu)件的30測(cè)區(qū)進(jìn)行。在直徑約為15mm并有一定深度的孔洞，滴入濃度為1的酚酞酒精溶液，測(cè)試表面至不變色處的深度，即碳化深度。 5、回彈值的數(shù)據(jù)處理 1）回彈值的計(jì)算 從該測(cè)區(qū)的16個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值中分別剔除3個(gè)最大值和3個(gè)最小值，然后按余下的10個(gè)回彈值取平均值。 2）修正值的計(jì)算 非澆筑側(cè)面、非水平測(cè)試方向、碳化修正（dm0.5mm時(shí)不修正）,6、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算,1）測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度值的確定 根據(jù)平均回彈值Rm及平均碳化深度dm，由規(guī)程附錄表E查得或當(dāng)?shù)貙Ｓ脺y(cè)強(qiáng)曲線查的。 2）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度平均值和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算,3）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值 單個(gè)構(gòu)件檢測(cè)時(shí)，以構(gòu)件最小測(cè)區(qū)強(qiáng)度值作為該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值：,批量檢測(cè)時(shí)，按下列兩式計(jì)算并取其中較大者為該批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值：,對(duì)于批量檢測(cè)構(gòu)件，當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，按單個(gè)構(gòu)件檢測(cè)推定： (1) 平均值小于25MPa，且標(biāo)準(zhǔn)差4.5MPa； (2) 平均值等于或大于 25MPa，且標(biāo)準(zhǔn)差5.5MPa 。,二、超聲法,1、原理 混凝土的抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu與超聲波在混凝土中的傳播速度v之間的關(guān)系?；炷翉?qiáng)度愈高，相應(yīng)超聲波波速愈大。通過(guò)試驗(yàn)可建立混凝土強(qiáng)度與聲速的關(guān)系曲線或經(jīng)驗(yàn)公式。目前常用的相關(guān)關(guān)系表達(dá)式有冪函數(shù)方程:,2、超聲法的檢測(cè)技術(shù)和測(cè)區(qū)選擇,單個(gè)構(gòu)件檢測(cè)：不少于10個(gè)測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)面積為200X200mm。測(cè)區(qū)間距不大于2m。 批量抽樣檢測(cè)：抽樣數(shù)應(yīng)不少于同批構(gòu)件的30，且不少于4個(gè)，每個(gè)構(gòu)件測(cè)區(qū)數(shù)不少于10個(gè)。測(cè)試面應(yīng)清潔平整，無(wú)缺陷。,3、強(qiáng)度推定,當(dāng)在試件混凝土的澆筑頂面或底面測(cè)試時(shí)，聲速值應(yīng)乘以1.034修正。,2）強(qiáng)度推定：由試驗(yàn)量測(cè)的經(jīng)修正后的聲速，按fcuva曲線求得混凝土的強(qiáng)度換算值。,三、超聲回彈綜合法(CES02:88),超聲回彈綜合法實(shí)質(zhì)上就是超聲法和回彈法兩種單一測(cè)強(qiáng)方法的綜合測(cè)試，可以提高測(cè)量的精度。測(cè)量時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵照超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程（CES02:88)。 每一測(cè)區(qū)的混凝土強(qiáng)度是根據(jù)該區(qū)實(shí)測(cè)的波速及回彈平均值，按事先建立的fcuVRm關(guān)系曲線推定的。,測(cè)區(qū)測(cè)點(diǎn)：超聲的測(cè)點(diǎn)和回彈的測(cè)點(diǎn)布置在同一測(cè)試面上。宜先進(jìn)行回彈測(cè)試，然后進(jìn)行超聲測(cè)試。同時(shí)注意，只有同一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)所測(cè)得的回彈值和聲速值才能作為推算該測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的綜合參數(shù)，不通測(cè)區(qū)的測(cè)量值不能混用。,四、鉆芯法( CES03：88）,鉆芯法試驗(yàn)是使用專用的取芯鉆機(jī)，從被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上直接鉆取圓柱形的混凝土芯樣，并根據(jù)芯樣的抗壓試驗(yàn)由抗壓強(qiáng)度推定混凝土的立方抗壓強(qiáng)度。準(zhǔn)確性較高。 1、取樣 位置：鉆取芯樣應(yīng)在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力較小的部位和強(qiáng)度質(zhì)量具有代表性的部位。芯樣試件內(nèi)不應(yīng)含有鋼筋。如不能滿足，每個(gè)芯樣內(nèi)最多只允許含有二根直徑小于10mm的鋼筋，且鋼筋應(yīng)與芯樣軸線基本垂直。 大小與數(shù)量：鉆芯數(shù)量不應(yīng)少于3個(gè)，小構(gòu)件可取2個(gè)。芯樣直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍，一般為100 mm或 150 mm，芯樣高度為直徑的12倍。芯樣端面必須進(jìn)行加工磨平。也可用水泥砂漿或硫磺膠泥在專用補(bǔ)平裝置上補(bǔ)平。,2、芯樣抗壓試驗(yàn)和混凝土強(qiáng)度推定,1）抗壓試驗(yàn) 芯樣試件宜在與被檢測(cè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土于濕度基本一致的條件下進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。芯樣試件的混凝土強(qiáng)度換算值為：,五、拔出法（CES69:94),1、原理 用一金屬錨固件預(yù)埋入凝土內(nèi)（預(yù)裝發(fā)）或在構(gòu)件上鉆孔埋人一金屬錨固件（后裝法），然后測(cè)試錨固件從混凝土中被拔出時(shí)的拉力，并由此推算混凝土的抗壓強(qiáng)度。（與極限抗拔力F之間具有良好的線性關(guān)系）,抗拔強(qiáng)度f(wàn)p(=ft),2、后裝拔出法,1）適用=10MPa砼 試驗(yàn)裝置：,小粒徑40,大粒徑60,2）測(cè)點(diǎn)布置 數(shù)量：?jiǎn)蝹€(gè)構(gòu)件3點(diǎn)；批量抽檢30%但不少于10件，每個(gè)構(gòu)件3點(diǎn)。 位置：成型側(cè)面，受力較大及薄弱部位，相鄰兩測(cè)點(diǎn)的間距不應(yīng)小于10h(h錨固件的錨固深度) 測(cè)點(diǎn)應(yīng)避開接縫、蜂窩、麻面部位和混凝土表層的鋼筋、預(yù)埋件。 3）強(qiáng)度推定：按已經(jīng)建立的拔出力與立方抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系曲線，由拔出力確定混凝土的抗壓強(qiáng)度。,6.2.2 砼內(nèi)部缺陷的超聲法檢測(cè)技術(shù),一、內(nèi)部缺陷基本原理 采用低頻超聲波檢測(cè)儀，測(cè)量超聲脈沖的縱波在結(jié)構(gòu)混凝土中的傳播速度，接收波形信號(hào)的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的相對(duì)變化，來(lái)判定混凝土的缺陷。 超聲波通過(guò)缺陷會(huì)產(chǎn)生繞射、反射，繞射使傳播速度變小，聲時(shí)偏長(zhǎng)；反射使能量顯著衰減，波幅和頻率明顯降低，接收波形平緩甚至發(fā)生畸變。據(jù)此，判斷和評(píng)定混凝土的缺陷和損傷情況。 二、混凝土裂縫檢測(cè) 1、淺裂縫檢測(cè) 裂縫深度500 mm時(shí)，采用平測(cè)法或斜測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)（裂縫中不允許有積水或泥漿）。當(dāng)有主鋼筋穿過(guò)裂縫且與兩個(gè)換能器的連線大致平行時(shí)，布置測(cè)點(diǎn)應(yīng)使其連線與該鋼筋軸線至少相距1.5倍的裂縫預(yù)計(jì)深度，以減少量測(cè)誤差。,1）單面平測(cè)法 裂縫所在部位只有一個(gè)表面可供超聲檢測(cè)時(shí)（如混凝土路面、飛機(jī)跑道、洞窟建筑和大體積結(jié)構(gòu)等）采用。 發(fā)射換能器和接收換能器對(duì)稱地布置在裂縫的兩側(cè)，測(cè)得聲時(shí)。 在完好位置T、R相距L時(shí)測(cè)得聲時(shí)。 裂縫深度計(jì)算公式：,2）雙面斜測(cè)法 鋼筋混凝土的梁、板、柱等構(gòu)件都有兩個(gè)相互平行的測(cè)試表面，可采用雙面斜測(cè)法進(jìn)行裂縫深度的檢測(cè)。將兩個(gè)換能器分別置于對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)1，2，3的位置，讀取相應(yīng)的聲時(shí)值t、波幅值A(chǔ)頻率值f。由波幅和頻率的突變，可以判定裂縫的深度以及是否在平面方向貫通。,2、深裂縫檢測(cè) 深度在500mm以上的裂縫，常采用鉆孔法探測(cè)?？椎拈g距宜為2000mm，孔徑應(yīng)比換能器的直徑大510mm，孔深大于裂縫預(yù)計(jì)深度700mm，孔中粉末碎屑應(yīng)清理干凈。測(cè)試前測(cè)孔中灌注清水，每隔一定距離測(cè)讀一次聲時(shí)和波幅值。波幅達(dá)到最大并基本穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)深度，便是裂縫深度。,三、混凝土內(nèi)部空洞和缺陷的檢測(cè),基本原理：根據(jù)測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)（或聲速）、波幅或頻率值的相對(duì)變化，確定異常測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，從而判定缺陷的范圍。 1、測(cè)試方法 對(duì)測(cè)法：兩對(duì)測(cè)試面 斜測(cè)法：一對(duì)測(cè)試面 鉆孔法：測(cè)試距離較大,對(duì)測(cè)法：具有兩對(duì)互相平行的測(cè)試面。在測(cè)區(qū)的兩對(duì)相互平行的測(cè)試面上，分別畫間距為200300mm的網(wǎng)格，確定出測(cè)點(diǎn)的位置。,斜測(cè)法：只有一對(duì)相互平行的測(cè)試面。在測(cè)區(qū)的兩個(gè)相互平行的測(cè)試面上，分別畫出交叉測(cè)試和兩組測(cè)點(diǎn)位置。,鉆孔法： 測(cè)試距離較大。在測(cè)區(qū)的適當(dāng)部位鉆出平行于結(jié)構(gòu)側(cè)面的測(cè)試孔，直徑范圍為4550mm，其深度視測(cè)試需要決定。,混凝土內(nèi)部空洞尺寸估算：,四、混凝土表層損傷檢測(cè),1、測(cè)試方法：表面平測(cè)法，每次移動(dòng)距離不大于100mm。,2、數(shù)據(jù)處理,繪時(shí)-距坐標(biāo)圖，坐標(biāo)圖上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為分界面，由此可求得超聲波在損傷混凝土與密實(shí)混凝土中的傳播速度。,6.2.3 鋼筋位置和銹蝕的檢測(cè),一、電磁感應(yīng)法檢測(cè)鋼筋位置：適用于配筋稀疏與保護(hù)層不太大的鋼筋的檢測(cè)，鋼筋布置在同一平面或在不同平面內(nèi)距離較大時(shí)效果較好。 原理：混凝土是帶弱磁性的材料，而結(jié)構(gòu)內(nèi)配置的。鋼筋是帶有強(qiáng)磁性的。鋼筋測(cè)試儀的探頭接觸結(jié)構(gòu)混凝土表面，探頭中的線圈通過(guò)交流電，線圈周圍就產(chǎn)生交流磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)中由于有鋼筋存在，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓的變化值是鋼筋與探頭的距離和鋼筋直徑的函數(shù)。鋼筋愈靠近探頭、鋼筋直徑愈大時(shí)，感應(yīng)強(qiáng)度變化也愈大。,二、鋼筋銹蝕檢測(cè),混凝土中鋼筋的銹蝕是一個(gè)電化學(xué)的過(guò)程。鋼筋因銹蝕而在表面有腐蝕電流存在，使電位發(fā)生變化。檢測(cè)時(shí)采用鋼筋銹蝕測(cè)量?jī)x，用半電池電位法測(cè)量鋼筋表面與測(cè)量?jī)x探頭之間的電位差，利用鋼筋銹蝕程度與測(cè)量電位間建立的一定關(guān)系，可以判斷鋼筋銹蝕的可能性及其銹蝕程度。試驗(yàn)證明：負(fù)電位數(shù)值愈高，鋼筋銹蝕程度愈嚴(yán)重。,1毫伏表 2銅棒電極 3. 硫酸銅飽和溶液 4多孔接頭 5混凝土中鋼筋,6.3 鋼材強(qiáng)度和焊縫缺陷的無(wú)損檢測(cè),一、鋼材強(qiáng)度測(cè)定方法 表面硬度法：利用布氏硬度計(jì)來(lái)測(cè)定。由硬度計(jì)端部的鋼珠受壓時(shí)在鋼材表面和已知硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣上的凹痕育徑，測(cè)得鋼材的硬度，并由鋼材硬度與強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)換算得到鋼材的強(qiáng)度。,二、超聲法檢測(cè)鋼材和焊縫缺陷,超聲法檢測(cè)鋼材和焊縫缺陷，其工作原理與檢測(cè)混凝土內(nèi)部缺陷相同，試驗(yàn)時(shí)較多采用脈沖反射法，工作頻率為0.52MHz。超聲波遇到不同介面（構(gòu)件材料表面、內(nèi)部缺陷和構(gòu)件底面）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分反射。如材料完好，內(nèi)部無(wú)缺陷測(cè)時(shí)，顯示屏上只有起始脈沖（始波）和底脈沖（底波），不出現(xiàn)缺陷反射波（傷波） 。反之會(huì)出現(xiàn)缺陷反射波。,對(duì)于焊縫內(nèi)部缺陷檢測(cè)時(shí)，換能器常采用斜向探頭。用三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊經(jīng)比較法確定內(nèi)部缺陷的位置。當(dāng)在構(gòu)件焊縫內(nèi)探測(cè)到缺陷時(shí)，記錄下?lián)Q能器在構(gòu)件上的位置和缺陷反射波在顯示屏上的相對(duì)位置，然后將換能器移到三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊的斜邊上作相對(duì)移動(dòng)，使反射脈沖與構(gòu)件焊縫內(nèi)的缺陷脈沖重合。當(dāng)三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊的角度與斜向換能器超聲波的折射角度相同時(shí)，量取換能器在三角形標(biāo)準(zhǔn)試塊上的位置L，即可按下列公式確定缺陷的深度h。,6.4 砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的非破損檢測(cè) 6.4.1 扁頂法檢測(cè)磚砌體抗壓強(qiáng)度,1、扁頂法：指采用扁式液壓千斤頂在墻體上進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，檢測(cè)普通磚砌體的受壓工作應(yīng)力、彈性模量和抗壓強(qiáng)度。 2、試驗(yàn)裝置：由扁式液壓千斤頂（扁頂）、手動(dòng)油泵等組成。試驗(yàn)時(shí)，將所檢墻體的水平灰縫處砂漿掏空，形成兩條水平空槽，然后把扁頂放入空槽內(nèi)，通過(guò)手動(dòng)液壓泵加壓，由壓力表的讀數(shù)測(cè)定施加壓力大小。 3、檢測(cè)步驟 首先在磚墻內(nèi)開鑿兩條間距7皮或8皮磚水平灰縫槽，并在槽內(nèi)裝入扁頂。然后，通過(guò)扁頂對(duì)兩槽之間的墻體加載試驗(yàn)，檢測(cè)砌體抗壓強(qiáng)度和彈性模量。,250,7皮或8皮磚,6.4.2 原位單磚雙剪法測(cè)定磚砌體的抗剪強(qiáng)度,采用專用的原位剪切儀，在墻體上對(duì)單塊順磚進(jìn)行剪切試驗(yàn)，檢測(cè)磚砌體沿通縫截面的抗剪強(qiáng)度。,6.4.3 砌體砂漿強(qiáng)度檢測(cè),一、回彈法 1、采用專門的砂漿回彈儀檢測(cè)磚砌體內(nèi)的砌筑砂漿強(qiáng)度，基本原理同砼。本方法不適用于推定高溫、長(zhǎng)期浸水、化學(xué)侵蝕和火災(zāi)情況下的砂漿抗壓強(qiáng)度。 2、測(cè)位布置和檢測(cè)技術(shù)： 測(cè)試部位宜選在承重墻的可測(cè)面上，每個(gè)測(cè)位的面積宜大于0.3m，測(cè)位數(shù)5個(gè)，每個(gè)測(cè)位內(nèi)均勻布置12個(gè)彈擊點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距20mm。測(cè)位、測(cè)點(diǎn)應(yīng)處理干凈、平整、結(jié)實(shí)。 測(cè)試：每個(gè)測(cè)點(diǎn)連續(xù)彈擊3次，第1、2次不讀數(shù)，僅記錄第3次的回彈值。測(cè)試時(shí)回彈儀應(yīng)始終處于水平狀態(tài)，其軸線應(yīng)垂直于砂漿表面。在每一測(cè)位內(nèi)，選擇13處灰縫，用游標(biāo)尺和1的酚酞試劑測(cè)量砂漿的碳化深度，讀數(shù)應(yīng)精確至05mm。,3）檢測(cè)數(shù)據(jù)分析 從每個(gè)測(cè)位的12個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值中，分別剔除最大值和最小值，按余下的10個(gè)回彈值計(jì)算算術(shù)平均值R。 每個(gè)測(cè)位的平均碳化深度d ，取該測(cè)位各次測(cè)量的算術(shù)平均值,精確至0.5mm。d3mm時(shí)，取3.0mm。 根據(jù)該測(cè)位的平均值和平均碳化深度值，計(jì)算第i測(cè)區(qū)第j個(gè)測(cè)位的