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1、无破损检测方法在建筑工程中的应用 关键词：混凝土结构的非破损检测 砌体结构的非破损检测 摘要：结构类型不同，非破损检测的方法也不同。对于混凝土结构，非破损检测包括混凝土强度与内部缺陷的检测等。对于砌体结构，主要是砌体抗压强度的检测。 非破损检测技术是指在不破坏结构构件的条件下，在结构构件原位对构件材料性能以及结构内部缺陷进行直接定量检测的技术。有些检测方法以结构局部内部破损为前提，但这些局部破损对结构构件的受力性能影响很小，因此，也将这些方法归入非破损检测方法。砌体结构非破损检测 砌体结构是我国工业与民用建筑中普遍采用的结构形式之一，具有造价低，建筑性能良好，施工简便等优点。但砌体结构的强度较
2、低，对基础不均匀沉降以及温度应力非常敏感，结果性能受施工质量的影响较大，结构的耐久性和抗震性不如混凝土结构和钢结构。新建砌体结构的施工质量和已建砌体结构的可靠性鉴定是工程结构检测鉴定的主要任务之一。 砌体结构病害的典型表现为墙体裂缝。产生裂缝的原因有很多方面。 1：由于温度应力作用，实际上是温度产生的变形受到约束而产生的应力导致墙体开裂。 2：基础不均匀沉降导致墙体出现裂缝。砌体的抗拉强度很低，基础不均匀沉降使墙体产生拉应力，一般表现为墙体的斜向裂缝。 3：因墙体承载力不足而出现裂缝。砌体受压时，无论是均匀受压还是局部受压，承载力不足时，都可能出现压力作用方向的平行裂缝。 在以上三类裂缝中，最
3、严重和最危险的裂缝是砌体承载能力不足导致的裂缝，砌体结构现场非破损检测的主要目的之一就是防止这类裂缝的发展，避免灾难性的事故。 结构非破损检测与鉴定的对象为已建工程结构，目的主要是评估已建结构的安全性和可靠性，为结构的维修改造和加固处理提供依据。 砌体由荷载引起的砌体破坏 1：受压破坏：砌体的受压破坏分三个阶段，在压力增大至50%-70%的破坏荷载时，部分砌块中出现第一批裂缝，当压力继续增大至80%-90%的破坏荷载时，砌块内的裂缝不断沿竖向发展，形成上下连续的裂缝，当压力继续增大时，连续裂缝迅速延伸，形成贯通裂缝，砌体结构最终因失稳而破坏。 2：弯拉破坏：砌体结构在受到轴心拉力时，一般是沿与
4、拉力垂直的方向破坏。当砌块的强度相对于砌块与砂浆的粘结力较低时，砌体就会产生通过砌块和灰缝连成的直缝；当砌块的强度相对于砌块与砂浆的粘结力较高时，会产生粘结力破坏，裂缝沿与拉力垂直方向的齿缝破坏。 3：受剪破坏：受剪破坏根据垂直压应力和剪应力的比值不同产生不同的破坏形式：当/较小时，砌体沿水平通缝方向受剪且在摩擦力作用下产生滑移，发生剪摩破坏；当/较大时，砌体沿阶梯形灰缝截面受剪破坏，发生主拉应力破坏；当/更大时，砌体沿砌块与灰缝截面受剪破坏，发生斜压破坏。 砌体由变形引起的破坏1：地基不均匀沉降：对于软土地基，通常会在地基中部产生较大沉降，砌体结构会在底层开始出现斜裂缝，最终导致结构破坏；对
5、于地基软硬不均的情况，则会在较软一边出现大幅沉降，房屋由顶部开始出现斜裂缝，最终导致结构破坏。2：温度变形：在昼夜温差较大的地区，屋顶受阳光照射升温，混凝土板膨胀变形，对板下的墙体产生横向的剪应力及拉应力，当应力过大时会产生水平裂缝，并会在转角处贯通，形成包角裂缝，结构最终失去使用功能。 砌体的现场非破损检测或微破损检测方法很多，有直接对砌体施加荷载的原位压力方法试验，有检测块体与砂浆之间的抗剪性能的剪切试验，还有对砂浆进行检测试验的各种方法。通常，可用回弹法检测块体的强度，现场检检测得到砂浆强度后即可推定砌体抗压强度。但这种检测方法不能反映组砌方式、灰缝饱满度等因素对砌体抗压强度的影响，因此
6、，现场直接检测砌体强度的微破损检测方法仍大量应用于砌体工程。 简单列举砌体微破损或局部破损的主要检测方法。 1：原位轴压法：采用原位压力机在墙体上进行抗压试验，检测砌体抗压强度的方法，亦简称为轴压法。用途：检测普通砖砌体的抗压强度 。（包括粘土砖、灰砂砖 、页岩砖等） 特点：属原位检测，直接在墙体上测试，测试结果综合反映材料质量的施工质量；直观性、可比性强；设备较重；检测部位局部破损。 限制条件：槽间砌体每侧的墙体宽度应不小于1.5m；同一墙体上测点数不宜多于1个，测点数量不宜太多。限用于240mm砖墙。原位轴压法应与其他砌筑砂浆强度检测或砌体抗剪强度检测一同使用。布点原则：测试部位宜选在墙体
7、中部距楼、地面1m左右的高度处；槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5m 距地面1m：设备基本要求操作方便。槽外侧墙体1.5m保证有足够的约束墙体防止出现破坏影响测试结果。同一墙体上，测点不宜多于一个，且宜选在沿墙体长度的中间部位；多于一个时，其水平净距不得小于2.0m 水平净距不得小于2.0m ，保证有足够的约束墙体，防止出现破坏影响测试结果。测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位及墙梁的墙体计算高度范围内。 2：扁顶法:扁顶法可用来推定普通砖砌体的受压工作应力、弹性模量和抗压强度。通过测量开槽前后的位移变化，并用扁顶压力恢复因开槽而卸载的应变，根据扁顶压力推定砌体的工作应力。 3 :原位单剪法
8、：对砌体的承载能力进行现场检测时，出抗压试验外，另一类试验就是砌体的原位抗剪试验，原位单剪法就是其中一种。砌体的原位单剪法的试验装置一般取窗洞口或其他洞口下墙体为试验对象，第三皮砖下的水平灰缝为剪切破坏面。试验前，先清理出安装钢筋混凝土传力方和加载装置的空间；在剪切破坏面的端部加工切口，保证水平灰缝剪切破坏时，该水平灰缝以上的墙体能够在水平方向上发生位移；现浇钢筋混凝土传力方到达足够强度后，安装千斤顶和测试仪表进行加载试验，当出现水平灰缝剪切破坏时，记录破坏荷载，并将剪切破坏后的墙体翻转，记录破坏特征以及水平灰缝饱满度等与砌体质量有关的数据。原位单剪法所得到试验结构为砌体沿通缝抗剪强度。将同一
9、测区个测点所得到结果取平均值，得到砌体沿通缝抗剪强度平均值。 4:原位单砖双剪法：原位单剪法造成较大区域的墙体破损。对于已建造的并投入使用的房屋建筑，原位单剪法试验往往难以实施。原位单砖双剪法造成的墙体破损较小。 5:推出法：采用推出仪从墙体上水平推出单块丁砖，测得水平推力及推出砖下的砂浆饱满度，以此推定砌筑砂浆抗压强度的方法。 一般适用：本方法适用于推定240mm厚烧结普通砖、烧结多孔砖和蒸压灰砂砖墙体中的砌筑砂浆强度，所测砂浆的强度等级宜为M1M15。检测时，将推出仪安放在墙体的孔洞内。推出仪由钢制部件、传感器、推出力峰值测定仪等组成。选择测点应符合下列要求：测点宜均匀布置在墙上，并应避开
10、施工中的预留洞口。被推丁砖的承压面可采用砂轮磨平，并应清理干净。被推丁砖下的水平灰缝厚度应为8mm12mm。 测试前，被推丁砖应编号，并详细记录墙体的外观情况。 试验步骤：1：取出被推丁砖上部的两块顺砖，应遵守下列规定：使用冲击钻在图9.3.1所示A点打出约40mm的孔洞。 用锯条自A至B点锯开灰缝。 将扁铲打入上一层灰缝，取出两块顺砖。用锯条锯切被推丁砖两侧的竖向灰缝，直至下皮砖顶面。开洞及清缝时，不得扰动被推丁砖。2：安装推出仪 用尺测量前梁两端与墙面距离，使其误差小于3mm。传感器的作用点，在水平方向应位于被推顶砖中间，铅垂方向应距被推丁砖下表面之上15mm处。3：旋转加荷螺杆对试件施加
11、荷载，加荷速度宜控制在5kN/min。当被推丁砖和砌体之间发生相对位移，试件达到破坏状态。记录推出力取下被推丁砖，用百格网测试砂浆饱满度。 混凝土结构的非破损检测 混凝土结构是常见的工程结构，它由混凝土和钢筋组成。混凝土强度的检测是混凝土结构可靠性鉴定的重要内容。根据混凝土的物理和力学性能，如混凝土的表面硬度，密实度等，不同的混凝土强度非破损检测技术广泛的应用于工程实践中。 1:回弹法 概念：回弹法检测是指以在结构或构件混凝土上测得的回弹值和碳化深度来评定结构或构件混凝土强度的方法。通常，在对试块试验有疑问时，作为混凝土强度检验的依据之一。采用回弹法检测不会对结构和构件的力学性质和承载能力产生
12、不利影响，因而被广泛应用工程验收的质量检测。 工作原理：借助弹击拉簧获得一定冲击动能的弹击锤，通过弹击杆将能量传送给试件，弹击后又以试件的弹性反应，将回弹能量通过弹击杆传给弹击锤，于是弹击锤带动指针滑动直至回弹能量消失，最后从仪器读尺上读取回弹值。 构造：仪壳组件，弹击组件，指针部件，按钮部件，尾盖部件分类：重型回弹仪30N·M，大型结构物, 中型回弹仪2.25N·M，10-80CM厚普通混凝土构件,轻型回弹仪0.75N·M，轻质、低标号、薄壁混凝土 使用时注意事项：1.回弹值与混凝土表面硬度有直接关系，影响混凝土表面硬度的因素对回弹值也会产生直接影响。要同时测量
13、混凝土的碳化深度，修正混凝土强度。2.回弹仪与水平方向的夹角将会影响回弹值。3.由于混凝土组成材料的不均匀，表面硬度分布不均匀，必须多次回弹取其平均值。一个测区面200mm×200mm,每个测区回弹16次，弹击点距离不小于30mm，16个值中去掉3个最大值和3个最小值，取余下10个的平均值。 4.不宜用回弹法测量龄期超过3年的老混凝土，回弹法能测定的最大混凝土强度等级为C60。5.必须事先知道回弹值与混凝土强度之间的关系。 回弹法推定混凝土强度方法：1. 当测区数量不小于10个，计算测区混凝土强度换算值的平均值和标准差，再按95%的保证率确定结构或构件混凝土强度推定值。2.当测区数量
14、小于10个，取构件中最小的测区混凝土强度换算值作为结构或构件混凝土强度推定值。 2:超声脉冲法 超声法检测混凝土分为穿透波法和反射波法。穿透波法是根据超声脉冲穿过混凝土时，在缺陷区的声时、波形、波幅和频率等参数所发生的变化来判断缺陷的，这种方法要求被测物有一对相互平行的测试面体；声波反射法则是根据超声脉冲在缺陷处产生反射现象来判断缺陷，这种检测方法较适用于只有一个测试面的洞室或隧道衬砌体质量检测。本次检测即采用反射波法。 3:超声回弹综合法 是建立在超声波传播速度和回弹值与混凝土抗压强度之间相关关系的基础上，以声速和回弹值综合反映混凝土抗压强度的一种非破损方法，其适用于条件与回弹法基本相同。当
15、对结构的混凝土强度有怀疑时，可按本规程进行检测，以推定混凝土强度，并作为处理混凝土质量问题的一个主要依据。在具有钻芯试件作校核的条件下，可按本规程对结构或构件长龄期的混凝土强度进行检测推定。 4:钻心法 利用专用钻机，从结构混凝土中钻取芯样以检测砼强度或观察砼内部质量的方法。由于它对结构砼造成局部损伤，因此是一种半破损的现场检测手段。 我国发展：1948年制定有“钻取砼试件长度之检测法”。80年代钻芯机、人造金刚石薄壁钻头、切割机及其配套使用的机具研制和生产方面也已取得了很大的发展。中国工程标准化委员会在1988年批准发行了钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS03:88。 钻芯法应用范围：对标
16、准试块抗压强度有怀疑时。砼结构因砂石质量差、施工、养护发生事故。检测部位表面、内部质量明显差异时，受灾害损害时。多年老混凝土结构需加固改造。机场跑道等特殊结构、构件测厚。 钻芯法应用特点：直观、可靠，精确度高，应用面广。有一定的局限性取芯数量、位置受限，钻芯机比较笨重、移动不方便，测试成本高，取芯后需修补，断筋时麻烦。 5:拔出法 是将安装在混凝土中的锚固件拔出，测定最大拔出力，根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的关系推定混凝土强度的方法。这是一种局部微破损检测方法。拔出法分为两类。一类是预埋拔出法，即在混凝土结构或构件的施工过程中预先安装锚固件，待混凝土硬化后再将锚固件拔出，检验新浇混凝土
17、的强度。另一类是后转拔出法，在已经硬化的混凝土构件表面专孔，安装一特制的膨胀螺栓拔出，测定混凝土的强度。实际工程中，后装拔出法应用较多。采用拔出法现场测试混凝土的强度，除具有准确度较高等优点外，最突出的特点以检测抗压强度高达85mpa的混凝土强度。在实际工程中，现场检查混凝土强度的常用是回弹法，超声法，超声回弹综合法，砖心法和拔出法。除去这些方法外，还有贯入阻力法，表面拉剥法，脉冲回波法，射线法等，这些方法都有其各自的特点。但目前这些方法在我国工程实践中运用的还不多。对工程结构进行非破损检测和可靠性鉴定，要通过各种手段得到结构相关参数，捕捉反应结构当前状态的特征信息，对结构作用和结构抗力的关系进行分析，并根据实践经验给出综合判断。结构非破损检测与鉴定涉及结构理论，概率统计，测试技术，工程材料，工程地质，力学分析等基础理论和专业知识，具有多科学交叉的特点。特别是近年来，测试方法以及相应的仪器仪表不断更新，使这一领域的技术不断发展。6 / 6