建筑結(jié)構試驗無損檢測技術重難點輔導

1、第四章無損檢測技術無損檢測技術主要用于生產(chǎn)檢驗性實驗，而且是個輔助手段。在生產(chǎn)檢驗性實驗當中，主要還是靠預留試塊來檢測混凝土的強度，由監(jiān)理員直接檢測鋼筋的配置等等。但是在有些情況下，也需要做一些檢測，那么就是這一章主要介紹的內(nèi)容。本章包括以下幾方面的內(nèi)容：1混凝土強度的無損及局部破損檢測技術；2混凝土內(nèi)部缺陷檢測技術；3砌體強度的無損及局部破損檢測技術。這一講我們介紹其中的部分內(nèi)容。 一、超聲波檢測技術（一）超聲波檢測基本原理因為用超聲波檢測，實際上，主要是測量超聲波在混凝土當中的傳播速度。所謂超聲波，實際上是一種聲波，不過它的頻率比聲波高，人的耳朵聽不見，把這種聲波就叫超聲波。它在各種介質(zhì)中

2、都能夠傳播，當然介質(zhì)不同，它的傳播速度也不同。超聲波的檢測技術，就是基于測量超聲波在混凝土當中的傳播速度。所以它的關鍵就是，怎么樣用儀器來測量超聲波在混凝土中的傳播速度。至于儀器內(nèi)部的一些構造，不做更多要求，重點是掌握它最基本的原理。 教材圖41。下面看這張圖，比如說這個是試件，我們就要測量超聲波在這試件中傳播的速度，那當然要測量傳播速度，首先要測量一下試件的長度，然后再量取一下超聲波從進入這個試件，到從試件出來所經(jīng)過的時間，當然就可以算出它的速度，左邊這個叫發(fā)射探測器，它在這可以發(fā)出超聲波，右面這個叫接收探測器，它可以接收超聲波，左邊這個是把一個電信號轉(zhuǎn)換成超聲波信號，它用的原理也是壓電晶體

3、。 和上一節(jié)介紹的壓電晶體加速度計的原理類似，不過它的作用剛好相反。上面的壓電晶體加速度計是通過振動產(chǎn)生電，這里是通過電產(chǎn)生機械振動，就是通過給它一個電的脈沖信號，那么它就可以產(chǎn)生機械振動，這個機械振動實際上就產(chǎn)生超聲波了，經(jīng)過試件的傳播，在右邊接收探測器里，它把振動再轉(zhuǎn)換成電信號，這就和類似于加速度計一樣。整個儀器的構成就是這樣，它有一個信號發(fā)生器，這個信號發(fā)生器，就是隔一定時間發(fā)出一個電脈沖，它這個時間間隔，取決于你試件的長度，就是說，假如你的試件比較長，當然它傳播時間也比較長，那么它時間間隔，你可以調(diào)的比較長一點；如果試件短，那么你調(diào)的時間間隔可以短一點，隔一段時間發(fā)生一個脈沖，在這個電

4、脈沖的作用下，就產(chǎn)生一個超聲波，然后在試件中就傳播，最后由右邊這個接收探測器接收到了，轉(zhuǎn)換成電信號。然后經(jīng)過放大器放大，通過一個示波器來顯示。它從零點開始，如果沒有超聲波的接收回來，那么它熒光屏顯示的就像刻度尺一樣，它有個時間間隔，這樣就容易讀取時間。當接收到一個超聲波，就顯示出來，可以在熒光屏上讀數(shù)。這就是接收測量超聲波在混凝土中傳播速度的最基本的原理。 通過測量超聲波在混凝土中的傳播速度，利用這個辦法就能測量混凝土的一些性質(zhì)。比如，可以測量混凝土的強度、可以測量混凝土當中有沒有缺陷。混凝土強度是通過彈性模量來反映的，因為混凝土彈性模量高，它的傳播速度也就快。測量混凝土當中的缺陷，比如混凝土

5、當中有空洞，空洞中間是空氣，它就使超聲波的傳播速度大大降低，這樣我們可以通過速度的突然變化，可以把空洞的邊界找出來。（二）混凝土強度檢測1檢測原理超聲波在混凝土當中的傳播速度與混凝土的彈性模量是相關的，而彈性模量又與強度相關，所以混凝土強度與超聲波在混凝土當中的傳播速度相關。我們可以測量超聲波在混凝土當中的傳播速度，來推算混凝土的強度。當然為了推算這個強度，就必須建立混凝土強度與超聲波在混凝土當中傳播速度的關系曲線，稱為測強曲線，是提高檢測混凝土強度可靠性的關鍵。 （1）彈性模量和混凝土強度的關系彈性模量和混凝土強度是相關的。對混凝土強度變化范圍來講，比如說C10C50的混凝土，它的彈性模量變

6、化實際上不是很明顯。因為彈性模量對于強度來講，不是特別敏感的一個因素，所以通過彈性模量的辦法，來推測混凝土強度，實際它的精度就不會很高。同樣的，超聲波在混凝土當中的傳播速度與彈性模量之間的關系受很多因素的影響，所以它的離散性也很大。所以總的說來，用超聲波的速度來檢測混凝土強度，雖然能夠檢測出來，但是它的可靠性和準確度都不是很高的，而且這個關系不能通過理論計算來得到，只能通過實際統(tǒng)計。事先要做許多混凝土的試塊用試驗機測出它的強度，同時，再測它的傳播速度，建立出來一個相對關系的曲線，把這個關系曲線，叫做測強曲線。有了測強曲線，我們就可以測量超聲波在混凝土當中的傳播速度，來推算混凝土的強度。由于混凝

7、土的不均勻性，影響超聲波在混凝土中傳播速度的因素是很多的，比如說，包括骨料的粒徑等等。而且彈性模量對強度也不很敏感，所以用超聲波測量混凝土的強度，它的強度檢測的離散性就是較大，就只能是一種強度檢測的輔助手段。 二、回彈法檢測混凝土強度用回彈法檢測混凝土強度主要是用回彈儀。它的基本原理也是利用彈性模量和強度之間的相關性，只不過它測量混凝土彈性模量的方法不同，它主要是利用彈性碰撞的辦法。大家在日常生活中也會體會到，如果你用一個球和一個物體碰撞，如果這個物體彈性好，那么這個球回彈的距離就會大，假如這個物體彈性不好，那么它的回彈就會很小。與我們拍球一樣，假如說你在混凝土地上拍球，那么你可以拍的很高，如

8、果你在沙子里拍，你可能就拍不起來了?；貜梼x的原理，也是這么個原理。 （一）回彈儀的原理1回彈儀的構造教材圖412?？磮D它的構造。外面是它的外殼。里面是由這么幾部分組成：標號2是彈擊桿，它和混凝土試件直接接觸。標號5是撞擊錘，通過拉力彈簧4可以把它拉開，靠這個錘的質(zhì)量撞彈擊桿，相當于彈性碰撞。根據(jù)撞擊錘回彈的距離來反應混凝土的強度。彈擊桿的作用，就相當于打樁需要做一個樁墊一樣，你不能用樁錘直接打混凝土樁頭，那就把混凝土局部破壞了，所以它中間要有個樁墊，實際彈擊桿就起樁墊的作用。我們在彈擊混凝土的時候，它的方向可以是水平的彈擊，也可以是垂直向下彈擊，也可以向上彈擊，為了保證錘能夠正確的移動，因此它

9、這里一定要有一個導向桿14，這個導向桿和后面導向法蘭盤是做成一體的。2回彈儀的工作原理教材圖413的位置實際上是放在儀器盒里保管的位置。它工作的時候，要想彈擊，這個步驟就是這樣的：先把這個彈擊桿往里按一下，這個桿就出來了。那么，按一下起什么作用呢?就是這個彈簧銷9，本來是把這個導向桿擋到后面的，當你推了彈擊桿一下以后，就有彈簧把彈簧銷9給彈了出來。所以，這個導向桿就在它后面壓力彈簧11的作用下向前推，使掛鉤10和重錘5突然勾起來了。要想彈擊，就把這個導向桿再往里壓。再推這個導向桿14的時候，這個導向桿的鉤已經(jīng)與重錘掛上了，它拉著重錘向后移動，所以前邊這個拉伸彈簧4也就拉長了，一直拉到最后，當你

10、再一用力的時候，掛鉤就在頂桿的作用下，這個頂桿是固定在回彈儀殼上的，頂桿作用下，鉤就自動脫勾了。因為這一頂，鉤向外一轉(zhuǎn)，那么就自動脫勾了，這重錘就在拉伸彈簧作用下，錘擊沖擊桿，就打在混凝土上。然后，這個重錘向后回彈，就帶動指針6一起回彈，帶著指針向后移動，當它回彈的時候，你要立即把彈簧銷按進去，使導向桿不能再向前走了，那么指針就停留在這個位置上，你就可以拿起來讀數(shù)了。 回彈儀的工作過程就是這樣：首先輕壓，使彈擊桿2彈出，然后對準混凝土表面，用力壓緊，接著按住按鈕9，這時候指針就不會回去，就會固定在這個位置，就可以仔細的讀刻度了。 回彈法檢測混凝土強度，它的原理要簡化一下就是這樣：彈擊桿2頂在混

11、凝土上，當把重錘拉向后的時候，它就拉開一個距離，假如說這個距離就叫H，當然這個拉伸彈簧也拉長了，見教材圖413（a）；當后面的掛鉤自動脫勾的時候，當然重錘就打擊到彈擊桿，同時就彈回一定距離，就像教材圖413（b），它彈回的距離是Y。我們就把Y和H的比值，再乘上100，就叫做回彈值。因為是Y比H乘100，實際是什么意思呢，就是當你假設，拉開距離是H，如果回彈值也是H的話，就是1比1乘100，那么就是100，回彈值就是100，也就是說它的回彈值和你拉伸長度一樣的時候，回彈值就叫100。假如說其中不一樣，這個比值是多少，比如說拉了一半，百分之五十，那么回彈值就稱作50。因為這個回彈值，當然就反應混凝

12、土的彈性了，混凝土彈性越好，它的回彈值也就越大。（二）回彈法的測強曲線回彈值是和許多條件有關系的。比如說和混凝土的骨料，和沙漿的強度，和骨料的性質(zhì)，骨料的粒徑等等，都有關系，而且，還和混凝土的添加劑，施工的條件等等都有關系，它影響因素很多。當然，主要的影響是混凝土的彈性模量的影響。雖然說回彈值和彈性模量是有關系，但是這個關系不是很簡單的，比如說我建立一個理論公式來得到，它也必須通過實驗得到，而且對于不同的混凝土要有不同的關系。同樣把這個關系也稱做測強曲線。要想用回彈儀來測量混凝土的強度，也必須建立的回彈曲線，那么建立回彈曲線的時候，還有一個重要的影響因素，就是碳化深度。水泥漿里含有很多氫氧化鈣

13、，它在凝固過程中一大部分都變成碳酸鈣，還有一部分殘留，所謂鈣離子還在混凝土里頭，但是經(jīng)過一段時間，這些鈣離子還會被碳化，還會繼續(xù)變成碳酸鈣。碳酸鈣實際比較硬，所以經(jīng)過長時間存放混凝土，它的表面會形成比較硬的表面層，把表面層的厚度稱為碳化深度。這個比較硬的表面層對回彈值有影響，混凝土的彈性模量沒有變化，僅僅由于它表面硬化了，所以它的回彈值會增加。因此在做混凝土的測強曲線的時候，就要考慮碳化深度的影響。因為測混凝土的測強曲線是一個勞動量很大的工作，所以它的曲線的范圍，就是統(tǒng)計的范圍是有所不同的。 1統(tǒng)一的測強曲線所謂統(tǒng)一的測強曲線，就是在全國范圍內(nèi)對某些混凝土做些統(tǒng)計，來測得測強曲線。這個測強曲線

14、，當然它實用范圍比較廣，但是由于它實用范圍廣，統(tǒng)計的混凝土的品種多，所以它的離散性也比較大。統(tǒng)一的測強曲線的強度包含兩個因素：一個就是混凝土的回彈值，還有一個因素就是碳化深度H，這個H是測區(qū)混凝土的平均碳化深度，W是測區(qū)混凝土的平均回彈值，F(xiàn)n叫做測區(qū)混凝土的抗壓強度，為什么在這里都寫個測區(qū)呢？就是做回彈的時候，不能測一個點，總得在它附近一個范圍內(nèi)來測量多個點的混凝土回彈值，用多個點的混凝土的回彈值，這個平均值才能代表比較正確的屬性。因為混凝土有骨料，有沙漿，那么有的地方骨料多，有的地方沙漿多，所以它回彈值就不同了。所以取它一個區(qū)域內(nèi)的平均值，經(jīng)過統(tǒng)計處理，最后就變成一個公式，假如說你畫在圖上

15、當然就是一個曲線，你要把它列出個表，就是一個表格。 全國統(tǒng)一的測強曲線在規(guī)范可以查到。因為它統(tǒng)計面很廣，所以它測出來的離散性就是比較大。在做混凝土回彈儀檢測規(guī)程的時候，就希望各個地區(qū)，甚至一些大的工程，或者混凝土預制廠等等，能夠自己做一些曲線，那么它就要求有第二種曲線。2地區(qū)測強曲線地區(qū)測強曲線，就是由各個省、市、自治區(qū)來組織人來根據(jù)你的地區(qū)哪一類混凝土用的多，你可以做一些這樣的測強曲線。那么這樣做出來測強曲線，它的檢測精度肯定要高于統(tǒng)一測強曲線。3專用測強曲線專用測強曲線就是由工程單位、構建廠、或者商品混凝土廠為某一種混凝土特制的測強曲線。這種測強曲線，由于應用范圍更小，混凝土品種及施工條件

16、變化更小，所以它測出來的強度離散性要比地區(qū)測強曲線小。做一個測強曲線，它所需要的勞動量、經(jīng)費都是很多的，到目前為止，大概大部分地區(qū)可能還沒有這種曲線，所以還只用統(tǒng)一的測強曲線。上面兩種對混凝土強度的檢測方法，一個是用超聲波檢測，一個是用回彈儀檢測，這兩種方法雖然各自有各自的優(yōu)點，也都有一個共同的缺點，就是說離散性比較大。用超聲波檢測也能反應混凝土整個的內(nèi)部情況。用回彈儀檢測，它更多的是反應混凝土表面的彈性，因此為了使檢測更準確，常常把兩者結(jié)合起來使用。三、超聲回彈綜合法檢測混凝土強度它是以回彈值以及超聲波速度共同來評價混凝土強度，所以它具有上面兩種方法的優(yōu)點，也就是說具有回彈法與超聲法的雙重優(yōu)

17、點，即反應了表面強度，也反應了內(nèi)部強度。同樣用這種方法來檢測，也需要做測強曲線。 它的測強曲線形式大家看字幕，它因為包含兩個因素，一個是回彈值，一個是超聲波速度，它建立的公式就是V的B次方和W的C次方，然后前頭再加個系數(shù)，它等于有三個待定常數(shù)，一個A，一個B，一個C。那當然要做這條曲線，那么你要做大量的實驗，做大量的試塊。 那么你先檢測試塊當中的超聲波傳播速度，然后再用回彈儀彈出它的回彈值，再用試驗機壓出它的強度，這樣你統(tǒng)計大量的數(shù)據(jù)，最后得到經(jīng)驗公式，那么你有了這個經(jīng)驗公式，以后你就可以，根據(jù)回彈值和超聲波速度，來確定混凝土強度。這種方法當然比上述兩種方法準確。但從總的結(jié)果來講，這三種檢測方

18、法因為它都是間接的，它沒有直接的更準確。 四、混凝土強度的局部破損檢測技術 上面那些方法，就是超聲波法，還是回彈法，還是超聲回彈綜合法對混凝土都沒有任何損壞，下面介紹這種方法對混凝土還要產(chǎn)生局部的破壞。 （一）那么第一種方法叫做鉆心法測定混凝土強度，它的辦法是第一步就要鉆取一個芯樣，它用專用鉆的設備來鉆取一個混凝土芯，這個芯的直徑應該是一百毫米或者是一百五十毫米，它的高為直徑的0.95到2.05倍。那么就是這么一個高度的芯樣出來。 然后當然要把這芯樣做成試件，也就是把這芯樣的上下表面磨平，或者是你用抹平，一般的話，為了快是用沙漿把它抹平，或者用環(huán)氧沙漿把它抹平，那么做成一個圓形的試塊，在試驗機

19、再去做它的抗壓強度，按照抗壓強度公式就可以計算出它的抗壓強度。 那么鉆取混凝土芯，就是造成混凝土的局部破壞了，因此把它叫局部破損檢驗，但是它后面的檢驗方法是直接壓取混凝土強度，所以它肯定是比較可靠的，它比前三種方法要可靠，可是它是局部破壞，當然局部破壞以后，對混凝土構件進行修補。 鉆芯法的優(yōu)點，一個它直觀可靠，與預留試塊相當，因為它是直接壓混凝土強度，同時還可以檢查混凝土內(nèi)部的質(zhì)量，它的缺點就是需要局部破壞，而且需要專用的鉆機來鉆取芯樣，所以它的應用范圍，雖然它可靠，也受到一些限制，主要是特別需要的時候來抽檢混凝土質(zhì)量。 （二）拔出法測定混凝土強度 拔出法就是事先在混凝土埋上一個拉桿，或者是事后把混凝土鉆一個洞，加進一個，固定上一個后裝的拉桿，然后用也是一個專門做拔出試驗的試驗機，這是它的加載器。這個加載器等