非破損檢測技術(shù)

6結(jié)構(gòu)非破損檢測與可靠性鑒定6.1概述1、非破損檢測技術(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)度和檢測內(nèi)部缺陷的一種測試技術(shù)。2、檢測目的：評定結(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，評定已建結(jié)構(gòu)的可靠度等級和估算剩余壽命3、非破損檢測方法混凝土結(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）檢測砌體抗壓強(qiáng)度：扁頂法、原位軸壓法（2）檢測砌體工作應(yīng)力、彈性模量：扁頂法（3）檢測砌體抗剪強(qiáng)度：原位單剪法、原位單磚雙剪法（4）檢測砌筑砂漿強(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：表面硬度計法；材料缺陷檢測：超聲法。6.2混凝土結(jié)構(gòu)的非破損檢測6.2.1砼強(qiáng)度的非破損檢測一、回彈法（JGJ/T23-92）1948年瑞士斯密特（E．Schmidt）發(fā)明回彈儀。1、基本原理使用回彈儀的彈擊拉簧驅(qū)動儀器內(nèi)的彈擊重錘，通過中心導(dǎo)桿，彈擊混凝土的表面，并測得重錘反彈的距離，以反彈距離與彈簧初始長度之比為回彈值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、回彈法檢測混凝土強(qiáng)度的影響因素回彈儀測試角度：非水平方向測試時，重力作用影響測試結(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)行測試，以減小濕度對回彈值的影響。4、回彈法的檢測技術(shù)和測區(qū)布置1）測區(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，測區(qū)表面應(yīng)清潔、平整、干燥、結(jié)實。布置：一個構(gòu)件不少于10個，大小200X200mm，16個測點(diǎn)/區(qū)，測區(qū)間距<2m。（長度小于3m，高度低于0.6m的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其測區(qū)數(shù)量可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于5個）2）回彈值測量回彈值量測時，回彈僅應(yīng)始終垂直于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測面，測點(diǎn)不應(yīng)在氣孔或外露石子上，共測16個值。3）碳化深度測量選擇不少于構(gòu)件的30％測區(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）回彈值的計算從該測區(qū)的16個測點(diǎn)的回彈值中分別剔除3個最大值和3個最小值，然后按余下的10個回彈值取平均值。2）修正值的計算非澆筑側(cè)面、非水平測試方向、碳化修正（dm<0.5mm時不修正）6、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度計算1）測區(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)差計算3）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值①單個構(gòu)件檢測時，以構(gòu)件最小測區(qū)強(qiáng)度值作為該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值：②批量檢測時，按下列兩式計算并取其中較大者為該批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值：對于批量檢測構(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，按單個構(gòu)件檢測推定：(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fcu與超聲波在混凝土中的傳播速度v之間的關(guān)系。混凝土強(qiáng)度愈高，相應(yīng)超聲波波速愈大。通過試驗可建立混凝土強(qiáng)度與聲速的關(guān)系曲線或經(jīng)驗公式。目前常用的相關(guān)關(guān)系表達(dá)式有冪函數(shù)方程:2、超聲法的檢測技術(shù)和測區(qū)選擇單個構(gòu)件檢測：不少于10個測區(qū)，測區(qū)面積為200X200mm。測區(qū)間距不大于2m。批量抽樣檢測：抽樣數(shù)應(yīng)不少于同批構(gòu)件的30％，且不少于4個，每個構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個。測試面應(yīng)清潔平整，無缺陷。3、強(qiáng)度推定1）每區(qū)選3-5各測點(diǎn)，根根據(jù)測得的聲時時和兩相對探頭頭的距離計算波波速，取各測點(diǎn)點(diǎn)的平均值作為為該區(qū)的波速。。當(dāng)在試件混凝土土的澆筑頂面或或底面測試時，，聲速值應(yīng)乘以以1.034修修正。2）強(qiáng)度推定：：由試驗量測的的經(jīng)修正后的聲聲速，按fcu—va曲線求得混凝凝土的強(qiáng)度換算算值。三、超聲回彈綜綜合法(CES02:88)超聲回彈綜合法法實質(zhì)上就是超聲法和回彈法法兩種單一測強(qiáng)方方法的綜合測試試，可以提高測測量的精度。測測量時，應(yīng)嚴(yán)格格遵照《超聲回回彈綜合法檢測測混凝土強(qiáng)度技技術(shù)規(guī)程》（CES02:88)。每一測區(qū)的混凝凝土強(qiáng)度是根據(jù)據(jù)該區(qū)實測的波波速及回彈平均均值，按事先建建立的fcu——V—Rm關(guān)系系曲線推定的。。測區(qū)測點(diǎn)：超聲聲的測點(diǎn)和回彈彈的測點(diǎn)布置在在同一測試面上上。宜先進(jìn)行回回彈測試，然后后進(jìn)行超聲測試試。同時注意，，只有同一個測測區(qū)內(nèi)所測得的的回彈值和聲速速值才能作為推推算該測區(qū)混凝凝土強(qiáng)度的綜合合參數(shù)，不通測測區(qū)的測量值不不能混用。四、鉆芯法(CES03：：88）鉆芯法試驗是使使用專用的取芯芯鉆機(jī)，從被檢檢測的結(jié)構(gòu)或構(gòu)構(gòu)件上直接鉆取取圓柱形的混凝凝土芯樣，并根根據(jù)芯樣的抗壓壓試驗由抗壓強(qiáng)強(qiáng)度推定混凝土土的立方抗壓強(qiáng)強(qiáng)度。準(zhǔn)確性較高。1、取樣位置：鉆取芯樣樣應(yīng)在結(jié)構(gòu)或構(gòu)構(gòu)件受力較小的部位位和強(qiáng)度質(zhì)量具有有代表性的部位位。芯樣試件內(nèi)內(nèi)不應(yīng)含有鋼筋。如不能滿足，，每個芯樣內(nèi)最最多只允許含有有二根直徑小于于10mm的鋼鋼筋，且鋼筋應(yīng)應(yīng)與芯樣軸線基基本垂直。大小與數(shù)量：鉆鉆芯數(shù)量不應(yīng)少少于3個，小構(gòu)構(gòu)件可取2個。。芯樣直徑不宜宜小于骨料最大大粒徑的3倍，，一般為100mm或150mm，，芯樣高度為直直徑的1～2倍倍。芯樣端面必必須進(jìn)行加工磨磨平。也可用水水泥砂漿或硫磺磺膠泥在專用補(bǔ)補(bǔ)平裝置上補(bǔ)平平。2、芯樣抗壓試試驗和混凝土強(qiáng)強(qiáng)度推定1）抗壓試驗芯樣試件宜在與與被檢測結(jié)構(gòu)或或構(gòu)件混凝土于于濕度基本一致致的條件下進(jìn)行行抗壓試驗。芯芯樣試件的混凝凝土強(qiáng)度換算值值為：芯樣試件混凝土土換算強(qiáng)度的修修正系數(shù)高徑比h/d1.01.11.21.31.41.5系數(shù)α1.001.041.071.101.131.15高徑比h/d1.61.71.81.92.0----系數(shù)α1.171.191.201.221.24----2）強(qiáng)度推定：：對于單個構(gòu)件件或單個構(gòu)件的的局部區(qū)域，取取芯樣試件混凝凝土換算強(qiáng)度中中的最小值作為為代表值推定結(jié)結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)強(qiáng)度。五、拔出法（CES69:94)1、原理用一金屬錨固件件預(yù)埋入凝土內(nèi)內(nèi)（預(yù)裝發(fā)）或或在構(gòu)件上鉆孔孔埋人一金屬錨錨固件（后裝法法），然后測試試錨固件從混凝凝土中被拔出時時的拉力，并由由此推算混凝土土的抗壓強(qiáng)度。。（與極限抗拔拔力F之間具有有良好的線性關(guān)關(guān)系）,抗拔強(qiáng)強(qiáng)度fp(=ft)2、后裝拔出法法1）適用〉=10MPa砼試試驗驗裝置：小粒徑<40大粒徑<602）測點(diǎn)布置數(shù)量：單個構(gòu)件件3點(diǎn)；批量抽抽檢30%但不不少于10件，，每個構(gòu)件3點(diǎn)點(diǎn)。位置：成型側(cè)面面，受力較大及及薄弱部位，相相鄰兩測點(diǎn)的間間距不應(yīng)小于10h(h錨固固件的錨固深度度)測點(diǎn)應(yīng)避開接縫縫、蜂窩、麻面面部位和混凝土土表層的鋼筋、、預(yù)埋件。3）強(qiáng)度推定：：按已經(jīng)建立的的拔出力與立方方抗壓強(qiáng)度之間間的相關(guān)關(guān)系曲曲線，由拔出力力確定混凝土的的抗壓強(qiáng)度。6.2.2砼砼內(nèi)部缺陷的超超聲法檢測技術(shù)術(shù)一、內(nèi)部缺陷基基本原理采用低頻超聲波波檢測儀，測量量超聲脈沖的縱縱波在結(jié)構(gòu)混凝凝土中的傳播速速度，接收波形形信號的振幅和和頻率等聲學(xué)參參數(shù)的相對變化化，來判定混凝凝土的缺陷。超聲波通過缺陷陷會產(chǎn)生繞射、、反射，繞射使傳播速度變小小，聲時偏長；；反射使能量顯著衰減減，波幅和頻率率明顯降低，接接收波形平緩甚甚至發(fā)生畸變。。據(jù)此，判斷和和評定混凝土的的缺陷和損傷情情況。二、混凝土裂縫縫檢測1、淺裂縫檢測測裂縫深度≤500mm時時，采用平測法或斜測法法進(jìn)行檢測（裂縫縫中不允許有積積水或泥漿）。。當(dāng)有主鋼筋穿穿過裂縫且與兩兩個換能器的連連線大致平行時時，布置測點(diǎn)應(yīng)應(yīng)使其連線與該該鋼筋軸線至少少相距1.5倍倍的裂縫預(yù)計深深度，以減少量量測誤差。1）單面平測法法裂縫所在部位只只有一個表面可可供超聲檢測時時（如混凝土路路面、飛機(jī)跑道道、洞窟建筑和和大體積結(jié)構(gòu)等等）采用。發(fā)射換能器和接接收換能器對稱稱地布置在裂縫縫的兩側(cè)，測得得聲時。在完好位置T、、R相距L時測測得聲時。裂縫深度計算公公式：L/2L/22）雙面斜測法法鋼筋混凝土的梁梁、板、柱等構(gòu)構(gòu)件都有兩個相相互平行的測試試表面，可采用用雙面斜測法進(jìn)進(jìn)行裂縫深度的的檢測。將兩個個換能器分別置置于對應(yīng)測點(diǎn)1，2，3………的位置，讀取取相應(yīng)的聲時值值t、波幅值A(chǔ)頻率值f。由由波幅和頻率的的突變，可以判判定裂縫的深度度以及是否在平平面方向貫通。。2、深裂縫檢測測深度在500mm以上的裂縫縫，常采用鉆孔孔法探測?？椎牡拈g距宜為2000mm，孔孔徑應(yīng)比換能器器的直徑大5～～10mm，孔孔深大于裂縫預(yù)預(yù)計深度700mm，孔中粉粉末碎屑應(yīng)清理理干凈。測試前前測孔中灌注清清水，每隔一定定距離測讀一次次聲時和波幅值值。波幅達(dá)到最最大并基本穩(wěn)定定的對應(yīng)深度，，便是裂縫深度度。三、混凝土內(nèi)部部空洞和缺陷的的檢測基本原理：根據(jù)據(jù)測點(diǎn)的聲時（（或聲速）、波波幅或頻率值的的相對變化，確確定異常測點(diǎn)的的坐標(biāo)位置，從從而判定缺陷的的范圍。1、測試方法對測法：兩對測測試面斜測法：一對測測試面鉆孔法：測試距距離較大對測法：具有兩對互相平平行的測試面。在測區(qū)的兩對對相互平行的測測試面上，分別別畫間距為200～300mm的網(wǎng)格，確確定出測點(diǎn)的位位置。斜測法：只有一對相互平平行的測試面。在測區(qū)的兩個個相互平行的測測試面上，分別別畫出交叉測試試和兩組測點(diǎn)位位置。鉆孔法：測試距離較大。在測區(qū)的適當(dāng)當(dāng)部位鉆出平行行于結(jié)構(gòu)側(cè)面的的測試孔，直徑徑范圍為45～～50mm，其其深度視測試需需要決定?；炷羶?nèi)部空洞洞尺寸估算：四、混凝土表層層損傷檢測1、測試方法：：表面平測法，，每次移動距離離不大于100mm。2、數(shù)據(jù)處理繪時-距坐標(biāo)圖圖，坐標(biāo)圖上的的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為分分界面，由此可可求得超聲波在在損傷混凝土與與密實混凝土中中的傳播速度。。6.2.3鋼鋼筋位置和銹銹蝕的檢測一、電磁感應(yīng)法法檢測鋼筋位置置：適用于配筋筋稀疏與保護(hù)層層不太大的鋼筋筋的檢測，鋼筋筋布置在同一平平面或在不同平平面內(nèi)距離較大大時效果較好。。原理：混凝土是是帶弱磁性的材材料，而結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)配置的。鋼筋是帶有強(qiáng)磁磁性的。鋼筋測試儀的探探頭接觸結(jié)構(gòu)混混凝土表面，探探頭中的線圈通通過交流電，線線圈周圍就產(chǎn)生生交流磁場。該該磁場中由于有有鋼筋存在，線線圈中產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電壓。該感應(yīng)應(yīng)電壓的變化值值是鋼筋與探頭頭的距離和鋼筋筋直徑的函數(shù)。。鋼筋愈靠近探探頭、鋼筋直徑徑愈大時，感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度變化也愈愈大。二、鋼筋銹蝕檢檢測混凝土中鋼筋的的銹蝕是一個電化學(xué)的過程。鋼筋因銹蝕而而在表面有腐蝕電流存在，使電位發(fā)生變化。檢測時采用鋼筋銹蝕測量儀儀，用半電池電位法法測量鋼筋表面面與測量儀探頭頭之間的電位差差，利用鋼筋銹銹蝕程度與測量量電位間建立的的一定關(guān)系，可可以判斷鋼筋銹銹蝕的可能性及及其銹蝕程度。。試驗證明：負(fù)負(fù)電位數(shù)值愈高高，鋼筋銹蝕程程度愈嚴(yán)重。1．毫伏表2．銅棒電極3.硫酸銅飽飽和溶液4．多孔接頭5．混凝土中鋼鋼筋6.3鋼材材強(qiáng)度和焊縫缺缺陷的無損檢測測一、鋼材強(qiáng)度測測定方法表面硬度法：利用布氏硬度計來測定。由硬度度計端部的鋼珠珠受壓時在鋼材材表面和已知硬硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣上上的凹痕育徑，，測得鋼材的硬硬度，并由鋼材材硬度與強(qiáng)度的的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)經(jīng)換算得到鋼材材的強(qiáng)度。二、超聲法檢測測鋼材和焊縫缺缺陷超聲法檢測鋼材材和焊縫缺陷，，其工作原理與與檢測混凝土內(nèi)內(nèi)部缺陷相同，，試驗時較多采采用脈沖反射法法，工作頻率為為0.5—2MHz。超聲波波遇到不同介面面（構(gòu)件材料表表面、內(nèi)部缺陷陷和構(gòu)件底面））時，會產(chǎn)生部部分反射。如材材料完好，內(nèi)部部無缺陷測時，，顯示屏上只有有起始脈沖（始始波）和底脈沖沖（底波），不不出現(xiàn)缺陷反射射波（傷波）。。反之會出現(xiàn)現(xiàn)缺陷反射波。。無缺陷波形有缺陷波形對于焊縫內(nèi)部缺陷檢檢測時，換能器常采采用斜向探頭。用三角形標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試塊經(jīng)比較法法確定內(nèi)部缺陷陷的位置。當(dāng)在在構(gòu)件焊縫內(nèi)探探測到缺陷時，，記錄下?lián)Q能器器在構(gòu)件上的位位置和缺陷反射射波在顯示屏上上的相對位置，，然后將換能器器移到三角形標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試塊的斜邊邊上作相對移動動，使反射脈沖沖與構(gòu)件焊縫內(nèi)內(nèi)的缺陷脈沖重重合。當(dāng)三角形形標(biāo)準(zhǔn)試塊的α角度與斜向換能能器超聲波的折折射角度相同時時，量取換能器器在三角形標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試塊上的位置置L，即可按下下列公式確定缺缺陷的深度h。。6.4砌體體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的非非破損檢測6.4.1扁扁頂法檢測磚磚砌體抗壓強(qiáng)度度1、扁頂法：指指采用扁式液壓壓千斤頂在墻體體上進(jìn)行抗壓試試驗，檢測普通通磚砌體的受壓壓工作應(yīng)力、彈彈性模量和抗壓壓強(qiáng)度。2、試驗裝置：：由扁式液壓千千斤頂（扁頂））、手動油泵等等組成。試驗時時，將所檢墻體體的水平灰縫處處砂漿掏空，形形成兩條水平空空槽，然后把扁扁頂放入空槽內(nèi)內(nèi)，通過手動液液壓泵加壓，由由壓力表的讀數(shù)數(shù)測定施加壓力力大小。3、檢測步驟首先在磚墻內(nèi)開開鑿兩條間距7皮或8皮磚水水平灰縫槽，并并在槽內(nèi)裝入扁扁頂。然后，通通過扁頂對兩槽槽之間的墻體加加載試驗，檢測測砌體抗壓強(qiáng)度度和彈性模量。。2507皮或8皮磚6.4.2原原位單磚雙剪法法測定磚砌體的的抗剪強(qiáng)度采用專用的原原位剪切儀，，在墻體上對對單塊順磚進(jìn)進(jìn)行剪切試驗驗，檢測磚砌砌體沿通縫截截面的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度。6.4.3砌砌體砂漿強(qiáng)強(qiáng)度檢測一、回彈法1、采用專門門的砂漿回彈儀檢測磚砌體內(nèi)內(nèi)的砌筑砂漿漿強(qiáng)度，基本本原理同砼。。本方法不適適用于推定高高溫、長期浸浸水、化學(xué)侵侵蝕和火災(zāi)情情況下的砂漿漿抗壓強(qiáng)度。。2、測位布置置和檢測技術(shù)術(shù)：①測試部位宜宜選在承重墻墻的可測面上上，每個測位位的面積宜大大于0.3m2，測位數(shù)≥5個，每個測測位內(nèi)均勻布布置12個彈彈擊點(diǎn)，測點(diǎn)點(diǎn)間距≥20mm。測位、測點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)處理干凈凈、平整、結(jié)結(jié)實。②測試：每個個測點(diǎn)連續(xù)彈彈擊3次，第第1、2次不不讀數(shù)，僅記記錄第3次的的回彈值。測測試時回彈儀儀應(yīng)始終處于于水平狀態(tài)，，其軸線應(yīng)垂垂直于砂漿表表面。在每一一測位內(nèi)，選選擇1～3處處灰縫