水工混凝土建筑物的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)

水工混凝土建筑物的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)第1頁(yè)/共48頁(yè)第一章概述

第一節(jié)檢測(cè)的目的

1、國(guó)內(nèi)水庫(kù)大壩安全狀況據(jù)2001年初統(tǒng)計(jì)：全國(guó)水利系統(tǒng)管理的水庫(kù)：83725座，病險(xiǎn)庫(kù)30381座。其中大型水庫(kù)143座，中型1092座，分別占大、中型水庫(kù)的42%和41%。電力部門(mén)負(fù)責(zé)管理的水電站：130多座，自1987年開(kāi)始至1998年底，全國(guó)共有96座大、中型水電站大壩進(jìn)行了檢查和評(píng)價(jià)工作，其中有2座評(píng)為險(xiǎn)壩，其它壩也都不同程度地存在一些不安全因素。第2頁(yè)/共48頁(yè)第一章概述

2、檢查發(fā)現(xiàn)的主要現(xiàn)象（1）約有40%的大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)行規(guī)范的要求。（2）有60％的大壩呈現(xiàn)出明顯的老化現(xiàn)象。（3）老化主要表現(xiàn)①壩基帷幕防滲降壓能力隨著時(shí)間的推移而衰減，壩基揚(yáng)壓力和滲漏量逐漸增大；②混凝土壩體從排水孔或裂縫析出大量鈣質(zhì)；③泄洪建筑物磨損、氣蝕破壞嚴(yán)重；④表層混凝土剝蝕或碳化較深；⑤反復(fù)遭受凍融、凍脹破壞后，混凝土變得疏松脆弱；⑥約占總數(shù)73%的混凝土建筑物存在較多裂縫，有的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生顯著危害，有的裂縫不僅降低大壩穩(wěn)定安全度，而且有大量滲漏水。第3頁(yè)/共48頁(yè)第一章概述3、水工混凝土建筑物的檢測(cè)目的（1）及時(shí)掌握水工混凝土建筑物的運(yùn)行狀態(tài)。為了保證結(jié)構(gòu)的正常安全運(yùn)行，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用年限，掌握水工混凝土建筑物的運(yùn)行狀態(tài)，需要在不影響結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行的前提下進(jìn)行一系列的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；（2）為建筑物的安全評(píng)估與修補(bǔ)加固處理提供科學(xué)依據(jù)。第4頁(yè)/共48頁(yè)第二節(jié)檢測(cè)的內(nèi)容

一、現(xiàn)場(chǎng)普查內(nèi)容（1）觀察外觀缺陷。（2）描述裂縫的分布、量測(cè)裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度及數(shù)量。（3）記錄暴露于自然環(huán)境中的狀態(tài)——損傷、凍融、剝蝕、脫落及沖蝕。（4）記錄滲漏情況，點(diǎn)、線或面滲漏的痕跡及描述。（5）描述伸縮接縫的工作狀態(tài)及變形情況。（6）記錄高應(yīng)力區(qū)域的情況，有無(wú)混凝土壓碎的部位。（7）記錄基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的變形或傾斜的情況。（8）向施工、管理單位有關(guān)人員了解施工、運(yùn)行情況及存在的問(wèn)題。（9）在普查的基礎(chǔ)上，確定下一步工作內(nèi)容和數(shù)量。第5頁(yè)/共48頁(yè)第二節(jié)檢測(cè)的內(nèi)容

二、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)內(nèi)容（1）混凝土強(qiáng)度（2）混凝土抗凍標(biāo)號(hào)（3）混凝土的剝蝕和沖蝕程度（4）混凝土碳化深度（5）鋼筋銹蝕（6）混凝土氯離子含量（7）混凝土的抗?jié)B系數(shù)（8）混凝土的密實(shí)度（9）混凝土的裂縫（10）混凝土底板是否脫空（11）襯砌混凝土的厚度及外水壓力等第6頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展1、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的起始及發(fā)展過(guò)程

混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和方法的研究始于20世紀(jì)30年代初，并獲得迅速的發(fā)展。

(1)1930年首先出現(xiàn)了表面壓痕法；

(2)1935年格里姆(G.Grimet)把共振法用于測(cè)量混凝土的彈性模量；

(3）1948年施米特(E.Schmid)研制成功回彈儀；（4）1949年加拿大的萊斯利(Leslie)等運(yùn)用超聲脈沖技術(shù)進(jìn)行混凝土檢測(cè)獲得成功；（5）英國(guó)的瓊斯使用放射性同位素進(jìn)行混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度的檢測(cè)。上述研究為混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。第7頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展2、無(wú)損檢測(cè)近期新技術(shù)

20世紀(jì)80年代以來(lái)，涌現(xiàn)出一批新的測(cè)試方法：（1）微波吸收。利用微波的定向輻射、反射特性及吸收特性等來(lái)檢測(cè)相應(yīng)物理量；（2）探地雷達(dá)掃描。電磁波的發(fā)射以及遇不同材料反射。（3）紅外熱譜。通過(guò)接收物體發(fā)射的紅外線和進(jìn)行成像處理，能夠檢測(cè)出物體細(xì)微的熱狀態(tài)變化，以判斷缺陷的存在；（4）脈沖回波。多種頻率成分的脈沖回波在一定厚度的混凝土產(chǎn)生周期性反射，如果存在碎片、分層或水平缺陷則會(huì)吸收其他頻率成分；（5）面波檢測(cè)技術(shù)。利用人工震源激發(fā)產(chǎn)生多種頻率的瑞利波，通過(guò)波速隨頻率的變化關(guān)系確定面波速度與深度的關(guān)系反映是否存在缺陷。第8頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展3、我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展（1）

20世紀(jì)50年代中期，通過(guò)引進(jìn)瑞士、英國(guó)、波蘭等國(guó)的回彈儀和超聲儀，并結(jié)合工程應(yīng)用開(kāi)展了許多研究工作。（2）

20世紀(jì)60年代初，開(kāi)始批量生產(chǎn)回彈儀，并研制成功了多種型號(hào)的超聲檢測(cè)儀；（3）對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行研究并取得了許多進(jìn)展；（4）制定了相應(yīng)的規(guī)程，使回彈法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、撥出法、超聲缺陷檢測(cè)法等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)規(guī)范化。第9頁(yè)/共48頁(yè)第二章水工混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)方法

混凝土強(qiáng)度：是結(jié)構(gòu)應(yīng)力及穩(wěn)定復(fù)合計(jì)算的重要參數(shù)。強(qiáng)度檢測(cè)的方法大致可分為:無(wú)損檢測(cè)；有損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè):指在不破壞混凝土結(jié)構(gòu)整體性的情況下，通過(guò)測(cè)定某些與混凝土抗壓強(qiáng)度具有一定相關(guān)關(guān)系的物理參量來(lái)推定混凝土的強(qiáng)度。適用于對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行大面積的檢測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外比較成熟、應(yīng)用較廣泛的方法有:回彈法、超聲回彈綜合法、表面波法等。有損檢測(cè)：現(xiàn)場(chǎng)取樣做試驗(yàn)。第10頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度1、回彈法的使用條件：由于它是根據(jù)表面硬度來(lái)推測(cè)混凝土的強(qiáng)度,因此,其檢測(cè)范圍適用于內(nèi)外均質(zhì)的混凝土。2、測(cè)定回彈值的儀器：數(shù)顯式混凝土回彈儀；指針直讀式的混凝土回彈儀。3、直讀式混凝土回彈儀按其標(biāo)稱動(dòng)能分為:

中型回彈儀,標(biāo)稱動(dòng)能為2.2J；重型回彈儀,標(biāo)稱動(dòng)能為29.4J。第11頁(yè)/共48頁(yè)第12頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度4、檢測(cè)步驟(1)在被測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上均勻布置測(cè)區(qū),測(cè)區(qū)數(shù)不少于10個(gè)。用中型回彈儀的測(cè)區(qū)面積為400cm2；用重型回彈儀的測(cè)區(qū)面積為2500cm2。(2)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件厚度或骨料最大料徑,選用回彈儀；①混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件厚度小于等于60cm,或骨料最大粒徑小于等于4Omm,宜選中型回彈儀。②混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件厚度大于60cm,或骨料最大粒徑大于40cm,宜選重型回彈儀。第13頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度5、檢測(cè)結(jié)果處理

(1)從測(cè)區(qū)的16個(gè)回彈值中,舍棄三個(gè)最大值和三個(gè)最小值,將余下的10個(gè)回彈值按式（2－1）計(jì)算測(cè)區(qū)平均回彈值mN（準(zhǔn)確至0.1）：（2－1）式中mN-一測(cè)區(qū)平均回彈值；

Ni――第i個(gè)測(cè)點(diǎn)回彈值(i=1,2,3,…,10)；

i一一測(cè)點(diǎn)數(shù),為10。第14頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

（2）當(dāng)回彈儀在非水平方向測(cè)試時(shí),將測(cè)區(qū)平均回彈值mNa換算成水平方向測(cè)試的測(cè)區(qū)平均回彈值mN(準(zhǔn)至0.1)：

（2－2）

式中mNa一回彈儀與水平方向成α角測(cè)試時(shí)測(cè)區(qū)的平均回彈值；

△Na—按表（2-1）查出的不同測(cè)試角度α的回彈修正值。第15頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度(3)推定混凝土強(qiáng)度的回彈值應(yīng)是水平方向測(cè)試的回彈值mN。(4)混凝土強(qiáng)度換算值可采用以下三類測(cè)強(qiáng)曲線計(jì)算,宜優(yōu)先采用本地區(qū)或本部門(mén)的測(cè)強(qiáng)曲線和專用混凝土強(qiáng)度公式。

1）測(cè)強(qiáng)曲線①統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線。由全國(guó)有代表性的材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝配制的混凝土試件,通過(guò)試驗(yàn)所建立的曲線。②地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線。由本地區(qū)常用的材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝配制的混凝土試件,通過(guò)試驗(yàn)所建立的曲線。③專用測(cè)強(qiáng)曲線。由與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土相同的材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝配制的混凝土試件,通過(guò)試驗(yàn)所建立的曲線。

2）混凝土強(qiáng)度計(jì)算公式

當(dāng)無(wú)專用混凝土強(qiáng)度公式時(shí),DL/T5150-2001《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定,可根據(jù)回彈儀型號(hào),采用式（2-3）~式（2-5）推定混凝土強(qiáng)度。第16頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度①中型回彈儀普通混凝土強(qiáng)度:

（2－3）引氣混凝土強(qiáng)度:

（2－4）②重型回彈儀（2－5）式中fN一混凝土抗壓強(qiáng)度,MPa；

mN一測(cè)區(qū)平均回彈值。第17頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

(5)當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件碳化至一定深度時(shí),須將推定的混凝土抗壓強(qiáng)度按下式修正。式中fCN一碳化深度修正后的混凝土抗壓強(qiáng)度值,MPa；

fN一按公式推定的混凝土抗壓強(qiáng)度值,MPa；

C一查表2－3的碳化深度修正值。第18頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度(6)計(jì)算構(gòu)件的平均強(qiáng)度f(wàn)cu,e

根據(jù)各測(cè)點(diǎn)區(qū)的混凝土強(qiáng)度f(wàn)CN，計(jì)算構(gòu)件的平均強(qiáng)度mf、標(biāo)準(zhǔn)差Sf和變異系數(shù)CV，可評(píng)估構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度和均勻性。第19頁(yè)/共48頁(yè)第一節(jié)回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度6、混凝土碳化深度的檢測(cè)混凝土碳化：混凝土硬化后其表面與空氣中的CO2作用,使混凝土中的水泥水化生成的產(chǎn)物Ca(OH)2生成CaC03，并使混凝土孔隙溶液pH值降低。

碳化可能產(chǎn)生的危害：因使混凝土孔隙溶液pH值降低，導(dǎo)致鋼筋表面鈍化膜破壞而引起鋼筋銹蝕。前提是碳化深度超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚。碳化深度值測(cè)量步驟：（1）鉆孔。一般可用電動(dòng)沖擊鉆在被檢測(cè)部位鉆一個(gè)直徑20mm、深70mm的孔洞；（2）除凈孔洞中的粉末和碎屑,不得用水沖洗；（3）用濃度為1％的酚酞乙醇溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處（分界處顏色有區(qū)別，已碳化顏色不變）；（4）量測(cè)碳化深度。分界線到孔口的距離就是碳化深度。第20頁(yè)/共48頁(yè)第二節(jié)超聲波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度1、原理超聲波：機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的一種彈性波,頻率高于20kHz。原理：將電能通過(guò)發(fā)射探頭轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,發(fā)出超聲波穿透混凝土結(jié)構(gòu),然后經(jīng)接收探頭拾取而轉(zhuǎn)換成微弱電信號(hào)。根據(jù)超聲波在混凝土中的傳播速度(簡(jiǎn)稱波速)來(lái)推求結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度。使用條件：（1）超聲波不宜單獨(dú)測(cè)強(qiáng),因?yàn)椴ㄋ倥c強(qiáng)度之間并不存在密切的關(guān)系。在強(qiáng)度較低時(shí)(小于等于30MPa),聲速隨混凝土強(qiáng)度改變變化很靈敏,但強(qiáng)度較高時(shí)聲速變化較遲鈍,它只能反映混凝土的內(nèi)部缺陷。（2）超聲波法不宜用于強(qiáng)度等級(jí)在C30以上或在超聲傳播方向上鋼筋布置太密的混凝土。第21頁(yè)/共48頁(yè)第二節(jié)超聲波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度2、檢測(cè)步驟（1）超聲波檢測(cè)儀零讀數(shù)的校正儀器零讀數(shù):當(dāng)發(fā)、收換能器之間僅有藕合介質(zhì)薄膜時(shí)儀器的時(shí)間讀數(shù)t0

。有零校正回路的儀器：按照說(shuō)明書(shū),用儀器所附的標(biāo)準(zhǔn)棒在測(cè)量前校正好零讀數(shù),然后測(cè)量。零校正回路的儀器：先求得零讀數(shù)值t0,從每次儀器讀數(shù)中扣除t0。（2）建立強(qiáng)度一波速關(guān)系建立強(qiáng)度一波速關(guān)系包括:①試件制作；②試件的測(cè)試(超聲波測(cè)試和抗壓強(qiáng)度測(cè)試)；③結(jié)果整理(建立強(qiáng)度與波速之間的關(guān)系)。試件的波速按式(2-7)計(jì)算：（2-7）第22頁(yè)/共48頁(yè)第二節(jié)超聲波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

波速或強(qiáng)度均取一組三個(gè)試件測(cè)值的平均值作為一個(gè)數(shù)據(jù)；

以強(qiáng)度為縱坐標(biāo),波速為橫坐標(biāo),繪制強(qiáng)度一波速關(guān)系曲線；較精確的方法是根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),以最小二乘法計(jì)算出曲線的回歸方程式。對(duì)于方程式的函數(shù)形式,推薦二次函數(shù)式、指數(shù)函數(shù)式和幕函數(shù)式三種,可根據(jù)回歸線的相關(guān)性和精度來(lái)選用。第23頁(yè)/共48頁(yè)第二節(jié)超聲波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度（3）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)①在建筑物相對(duì)的兩面均勻地劃出網(wǎng)格，網(wǎng)格交點(diǎn)即測(cè)點(diǎn)；②在測(cè)點(diǎn)處涂上耦合劑后將換能器壓緊在測(cè)點(diǎn)上；③調(diào)整儀器增益，使接收信號(hào)第一個(gè)半波的幅度至某一幅度（與測(cè)試試件同樣大?。x取傳播時(shí)間t；④按V=1000L/t計(jì)算波速。（4）檢測(cè)結(jié)果處理

①根據(jù)測(cè)得的波速按強(qiáng)度-波速關(guān)系換算出各測(cè)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度；②按數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算平均強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)；③根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較各部位混凝土的均勻性。3、注意事項(xiàng)

(1)被測(cè)體與換能器接觸處應(yīng)平整光滑,若混凝土表面粗糙不平而又無(wú)法避開(kāi)時(shí),應(yīng)將表面鏟磨平整,或用適當(dāng)材料(熟石膏或水泥漿等)填平、抹光。（2）在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注意波形的變化和波速的大小，如發(fā)現(xiàn)異常波形和過(guò)低的波速時(shí)，應(yīng)反復(fù)測(cè)量并檢查測(cè)點(diǎn)的平整度和耦合是否良好。第24頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

一、基本原理

回彈法：反映了材料的彈性性質(zhì)，同時(shí)在一定程度上也反映了材料的塑性性質(zhì)，但它只能確切反映混凝土表層的狀態(tài)。

超聲法：主要反映材料的彈性性質(zhì)，當(dāng)超聲波經(jīng)混凝土傳播后，它將攜帶有關(guān)混凝土材料性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成的有關(guān)信息。

超聲與回彈法綜合：既能反映混凝土的彈性,又能反映混凝土的塑性；既能反映表層的狀態(tài)，又能反映內(nèi)部的構(gòu)造，與單一法相比具有較小的測(cè)試誤差和較寬的適用范圍。

超聲回彈綜合法原理：采用低頻超聲儀和中型回彈儀,在結(jié)構(gòu)混凝土同一測(cè)區(qū)分別測(cè)量波速值及回彈值,然后利用已建立起來(lái)的測(cè)強(qiáng)公式推算該測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的一種測(cè)試方法。第25頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

與單一法(回彈法和超聲法)相比,綜合法具有以下特點(diǎn):

(1)減少齡期和含水率的影響?；炷梁蚀?聲速值偏高,而回彈值則偏低;

混凝土齡期長(zhǎng),超聲聲速增長(zhǎng)率下降,而回彈值因混凝土碳化程度增大而提高。因此,二者綜合起來(lái)可以部分抵消齡期和含水率對(duì)測(cè)試混凝土強(qiáng)度的影響。

(2)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?；貜椫抵饕员韺由皾{的彈性性能來(lái)反映混凝土中的強(qiáng)度,當(dāng)強(qiáng)度較低、塑性變形較大或內(nèi)外質(zhì)量有較大差異時(shí),很難反映混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。超聲聲速是以整個(gè)截面的動(dòng)彈性來(lái)反映混凝土強(qiáng)度,而混凝土強(qiáng)度較高(往往大于35MPa),相應(yīng)聲速隨強(qiáng)度變化的幅度不大,其聲速與實(shí)際強(qiáng)度相關(guān)性較差?；貜椇统暦ňC合測(cè)定混凝土強(qiáng)度,既可內(nèi)外結(jié)合,又能在較低和較高的強(qiáng)度區(qū)間彌補(bǔ)各自的不足,能夠較全面地反映結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。第26頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

（3）提高測(cè)試精度。

能減少一些因素的影響程度,較全面地反映整體混凝土質(zhì)量,所以對(duì)提高檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的精度,具有明顯的效果。

(4)具有更廣的適用性?；炷翉?qiáng)度與彈性、塑性、材料的非均質(zhì)性、孔隙的量和孔的結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)條件等一系列因素有關(guān)；單一指標(biāo)往往與某些因素有較好的相關(guān)性,而對(duì)其他因素的影響卻表現(xiàn)得不太顯著。采用單一指標(biāo)與混凝土強(qiáng)度之間建立相關(guān)關(guān)系,使其局限性增大?；炷林写旨嫌昧考捌贩N的變化,可導(dǎo)致聲速值明顯變化,而對(duì)強(qiáng)度影響卻不顯著。齡期對(duì)強(qiáng)度的影響不十分明顯,而回彈值因?yàn)樘蓟潭鹊脑龃筇岣?。將聲速和回彈值合理綜合后,能消除原來(lái)影響fcu～v和fcu～R關(guān)系的許多因素。例如,水泥品種的影響,構(gòu)件混凝土含水量的影響及碳化影響等,都不像單一法所造成的影響那么顯著。因此,綜合法采用多指標(biāo)反映混凝土強(qiáng)度,比單一法測(cè)強(qiáng)具有更廣的適用性。第27頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度二、測(cè)強(qiáng)曲線的建立與應(yīng)用

用混凝土試塊或芯樣的抗壓強(qiáng)度與非破損系數(shù)(回彈值R和超聲聲速值V等物理參數(shù))之間建立起來(lái)的相關(guān)關(guān)系曲線,即為測(cè)強(qiáng)曲線。

(1)取一定數(shù)量的混凝土試塊或芯樣；（2）對(duì)混凝土試塊或芯樣分別進(jìn)行超聲和回彈測(cè)試，取得超聲聲速值V、回彈值R；（3）對(duì)混凝土試塊或芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試；（4）采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,確立混凝土試塊或芯樣抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu、聲速值V和回彈值R三者之間的相關(guān)關(guān)系曲線，即為超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)曲線。第28頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度1.fcu～R～v測(cè)強(qiáng)曲線的分類根據(jù)規(guī)程規(guī)定,測(cè)強(qiáng)曲線可按其適用范圍分以下三種類型:(1)通用測(cè)強(qiáng)曲線(全國(guó)曲線)

是以全國(guó)許多地區(qū)曲線為基礎(chǔ),收集了全國(guó)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)計(jì)算統(tǒng)計(jì)的回歸結(jié)果,具有一定的現(xiàn)場(chǎng)適用性。

(2)地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線是采用本地區(qū)常用的有代表性的混凝土材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝和齡期為基本條件,并針對(duì)我國(guó)地域遼闊和各地所使用原材料差異較大這一特點(diǎn),在本地區(qū)制作相當(dāng)數(shù)量的試塊進(jìn)行非破損和破損平行試驗(yàn)建立起來(lái)的。

(3)專用測(cè)強(qiáng)曲線是以某一具體工程為對(duì)象,采用與被測(cè)工程相同的原材料質(zhì)量、成型養(yǎng)護(hù)工藝和齡期,制作一定數(shù)量的試塊,或現(xiàn)場(chǎng)從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中鉆取一定數(shù)量有代表性同條件的混凝土芯樣,進(jìn)行非破損和破損平行測(cè)試建立的測(cè)強(qiáng)曲線。

根據(jù)不同測(cè)強(qiáng)曲線建立的特點(diǎn),在檢測(cè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度時(shí),規(guī)程規(guī)定應(yīng)優(yōu)先采用專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線。當(dāng)缺少該類曲線時(shí),應(yīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證證明符合要求后方可采用規(guī)程推薦的通用測(cè)強(qiáng)曲線。第29頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度2.fcu～R～v測(cè)強(qiáng)曲線的建立(1)測(cè)強(qiáng)曲線的建立方法

建立測(cè)強(qiáng)曲線有兩種做法：①標(biāo)準(zhǔn)混凝土方法，它是采用標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后用多個(gè)系數(shù)進(jìn)行修正以確定混凝土強(qiáng)度的一種建立方法。②最佳配合比(或常用配合比)法,它是采用最佳配合比,配制不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土試塊,然后在不同齡期進(jìn)行測(cè)試,以建立測(cè)強(qiáng)曲線,這樣建立的曲線針對(duì)性強(qiáng)、精度較高,但曲線的數(shù)量多。（2）建立專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線的基本要求

1）測(cè)試儀器的選用①回彈儀的選用

a/應(yīng)采用中型回彈儀。回彈儀應(yīng)通過(guò)技術(shù)鑒定,并必須具有產(chǎn)品合格證及檢定證書(shū)；

b/選用回彈儀應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的要求:水平彈擊時(shí),在彈擊錘脫鉤的瞬時(shí),回彈儀的標(biāo)稱動(dòng)能應(yīng)為2.207J；彈擊錘與彈擊桿碰撞的瞬間,彈擊拉簧應(yīng)處于自由狀態(tài),此時(shí)應(yīng)為80土20。第30頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度②超聲波檢測(cè)儀器的選用

a/應(yīng)采用低頻超聲波檢測(cè)儀,并應(yīng)通過(guò)技術(shù)鑒定,必須具有產(chǎn)品合格證及檢定證書(shū)；

b/儀器的聲時(shí)范圍應(yīng)為0.5～9999μs，測(cè)讀精度為0.1μs；

c/儀器應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性,聲時(shí)顯示調(diào)節(jié)在20～30μs范圍內(nèi)時(shí),2h內(nèi)聲時(shí)顯示的漂移不得大于土0.2μs；

d/儀器的放大器頻率響應(yīng)宜分為10～200kHz、200～500KHz兩頻段；

e/儀器宜具有示波屏顯示及手動(dòng)游標(biāo)測(cè)讀功能,顯示應(yīng)清晰穩(wěn)定；

f/儀器應(yīng)能適用于溫度為-10～+60℃、相對(duì)濕度不大于80%、電源電壓波動(dòng)為(220±22)V的環(huán)境中,且能連續(xù)4h正常工作。③換能器的選用

a/換能器宜采用厚度振動(dòng)形式壓電材料；

b/換能器的頻率宜在50～100kHz范圍以內(nèi)；

c/換能器實(shí)測(cè)頻率與標(biāo)稱頻率相差應(yīng)不大于土10%。第31頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

2)混凝土材料的選用選用本地區(qū)常用的水泥、粗集料、細(xì)集料。選用水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,選用的砂、石應(yīng)符合現(xiàn)行部頒標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3）試塊的制作和養(yǎng)護(hù)①試塊的制作試塊是150mm×150mm×150mm的立方體。試塊的測(cè)試齡期為：7、14、28、60、90、180、365d。試塊的強(qiáng)度等級(jí)可分C10、C20、C30、C40、C50等數(shù)種。②試塊的養(yǎng)護(hù)試塊的養(yǎng)護(hù)方法應(yīng)與被測(cè)構(gòu)件相同

4）試塊的測(cè)試①試塊聲時(shí)值測(cè)試。②試塊回彈值的測(cè)試。③試塊抗壓強(qiáng)度測(cè)試。第32頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

4）試塊的測(cè)試①試塊聲時(shí)值測(cè)試。②試塊回彈值的測(cè)試。③試塊抗壓強(qiáng)度測(cè)試。

(3)測(cè)強(qiáng)曲線的建立及驗(yàn)證

1）測(cè)強(qiáng)曲線的建立當(dāng)所有測(cè)試齡期的試塊全部測(cè)試完畢后,即每個(gè)試塊都可得到三個(gè)數(shù)據(jù):回彈值Ra、聲速值v和抗壓強(qiáng)度值fcu。采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行回歸分析,尋求非確定量R、v和fcu之間的相關(guān)關(guān)系,找出能描述非確定量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式；,

運(yùn)用所得出的數(shù)學(xué)表達(dá)式去推算因變量fcu的取值,并估計(jì)其精確程度。

第33頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

試驗(yàn)證明采用幕函數(shù)是一種較理想的回歸方程式。因此,規(guī)程推薦用下式進(jìn)行回歸分析:式中α-常數(shù)項(xiàng)系數(shù)；

b、c-回歸系數(shù)；

-混凝土強(qiáng)度換算值,MPa。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差er按下式計(jì)算:

式中er-相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差(％)；

fcu,i-第i個(gè)立方體試塊抗壓強(qiáng)度值,MPa,精確至0.1MPa；

-對(duì)應(yīng)于第i個(gè)立方體試塊按公式計(jì)算的強(qiáng)度換算值,MPa,精確至0.1MPa。經(jīng)上述計(jì)算后,如回歸方程的誤差符合下述要求時(shí):則可報(bào)請(qǐng)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn),作為專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線:

專用測(cè)強(qiáng)曲線,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差er≦12%；地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差er≦14%第34頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度2）測(cè)強(qiáng)曲線的驗(yàn)證

a通用測(cè)強(qiáng)曲線的驗(yàn)證。

b地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線的驗(yàn)證。3.測(cè)強(qiáng)曲線的應(yīng)用

(1)通用測(cè)強(qiáng)曲線的應(yīng)用通用測(cè)強(qiáng)曲線適用于以下范圍的普通混凝土測(cè)強(qiáng),若超出此范圍,應(yīng)另外建立專用測(cè)強(qiáng)曲線或進(jìn)行必要的修正。①混凝土用的水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求；②混凝土用的砂、石集料應(yīng)符合現(xiàn)行部頒標(biāo)準(zhǔn)的要求；③摻或不摻減水劑或早強(qiáng)劑；④人工或一般機(jī)械攪拌、成型；⑤鋼?；蚰灸?符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；⑥自然養(yǎng)護(hù)；⑦齡期為7～730d,如超出此齡期時(shí),可鉆取混凝土進(jìn)行修正；⑧混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C10～C50。(2)專用或地區(qū)測(cè)強(qiáng)曲線的應(yīng)用第35頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度三、結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定1．測(cè)區(qū)回彈和超聲聲速值的計(jì)算（1）回彈值的計(jì)算

①計(jì)算測(cè)區(qū)平均回彈值；②對(duì)回彈值進(jìn)行水平狀態(tài)修正；③對(duì)回彈值進(jìn)行澆筑方向修正。（2）超聲聲速值的計(jì)算①測(cè)區(qū)內(nèi)超聲平均聲速值計(jì)算；②對(duì)測(cè)區(qū)聲速值進(jìn)行澆筑方向修正。

第36頁(yè)/共48頁(yè)第三節(jié)超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度2．結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的推定

(1)測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的計(jì)算當(dāng)粗集料為卵石或碎石時(shí)按不同的公式計(jì)算測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度值。

(2)測(cè)強(qiáng)曲線的現(xiàn)場(chǎng)修正修正原因：當(dāng)結(jié)構(gòu)所用材料與建立測(cè)強(qiáng)曲線所用材料有較大差異時(shí),須用同條件試塊或從結(jié)構(gòu)構(gòu)件測(cè)區(qū)中鉆取的混凝土芯樣進(jìn)行修正。①用來(lái)修正的試件數(shù)量不應(yīng)少于3個(gè)。②按同條件試塊或混凝土芯樣修正系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算修正系數(shù)；

③用所采用測(cè)強(qiáng)曲線得到的測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值應(yīng)乘以修正系數(shù)。

(3)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的推定①單個(gè)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的推定：值取該構(gòu)件各測(cè)區(qū)中最小的混凝土強(qiáng)度換算值。②批量構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的推定：抽樣檢測(cè)，混凝土強(qiáng)度推定值應(yīng)按相應(yīng)公示計(jì)算。式教材中(2-24)、式(2-25)和式(2-26)③屬同批構(gòu)件按批抽檢全部測(cè)區(qū)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差出現(xiàn)下列情況時(shí),則該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個(gè)構(gòu)件檢測(cè):

當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于或等于C20時(shí)，Sf>4.5Mpa；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于C20時(shí)，Sf>5.5Mpa。第37頁(yè)/共48頁(yè)第四節(jié)表面波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度一、表面波無(wú)損檢測(cè)法的基本理論表面波(亦稱瑞利波)是沿介質(zhì)表層傳播的一種彈性波,其基本理論可概括為以下幾方面：(1)在半無(wú)限彈性介質(zhì)表面進(jìn)行垂直激振,可在介質(zhì)中產(chǎn)生表面波。表面波振動(dòng)方向垂直于介質(zhì)表面,沿表面平行傳播,波陣面呈圓柱形。(2)在各向同性彈性介質(zhì)半空間垂直激振產(chǎn)生的能量,表面波占67%,橫波占26%,縱波占7%。表面波占總輸入能量的2/3。(3)表面波振幅離振源隨距離r的衰減比橫波慢,表面波振幅與成比例衰減,橫波振幅與1/r成比例衰減。因而對(duì)于表面層表面波具有重要意義。(4)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)產(chǎn)生頻率為f的表面波在介質(zhì)中傳播的深度范圍約等于一個(gè)波長(zhǎng)λ,但從能量分布可認(rèn)為其速度VR代表λ/2深度范圍內(nèi)介質(zhì)的平均性質(zhì)。因此得到關(guān)系式：VR=2fD，D=λ/2，隨著頻率的減小,表面波傳播深度增加,改變頻率,可得到反映不同深度材料的平均力學(xué)特性。(5)表面波與橫波具有相似的性質(zhì),由于材料中孔隙水不能傳遞剪力,因而與橫波一樣受材料中的含水量影響很小。(6)表面波傳播速度在理論上與材料的彈性模量、剪切模量之間具有數(shù)學(xué)表達(dá)式,而通過(guò)試驗(yàn)還可以確定表面波速度與材料干密度、抗壓強(qiáng)度等具有良好的相關(guān)性。因此,用它來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)混凝土材料的力學(xué)性能及存在的缺陷具有重要意義。第38頁(yè)/共48頁(yè)第四節(jié)表面波法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度二、利用面波檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的原理

利用面波傳播速度與介質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性,可檢測(cè)混凝土強(qiáng)度。研究表明表面波傳播速度VR與材料的動(dòng)態(tài)彈性模量Ed、動(dòng)態(tài)剪切模量Gd、動(dòng)態(tài)泊松比μd、密度ρd有如下關(guān)系

在實(shí)際工程中,一般不用Ed或Gd作為強(qiáng)度指標(biāo),通常采用抗壓強(qiáng)度,抗壓強(qiáng)度Rc與VR具有下列幕函數(shù)關(guān)系:式中Rc--抗壓強(qiáng)度換算值,MPa；

VR一面波傳播速度,km/s；

a、b一關(guān)系系數(shù)。因此,利用一定數(shù)量的Rc與VR值就可以用