浅谈混凝土强度非破损检测技术
2015-06-30
1.绪论
混凝土是现代建筑材料中主要的结构材料之一，其使用量大，应用范围广，生产技术为完全的工业化，因而质量管理和控制就显得十分的重要。混凝土原组成材料的偏差，配合比、拌和捣制以及养护的生产工艺不当，也可能导致混凝土的质量、强度和耐久性的下降，直接危及整个结构的安全。因此，加强混凝土强度检测技术试验研究，加强对混凝土质量控制已经成为建筑工程技术人员所面临的重要课题之一。众所周知，混凝土主要质量指标历来是以标准试件的抗压强度为依据的。抗压强度试验在全世界己延用多年，成为混凝土和钢筋混凝土结构设计、施工及验收的基本依据。
2.混凝土强度非破损检测技术的特点
非破损检测与常规的标准试块破坏试验方法相比，具有以下特点:
1.不破坏构件或建(构)筑物的机构，不影响其使用性能，且简便快速;
2.可直接在结构混凝土上作全面检测，能比较真实地反映混凝土的质量和强度，可避免标准试块不能真实反映工程质量的缺点;
3.能获得破坏试验不能获得的信息，如能检测内部空洞、疏松、开裂、不均匀性，表层烧伤、冻害及化学腐蚀等，这些都是标准试块破坏试验无法代替的;
4.标准试块破坏试验只能用于新建工程的混凝土质量检查，而非破损检测方法，对新建工程和已有建(构)筑物都能应用;
5.可进行非接触检测，如用红外线法、摄影法等，不需接触建筑物，减少了搭脚手架等工程。
3. 混凝土强度非破损检测技术
3.1混凝土强度的非破损检测方法
非破损检测混凝土强度的方法，一般都是通过测定与混凝土相关的物理参数，利用该物理参数与混凝土抗压强度的相关关系，推定混凝土强度的。相关关系的强度方程即测强曲线，它是通过对相同混凝土标准试块进行破坏试验，将实验所得的大量数据进行回归分析和数学处理，得出回归方程便是强度方程。现根据试验方式可将这类方法分为三种:
(l)非破损检测方法
非破损检测方法以检测时不影响结构或构件混凝土任何性能为前提，以混凝土抗压强度与混凝土某些物理量之间的相关性为基础，测定相关物理量，然后根据测强曲线推算被测混凝土的标准强度换算值，并依照统计原理得出混凝土强度标准值的推定值或特征强度。属于这类方法的有回弹法、超声脉冲法、射线吸收与散射法、成熟度法等。
①回弹法是用回弹仪测定混凝土表面硬度，利用混凝土强度不同其回弹硬度也随之变化的原理来推算混凝土强度的。由于所用回弹仪是瑞士工程师施密特于1948 年发明的，所以也叫施密特锤法。试验方法非常简便，许多国家都制定了试验标准和推荐性测强曲线。但是此方法受混凝土表层质量的影响，因而难以精确推定混凝土的内部强度。
②超声法是利用超声波在不同密度和不同弹性模量的混凝土，传播速度也不同的原理，根据波速与混凝土强度的相关关系来推定混凝土的强度。由国内外二十几年的研究表明:超声波速度与混凝土强度的相关性不是很高，所以用这种方法测定强度时，将受到一定的限制.
③射线法主要根据 Y 射线在混凝土中的穿透衰减或散射强度推算混凝土的密实度，并据此推定混凝土强度。这种方法要涉及到射线的辐射保护，故很少使用。
以上三种方法是非破损检测方法中较为常见的几种，回弹法和超声法在我国结构工程检测中被广泛应用，并已制定较为完善的技术规程:成熟度法也有相应的研究和报道;射线法在我国应用较少。这类方法的特点是测试方便、费用低廉，
(2)微破损检测方法
微破损检测方法以不影响结构或构件的承载能力为前提，在结构上或构件上直接进行局部破坏性试验，或直接钻取芯样进行破坏性试验，然后根据试验值与结构混凝土标准强度的相关关系，换算成标准强度换算值，并根据此推算出结构混凝土强度标准值的推定值或特征强度。属于这一类方法的有钻芯法、拔出法、折断法、拉剥法、射钉法等。
①钻芯法是一种简便、直观，检测精度较高的局部破损的检测方法。该法是利用钻芯机直接在结构混凝土上钻取芯样，然后进行抗压试验，以芯样强度评定结构混凝土强度。由于钻取芯样要对结构或构件造成局部破坏，所以不宜在同一结构中大面积使用。目前，国内外往往把钻芯法与其它非破损检测方法结合使用，一方面利用非破损方法检测混凝土结构的均匀性，以减少钻芯数量;另一方面又利用钻芯法来修正非破损检测结果，以提高检测精度。
②拔出法是 70 年代以来主要由美国研究开发出来的一种方法。它通过测定被埋入混凝土表层锚件在拔出时的抗拔力，根据抗拔力与混凝土强度的关系来推定混凝土强度的。它比钻芯法简便易行且费用较低，但其离散性较大，可靠性要低于钻芯法。
③射钉法是国外开发的一种较新的方法。它利用千分表测出直径 3.6mm，长30.5mm 的测钉被锤式轴压入混凝土中的深度，根据深度来推定混凝土强度。用此方法之前需要通过大量的试块破坏试验，来确定测定值与混凝土强度的相关关系式。随着社会的发展，人们对这一类的检测方法的研究也在不断深入。现有的微破损检测方法在不断完善和改进，新的检测手段也不断涌现，在此不再一一介绍。在我国应用较为广泛的是钻芯法和拔出法，己经制定了相应的技术规程。这类方法的特点是以局部破坏性试验获得结构混凝土的实际抵抗破坏托恩管理，比较直观可靠，测试结果容易被人们所接受。其缺点是造成了结构物的局部破坏，
需进行修补，不宜用于大面积的全面检测。
(3)综合法
综合法是指采用两种或两种以上的非破损检测方法，获取多个物理参量，并建立混凝土强度与多项物理参量的综合相关关系，从多个角度综合评定混凝土强度。因而它比单一物理量的非破损检测方法具有更高的准确性和可靠性。目前己被采用的综合法有超声－回弹综合法、超声－钻芯综合法、声速衰减综合法等。
3.2混凝土缺陷及其它性能的非破损检测方法
近几年来，与建(构)筑物劣化诊断等有关的混凝土内部裂缝、孔洞等缺陷，钢筋位置、直径及锈蚀状态，饰面剥离，受冻层深度及混凝土耐久性、弹性和非弹性性能等强度以外的非破损检测方法越来越受到重视，其研究和发展也很迅速，检测方法很多，由于本论文重点讨论混凝土的强度检测问题，所以在此只作简要介绍。混凝土内部缺陷的非破损检测方法主要有超声脉冲法、脉冲回波法、雷达扫描法、红外热谱法、声发射法等。这类方法的基本原理是依赖于波、射线或热发射等物质在混凝土介质中的变化，来判断混凝土的内部缺陷的位置、大小、损伤程度及损伤历史。在工程实践中这些方法发展迅速，己普遍应用于工程实测，
我国已编制了相应的技术规程。混凝土其它性能的非破损检测方法常用的有共振法、敲击法、磁测法、电测法、微波吸收法、中子散射法、中子活化法、渗透法等。其中共振法和敲击法是通过测定混凝土结构或构件的激振频率和振动衰减系数来推断混凝土的弹性和非弹性性能，评价混凝土耐久性的;磁测法用来检测钢筋位置和保护层厚度;电测法是根据电流通过不同材料是具有不同阻抗特性来检测混凝土中钢筋锈蚀程度及层状结构厚度，也用于混凝土含湿量与透湿性的测量;微波吸收法和中子散射法用来测定混凝土的含水量;中子活化法用来测定混凝土中水泥的含量。随着混凝土功能的多样化，这类与各种功能的检测要求相适应的检测方法必将随之迅速发展。
