第七节混凝土桥梁无损检测技术文档格式.docx
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内部空洞、蜂窝麻面、疏松、断层
(桩)、接合面不密实、裂缝、碳化、冻融、化学腐蚀等。
使用回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤,通过中心导杆,弹击混凝土的表面,并测得重锤反弹的距离,以反弹距离与弹簧初始长度之比为回弹值R,由它与混凝土强度的相尖尖系来推定混凝土强度。
回弹仪的种类如表6-1所示,最常用的是”型。
0B4-n回弹仪的结构
1一结构《凝土表面;
2—弹击杆;
A■缓冲弹一拉力弹竇一指卄订一刻度尺$8—指针导杆;
4我賀讥0〜挂钩订1一压力弹箕,12—顶杆订3—导向法兰;
14一导向杆
W弹法原理示意图
R二壬ZlOO%
弹击弹簧的初始拉伸长度;
Z重锤反弹位置或重锤回弹时弹賛的拉伸长度。
设重锤质量为也,则在起始状态,贯锤具有的势能:
20£
…弹簧的刚度系数,N型回弹仪为0.784N/inni;
-弹簧起始位置的拉伸长度,一般为751111.10重锤被回弹至吐位置时所具有的势能:
廿+耳小
冋弹值R是重锤冲击过程屮能量损失的反映。
能量损失越小,说明混凝土表面硬度越大,回弹值也就越高0由于混凝土表面硬度与其抗压强度有一致性的变化笑系,因此可用回弹值反映混凝土抗压强度.
2回弹仪的率定
回弹仪的质量及测试性能直接影响混凝土强度推定的准确性,只有性能良好的回弹仪才能保证测试结果的可靠性。
回弹仪的标准状态应是在洛氏硬度HRC为60土2的标准钢砧上,垂直向下弹击三次,其平均率定值应为80±
2,否则回弹仪必须进行调整或校验。
3检测方法
结构或构件混凝土强度检测可采用下列两种方式,其适用范围及结构或构件数量丿莊符合下列规定:
单个检测:
适用于单个结构或构件的检测。
批量检测:
适用于在和同的生产工艺条件下,混凝
土强度等级相同,原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致,口龄期相近的同类结构或构件。
按批进行检测的构件抽检数量不得少于同批构件总数的30%但构件数量不得少于1()件。
抽检构件时应随机抽取并使所选构件具冇代表性。
4测区的要求和布置
测区应布置在主要熒力部位、薄弱部位以及易产生缺陷的部位,并应避幵预埋件。
测区表面应清洁、平整、干燥、结实。
不存在蜂窝和麻面,也没有裂缝、裂纹、剥落,层裂等现象。
一个构件不少于10个测区,测区面积不宜大于0.
04mA,16个测点/区,测区间距°
每一测点读数都牯确到1。
测点间距不小于20mm。
在检测时,回弹仪的轴线始终垂直于被检测区的测点所在面。
5回弹值和碳化深度
・回弹值测量
回弹值量测时,回弹仪应始终垂直于结构或构件的检测面,测点不应在气孔或外露石子上,共测16个值。
-碳化深度测量
选择不少于构件的30%测区进行。
在直径约为
15iiin]并有一定深度的孔洞,清徐孔中粉末后滴入浓度为1%的酚駄酒精溶液,测试表面至变色处的深度,即碳化深度。
从每一个测区所得的16个回弹值中,剔除3个最大值和3个最小值后,将余下的回弹值按下列公式计算平均值:
心二丄丈尺
10台
式中,Rm为测区平均回弹仪水平方向的回弹值,精确至0.1;
Ri为第i个测点的回弹值。
平均碳化深度:
当000.4rnin时,取血二0;
当d^6mm时,取
dnKmm
6混凝土强度的换算值
由实测回弹和碳化深度值,按测区混凝土强度换算表求得测区混凝土强度的换算值,由此评定检测结构构件的混凝土强度。
即:
(&
"
'
心)ffeu/~Afcu,c
测区混凝土强度的换算值由《回弹法检测混凝土抗压強度技术规程》(JGJ/T23-2001)(本书附录三)或当地专用测强曲线查的。
7回弹法测强曲线
-冋弹法测定混凝土的抗压强度是建立在混凝土的抗压强度与冋弹值之间具有一定的相矢性的基础上的,这种和尖性可用履"
相尖曲线(或Jeit
公式)来表示,通常称之为测强曲线。
-测强公式:
对于未碳化混凝土或在一定条件下成型养护的混
凝土,回归方程为:
X;
=/W
对丁•己经碳化的混凝土或龄期较长的混凝土,回
归方程为:
测强曲线分为全国统一测强曲线、地区曲线和专用曲线。
-统一测强曲线:
由全国有代表性的材料、成型养护
工艺配制的混凝土试件,通过试验所建立的曲线。
-地区测强曲线:
由木地区常用的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件,通过试验所建立的曲线。
-专用测强曲线:
由与结构或构件混凝土和同的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件,通过试验所建立的曲线。
各检测单位应按专用测强曲线、地区测强曲线、统一测强曲线的次序选用测强曲线
8混凝土强度的推定值
结构或构件的混凝土强度推定值是指相应于强度换算值总体分布中,保证率不低于95%的结构或构件中的混凝土抗压强度值。
当该构件测区数最小于10个时:
心二几5/爲仙…测区混凝上强度换算值中的最小值。
当构件测区混凝土强度值中岀现小于IOMP
当该构件测区数不少于1()个或按批量检测时:
炉
-1.645S
对按批量检测的构件,当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况Z—时,则该批构件应全部按单个构件检测:
当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时:
»
>
4.5®
J(・
当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPii时:
5•5M心
例:
利用回弹法检测混凝土结构第4测区的混
凝土强度时,该测区16个测点的回弹值分别为38、
39、37'
37、38、43、39、38、37、41、42、39、
35'
38'
36、35。
该测区平均碳化深度dm=7ninio求
该测区混凝土强度的换算值(九:
二力人门0心,其中后0
•0250,5=2,0108,G-0•0358,心为该测区平均回弹
值)。
超声脉冲法、超声•回弹综合法测
混凝土强度
一、超声脉冲法5
1原理
在混凝土中传播的超声波的波速、振幅、频率和波形等参数与混凝十•的力学参数如弹性模s、泊松比、剪切模量及内部应力分布状态冇点接尖系,同时也与混凝上内部缺陷,如断裂面、孔洞大小及形状的分布有尖•准确测泄这些声学参数的大小及变化,町以推断混凝丄的强度和内部缺陷等情况。
超声波(20000Hz以上的波)在混凝土中衰减较大,为了使其传播距离较远,常用200kHz以下的低频超声波。
2超声仪
由脉冲发生器、发射换能器、接收换能器以及扫描和显示装置等组成。
有金属超芦检测仪和非金属超声检测仪。
其主要作用除了产生、接收、显示超声波外,还具有量测超声波有矢参数如芦时、接收波振幅、频率等功能。
换能器有纵波换能器和横波换能器,常用纵波换能器。
纵波换能器又分为平面换能器
(用于平面的对测和平测)、径向换能器(用于钻孔检测和桩的检测以及水下检测)和一发多收换能器。
为了消除由换能器与被测对象Z间的空气夹层所产生的对超声能量的反射和阻抗作用,常在换能器和构件之间涂抹耦合剂,如黄油、凡士林或水等。
3混凝土的声学参数
•声速
声速与混凝土的弹性性质有尖,也与混凝土内部结构(孔隙、材料组成等)有尖。
一般弹性模量越高,密实性越好,声速就越高。
而混凝土的强度弹性模暈和孔隙率(密实性)有密切尖系。
因此对于同种材料和配合比的混凝土,强度越高,声速也越高。
混凝土内部有缺陷和裂缝时,英声速要有所降低。
-波形
由于绕射、反射和传播途径的变化,肖达波、反射波和绕射波的频率和相位各不相同,当它们和继到达接收换能器时,叠加形成复杂波形。
因此应对接收波波形进行分析研究,来判断混凝土质量和缺陷。
.频率和振幅
由脉冲发射器激发的电脉冲是复频超声脉冲波,它包含了一系列成分不同的余弦波分量。
这种波在混凝土中传播时,高频成分首先衰减,从而使主频率下降。
主频率下降的门值与传播距离、混凝土本身的性质、内部的缺陷等有尖。
接收波振幅通常指首波,即第一个波前半周的幅值。
当混凝上内部有缺陷利裂缝时,会使超声波产生反射和绕射,振幅将会明显减小。
主频率和振帕的大小不仅混凝土的性质和内部情况冇矣,同时还受仪器设备、耦合剂、测试距离等有尖,影响因索较多,不易用来直接测量混凝土的强度和缺陷。
4超声脉冲法测混凝土强度推定
利用混凝土的抗压强度£
搠与超声波在混凝土中的传播速度y之间的尖系来检测混凝土的强度。
混凝土强度愈高,相应超声波波速愈大。
通过试验可建立混凝土强度与声速的尖系曲线或经验公式。
目前常用的相尖尖系表达式有幕函数方程:
几二血”或“eBv
式中:
处-混凝土强度换算值,
v_超声波在混凝土中传播速度’
常数项0
5超声法的测区数量和布置
按单个构件检测:
一个构件均匀布置不少于1o个测区。
按批fi抽检时:
不得少于同批构件总数的3()%,且构件数量不得少于4件,每个构件测区数不少于1()个。
对长度小于或等J-2in的构件,不少于3个测区。
按批量检测的条件:
适用于在相同的生产工艺条件下,混凝土强度等级和同;
原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致,且龄期相近的同类结构或构件;
在施工阶段所处状态相同。
抽检构件时应随机抽取并使所选构件具有代表性。
6声速的测定
每区选3个测点,根据测得的声时和两相对探头的距离计算波速,取各测点的平均值作为该区的波速。
./A+匚+/;
丿超声测距;
人测区平均声时值;
5、d分别为测区3个测点声时值。
当在试件混凝土的浇筑顶面或底面测试时,lJj于上表面砂浆多,强度低,下表面粗骨料多,强度高,但总体使声速偏低,因此声速值应乘以1•034修正。
一、超声回弹综合法
超声回弹综合法实质上就是超声法和回弹法两种单一测强方法的综合测试。
1超声回弹综合法的特点:
(1)减少混凝土龄期和含水率的影响。
含水率越大,超声声速偏高冋弹值偏低;
混凝十.龄期越长,超声声速降低,而回弹值因碳化程度的增大而提高。
因此综合法可抵销部分影响。
(2)提高测试精度。
由于综合法能减少一些因素的彫响程度,故可提高测试梢度。
(3)可以弥补相互间的不足。
超声法主要反映材料的弹性性质和內部的有尖构造信息,回弹法可反映材料的弹性性质和部分塑性性质,但只能确切反映表层约3cm的状态。
而超声回弹综合法既能反映材料的弹性性质,又能反映塑性性质,既能反映表层状态,又能反映内部状
2测区测点
超声的测点和回弹的测点布置在同一测试面上。
宜先进行超声测试'
然后进行回弹测试。
两种单一方法相同。
3超声-回弹综合法的强度推定
趨声回弹综合法测量时,应严格遵照《趨声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》。
每一测区的混凝土强度是根据该区实测的波速及回弹平均值,经过相应的修正后,按事先建立的一剂尖系曲线推定的。
=A/R:
其
中:
龙混凝土强度换算值
&
测区平均回弹值
U超声波在混凝土中的传播速度
A、B、C:
为常数项
钻芯法试验是使用专用的取芯钻机,从被检测的结构或构件上直接钻取圆柱形的混凝土芯样,并根据芯样的抗压试验由抗压强度推定混凝土的立方抗压强度,准确性较高。
位置:
钻取芯样应在结构或构件受力较小的部位和强度质量具有代表性的部位•芯样试件内不应含有钢筋.如不能满足,每个芯样内歎多只允许含有二根直径小于lOmm的钢筋,且钢筋应与芯样轴线基本垂直。
大小与数量:
钻芯数量不应少于3个,小构件可取2个。
芯样直径不宜小于骨料最大粒径的3倍,一般为100mtn或150rain,芯样高度为直径的1~2倍。
芯样端面必须逬行加工磨平.也可用水泥砂浆或硫磺胶泥在专用补平装置上补平。
2、芯样抗压试验和混凝土强度推定
1)抗压试验
芯样试件宜在与被检测结构或构件混凝土的干湿度基本
一致的条件下进行抗压试验•芯样试件的混凝土强度换算值
为:
/CU
4V
a云2
几•一芯样试件混凝土强度换算值(MPa)•精确至O.IMPa
F芯样试件抗压试验测得的最大压力(N);
d-芯样试件平均直径Cmin);
刀•一不同高径比的芯样试件混凝土换算强度的修正系数,土
芯样试件混凝土换算强度的修正系数
高径比h/d
1.0
1.1
1.2
13
1.4
L5
系数tx
1.00
1.04
1.07
1.10
I.I3
1.15
岛径比h/d
1.6
1.7
1-8
1.9
2.0
—
系数a
1.17
1.19
1.20
1.22
1.24
2)强度推定
对于单个构件或单个构件的局部区域,取芯样试件混凝土换算強度中的最小值作为代表值推定结构的混凝土强度.
五拔出法检测混凝土强度*
1>原理
用一金属锚固件预埋入凝土内(预装法)或在构件上钻孔埋人一金属锚固件(后装法),然后测试锚固件从混凝土中被拔出时的拉力,并
2、后装拔出法
由此推算混凝土的抗压强度。
馬
—$
于半破损试验。
】•承力坏244IT3•锚ffi件4・《《十號《线按出社星▲嫌理S1
测点布i:
数量:
单个构件3点;
批量抽检30%但不少于10件,每个构件3占。
八、、
成型侧面,受力较大及薄弱部位,相邻两测点的间距不应小于10h(h锚固件的锚固深度)
测点应避开接缝、蜂窝、麻面部位和混凝土表层的钢筋、预埋件。
强度推定:
按已经建立的拔出力与立方抗压强度之间的相尖尖系曲线,由拔出力确定混凝土的抗压强度,如下式。
A.=/A十B
武中:
几一一混凝上强度换算值至O.OIMPai
F—拔出力(kN).精确至O.OIkN.
测强公式冋归系数。
碇内部缺陷的检测技术
一、超声波检测混凝土缺陷的基本原理
采用低频超声波检测仪,测量超声脉冲的纵波在结构混凝土中的传播速度,接收波形信号的振幅和频率等声学参数的相对变化,来判定混凝土的缺陷.
超声波通过缺陷会产生绕射、反射,绕射使传播速度变小,声
时偏长;
反射使能量显著衰减,波幅和频率明显降低,接收波形平缓甚至发生畸变•据此,判断和评定混凝土的缺陷和损伤洁况。
超声波检测混凝土缺陷的方法:
r单面平测法:
只有一个表面可供检测
厂平测法V双面对测法:
有两对相互平行的测试面
L双面斜测法:
只有一对相互平行的测试面
孔中对测、
测试孔法丿测试深度较大
J孔中斜测丿
二、混凝土浅裂缝检测
裂缝深度<500mm时,采用平测法或斜测法进行检测。
1单面平测法
裂缝所在部位只有一个表面可供超声检测时(如混凝土路面、飞机跑道和大体积结构等)采用.裂缝中不允许有积水或泥浆,并且大致垂直换能器连线,并穿越裂缝的钢筋与换能器连线的水平距离不小于裂缝预计深度的1•5倍。
发射换能器和接收换能器对称地布冒•在裂缝的两侧,两换能器
之间的净距离为则每个测点超声实际的传播距离为厶=1J+a
■常数项,町用回归方程求岀:
分别令乙7(X)wwJ5Oww、200加加…测得声时值厶,即可建立直线回归方程:
厶j+饥也可建立图示坐标系,跨越裂缝并相距L时,
利用超声法检测某结构混凝土表面裂
缝深度,两测点间距为L=8(X)mm,由A点向B
点检测时测得的声时为1()02。
又测得不跨裂缝混凝土
测点距离为800mm时的声时为80|xs。
求裂缝深度。
J”L=800nwfi
A\、、
zzz
2双面斜测法
钢筋混凝土的梁、板•柱等构件都有两个相互平行的测试表面,
可采用双面斜测法进行裂缝深度的检测。
将两个换能器分别置于对应
测点1,2,3……的位置,读取相应的声吋值I、波幅值频率值仁由波
幅和频率的突变,可以判定裂缝的深度以及是否在平面方向贯通.
12345
立面ra
斜測法检测裂麝
2、深裂缝检测
深度在500m以上的裂缝,常釆用钻孔法探测。
孔的间距宜为2000mm,孑bf荃应比换能器的直径大5〜10mm,孔中粉末碎屑应清理干净。
测试前测孔中灌注清水,将两个换能器分别置于裂缝两侧的对应孔中,以相同高程等距由上至下同步移动,在不同深度上进行对测逐点读取声吋和波幅值。
波幅达到最大并基本稳定的对应深度,便是裂缝深度。
It1R
|丿
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