建筑结构检测技术.doc

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1、第一章 建筑结构检测技术概述第1节 概述在建筑施工过程中，为了对施工质量进行有效的控制，避免发生质量或安全事故，或者为了对已建成的建筑物进行质量评估，需要采取各种各样的手段进行检测，以取得充分、科学的依据。目前，我们国家在建筑工程方面的检测按照检测对象主要可以分为以下几大类：1、 建筑材料检测：如钢筋力学性能试验、混凝土试块配合比和抗压强度试验、水泥和钢筋中化学成分分析等。2、 建筑结构现场检测：如混凝土抗压强度现场检测、桩基混凝土内部质量检测、钢结构焊缝内部质量检测等。3、 建筑物附属设备检测：如建筑用门窗气密性和保温性能检测、建筑物防雷装置检测、建筑机械设备检测等。4、 建筑物环境检测：如

2、噪声检测、室内空气质量检测等。随着科技水平的不断提高，检测技术也在不断的进步，不断地有新的检测方法和检测仪器设备出现，本教材主要针对目前在国内检测市场较为常用、较为成熟的一些建筑结构现场检测方法进行介绍。第2节 无损检测技术简介1、无损检测技术的概念：无损检测是建筑结构现场检测最为常用的一类检测方法，它是用以电子学、物理学、光学、计算机技术等为基础的检测仪器，直接在建筑构件上非破损地测量与质量有关的物理量，籍材料学、应用力学、数理统计和信息分析处理等方法，确定和评价建筑构件的某个或多个参数的测试方法。2、无损检测技术在建筑结构现场检测中的应用：（1） 建筑构件混凝土的强度、缺陷和损伤的检测：如

3、回弹法检测构件混凝土抗压强度、超声波法检测构件混凝土内部质量或裂缝深度等。（2） 砌筑砂浆和粘土砖的抗压强度检测：如贯入法检测砌筑砂浆抗压强度、回弹法检测普通粘土砖抗压强度。（3） 钢筋的配置和保护层厚度检测：如电磁感应法或雷达波法检测钢筋数量和间距。（4） 钢结构焊缝内部质量检测：如超声波法或射线法检测焊缝的内部质量。（5） 建筑物或建筑构件的倾斜、挠度、标高、尺寸和沉降情况检测：如采用全站仪或经纬仪检测建筑物的垂直度、采用水准仪检测建筑物的沉降情况。（6） 建筑构件的应力应变检测：如采用电阻应变仪检测钢梁的应变。（7） 钢结构防护涂层厚度和材料厚度的检测：如磁阻法检测钢结构防火涂层厚度。（

4、8） 建筑物结构动力特性检测：如采用数据采集处理分析仪和拾振器检测房屋的振动速度。3 、无损检测技术的特点：（1） 无损于材料、结构的组织和性能：无损检测技术在应用时不会对建筑构件产生损坏，或者损坏很小不会影响到结构性能，且易于修复。（2） 可以直接在实体或结构上，对某个或多个参数进行重复、全面的检测，弥补了因各种因素影响造成材料试件与结构物质量差别的缺点。（3） 操作简便迅速：无损检测采用的仪器设备一般来说较为轻便，便于携带，易于上手。（4） 检测精度相对较低：对于同一个参数，如果既能采用无损检测方法也能采用破损或半破损的方法得到，则一般采用无损检测方法得到的数据精度较低。第二章 混凝土强度

5、现场检测技术第1节 混凝土强度现场检测的几种方法1、回弹法混凝土强度现场检测最为常用的方法是回弹法，它的原理是采用一个弹簧驱动的重锤，通过弹击杆（传力杆），弹击混凝土表面，测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法，一般来说，混凝土强度越高，回弹值就越大。优点：（1） 设备轻便，对现场条件（如操作空间等）要求不高。（2） 不会对结构产生任何破坏，便于大批量构件的检测。（3） 检测周期短：检测结果可以立即得到。缺点：（1） 由于现行的相关规范的限制，对于设计强度C60及以上的混凝土构件不适用。（2） 精度不高，不适用于表层或表面与内部质量有明显差异或内部存

6、在缺陷的构件的检测。（3） 在某些特定的情况下不适用，比如混凝土龄期过长（超过1000天），或检测的构件表面一直处于潮湿状态的情况下，或混凝土表面较为粗糙，构件内外部的质量有差异。主要仪器设备：混凝土回弹仪混凝土回弹仪2、钻芯法钻芯法属于半破损的检测方法，它的原理是采用钻芯机垂直于构件表面向构件内部进钻，钻取一定长度和直径的芯样，对芯样加工后在压力机上进行抗压试验得出混凝土抗压强度。优点：检测精度高。缺点：（1） 实施起来较麻烦，需要接水、接电，由于设备较大、较重，安放和操作条件要求较高。（2） 检测的周期较长：由于钻取出来的芯样需要加工和养护，需要一定时间才能进行抗压试验，得到检测结果。（3

7、） 对结构会产生一定的破损，不适用于大量的检测。主要仪器设备：混凝土钻孔机 混凝土钻孔机 混凝土芯样3、超声回弹综合法超声回弹综合法属于无损检测方法，这种方法同时采用超声波检测仪和回弹仪对建筑构件进行测试，利用超声波在混凝土中的传播速度和回弹值综合得出混凝土强度的推定值，超声波的传播速度和混凝土的强度相关，一般来说，混凝土强度越高，混凝土就越密实，则超声波在混凝土中的传播速度越快。优点：检测精度较高，能在一定程度上反映混凝土的内部质量。缺点：仪器设备较复杂，实施起来较麻烦，在超声波检测时需要较多的人员配合，且检测时需要在构件表面做标记和涂抹黄油作为耦合剂。注：超声波法一般采用对测的方法进行检测

8、，在检测时需要两个平面探头置于构件的两侧，一个探头发射超声波，另一个探头接收超声波，为保证探头基本处于相对的位置上，需要在构件两个相对侧面布置相对的测区，做好标记。黄油起到耦合剂的作用，因为超声波在空气中能量衰减很快，探头置于构件表面上，与构件之间存在空隙，如果不涂黄油或其它耦合剂的话，超声波在通过空隙时能量迅速衰减，便没有足够的能量穿过混凝土构件。主要仪器设备：超声波检测仪、混凝土回弹仪。超声波检测仪4、钻芯回弹综合法顾名思义，将钻芯法和回弹法结合起来的方法便叫做钻芯回弹综合法，具体来说，就是根据现场实际情况，在大量采用回弹法检测混凝土强度的同时，采用钻芯法钻取少量的芯样对回弹法的检测结果进

9、行修正，这种方法属于半破损的检测方法。优点：综合了回弹法的简便和钻芯法的精确，可以在某些特定的情况下采用，比如检测对象混凝土龄期过长，或者检测对象采用特种成型工艺制作的混凝土。缺点：同钻芯法的缺点。主要仪器设备：混凝土钻孔机、混凝土回弹仪。5、后装拔出法利用特殊设备在混凝土构件表面钻取一定规格的园孔，并在孔内磨槽，嵌入锚固件，将拔出仪安装于锚固件上，利用检测仪器上的穿心式千斤顶，将锚固件拔出，测定极限拔出力，根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的相关关系推定混凝土强度。属于半破损的检测方法。优点：检测精度较高。缺点：（1） 需要的附属设备较多，实施起来较麻烦，需要接水、接电。（2） 对结构会产

10、生一定的破损，不适用于大量的检测。在实际工作中，较少采用该检测方法。主要仪器设备：拔出仪（多功能强度检测仪）。拔出仪（多功能强度检测仪）第2节 回弹法检测混凝土抗压强度1、回弹仪的构造回弹仪的内部构造见图1。图1 混凝土回弹仪内部构造示意图2、回弹仪的工作原理检测时，对回弹仪施压，弹击杆徐徐向机壳内推进，弹击拉簧被拉伸，使连接弹击拉簧的弹击锤获得恒定的冲击能量，到一定距离时，挂钩与调零螺钉相互挤压，使弹击锤脱钩，脱钩后弹击锤的冲击面与弹击杆的后端平面碰撞，此时弹击锤释放出来的能量借助弹击杆传递给检测构件，检测构件的反作用能量通过弹击杆传递给弹击锤，使弹击锤向后弹回，带动指针滑块移动，得到回弹值

11、。3、检测的过程（1） 确定检测构件的数量和名称根据相关国家行业规范回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2001的规定，回弹检测可以针对单个构件进行推定，也可以针对施工条件相近的检测批进行推定，检测批一般可以以同一个楼层的同一个设计强度等级的同类构件为一批，例如可将“某工程5层框架柱”或者“某工程10层框架梁”作为一个检测批，确定检测批后，可从检测批中抽取不少于构件总数的30%且不少于10根的构件作为样品进行检测，满足上述检测比例和数量的检测结果便可以代表该检测批。（2） 布置测区“测区”指的是对被检测构件的弹击区域，1个测区的大小一般为20cm20cm，现行国家行业规范回弹法检测

12、混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2001对测区数量的是这样规定的：“每一结构或构件测区数不少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个”，“相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m”。一般情况下，测区可按照图2来布置。注：测区宜布置于被检测构件的浇筑侧面，但条件不允许时，也可布置于构件的浇筑顶面或浇筑底面，比如需要对楼板进行检测时，不可能布置于浇筑侧面，一般将测区布置于浇筑底面（也就是板底表面），但需要对检测的回弹值进行修正。（3） 进行回弹检测每个测区回弹16次

13、，不能重复弹击在同一点上，测试时回弹仪应始终垂直于混凝土表面，匀速施压。（4） 碳化深度测量每个构件回弹检测完成后，应进行碳化深度测量，测点数量不少于测区数量的30，比如构件测试10个测区，则至少选择3个测区，每个测区凿开一处深约1cm的洞，用1的酚酞酒精溶液涂抹于洞口内壁的边缘处，一般过数秒钟后洞内较深区域会变红，而接近洞口的区域不变色，变红是因为混凝土中的碱性材料与酚酞发生化学反应，不变色是因为空气中的水和二氧化碳形成碳酸侵入混凝土，与混凝土中的碱性物质发生中和反应，即所谓“碳化”。用测量工具每个点测量3次变色与不变色区域的交界线与混凝土表面的垂直距离，取平均值作为该测点的碳化深度，精确到

14、0.5mm。如果洞口内区域全部变红，则碳化深度为0.0，此种情况一般出现在新浇筑的构件中，如图3。为什么要测定碳化深度？因为回弹实际上是通过测量混凝土表面硬度来间接推定混凝土强度的一种方法，而研究表明在采用回弹法检测时，构件表面碳化的深浅对硬度有一定影响，进而影响到回弹值的大小，而这种影响和抗压强度无关，因此必须消除此影响而得到真实的强度。图2 回弹测区布置示意图图3 碳化深度测量示意图（5） 数值计算回弹值的计算：在计算时先把各测区的16个点去掉3个最大值和3个最小值后，计算每个测区的回弹平均值。被检测构件碳化深度值的计算：各测点的3个值平均后，得到该测点的碳化深度值，再把同一构件各测点的碳

15、化深度值进行平均，得到构件的碳化深度值，精确到0.5mm。此时每个构件碳化深度值仅一个值。查表或通过软件计算得到各测区的混凝土强度换算值：现行的相关规范均有提供通过回弹值、碳化深度值来推定测区混凝土换算值的表格，表1是现行国家行业规范中的“测区混凝土强度换算表”部分示例，在已知每个测区的回弹平均值和每个构件的碳化深度平均值后，查此表便可得出每个测区的混凝土强度换算值。表1 测区混凝土强度换算表（部分）平均回弹值Rm测区混凝土强度换算值（MPa）平均碳化深度值dm（mm）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.040.041.639.938.336.234.533

16、.331.730.830.028.427.025.825.040.242.040.338.636.534.833.632.031.130.228.627.326.025.240.442.440.739.036.935.133.932.331.430.528.827.626.225.440.642.841.139.437.235.434.232.631.730.829.127.826.525.740.843.341.639.837.735.734.532.932.031.229.428.126.826.041.043.742.040.238.036.034.833.232.331.529.728

17、.427.126.2（6） 强度评定评定顺序：查表得各个测区的混凝土强度换算值计算测区的混凝土强度换算值的平均值（精确至0.1MPa）和标准差（精确至0.01MPa）计算构件或检测批的混凝土强度推定值=1.645，精确至0.1MPa。第3节 钻芯法检测混凝土抗压强度1、检测的过程（1） 确定钻芯直径、数量、部位中国工程建设标准化协会标准钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS 03:2007中，对芯样直径的规定：芯样试件宜采用公称直径为100mm、高径比为1:1的混凝土圆柱体试件，且“其公称直径不宜小于骨料最大粒径的3倍；也可采用小直径芯样试件，其公称直径不应小于70mm且不得小于骨料最大粒径的2

18、倍”。注：在检测时一般情况下均钻取直径为100mm的芯样，只有在对钢筋较密的部位进行检测时，如配筋较多的框架柱，为避免钻到钢筋，才采用70mm100mm的小直径芯样。对芯样数量的规定：钻芯确定单个构件的混凝土强度推定值时，“有效芯样试件的数量不应少于3个；对于较小构件，有效芯样试件的数量不得少于2个”。钻芯法确定检测批（检测批的理解可参照回弹法）的混凝土强度推定值时，“芯样试件的数量应根据检测批的容量确定。标准芯样试件的最小样本量不宜少于15个，小直径芯样试件的最小样本量应适当增加”。对芯样部位的规定：芯样宜在下列部位钻取：“1、结构或构件受力较小的部位；2、混凝土强度具有代表性的部位；3、便

19、于钻芯机安放与操作的部位；4、避开主筋、预埋件和管线的位置。”（2）现场钻芯在构件混凝土表面采用膨胀螺丝固定好钻芯机，接通电源和水源，转动操作手柄缓慢施压、匀速进钻，待钻到预定深度后（一般直径100mm的钻头钻进深度约150mm，如需测量构件厚度，则贯穿构件），反向旋转操作手柄，待钻头全部退出再停电停水。钻机退出后，芯样端部仍然与原结构连接，此时可采用螺丝刀或扁铁插入芯样与原结构的缝隙中，用锤子轻轻敲打螺丝刀或扁铁的端部，由于混凝土为脆性的材料，随着螺丝刀或扁铁的深入，芯样会从端部与原结构断开。取出芯样，待表面干燥后，在表面作好唯一性的标识，避免混淆。（3）加工芯样和测量尺寸在台式切割机上切割

20、芯样，可使切割完后的芯样试件长度略大于芯样直径，然后在磨平机上磨平端面，同时使长度与直径基本相同。也可切割至长度略小于直径（一般控制切割完的芯样长度与芯样直径之差5mm），然后采用环氧胶泥、水泥砂浆等材料补平，补平完的长度与直径基本相同。如果钻芯时无法避开钢筋，在切割时应尽量把芯样含钢筋的部分切掉，因为钢筋的存在会影响到抗压强度试验的精度。如果无法做到上述要求，则对于直径100mm的芯样试件，“每个试件内最多只允许有2根直径小于10mm的钢筋”，对于直径小于100mm的芯样试件，“每个试件内最多只允许有一根直径小于10mm的钢筋”；且“芯样内的钢筋应与芯样试件的轴线基本垂直并离开端面10mm以

21、上”。在进行抗压强度试验前，应测量芯样试件的尺寸：采用游标卡尺测量芯样的平均直径；采用钢卷尺或钢板尺测量芯样试件的高度；采用游标量角器测量芯样试件的垂直度；采用钢板尺或角尺测量芯样试件的平整度。中国工程建设标准化协会标准钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS 03:2007中规定：“当芯样试件尺寸偏差及外观质量超过下列数值时，相应的测试数据无效：1. 芯样试件的实际高径比（H/d）小于要求高径比的0.95或大于1.05；2. 沿芯样试件高度的任一直径与平均直径相差大于2mm；3. 抗压芯样试件端面的不平整度在100mm长度内大于0.1mm；4. 芯样试件端面与轴线的不垂直度大于1；5. 芯样有裂

22、缝或有其他较大缺陷。”（4）在压力机上进行抗压强度试验在压力机上进行试验前，应注意芯样试件补平层已凝结硬化，达到较高的强度，一般补平后养护3天以上可进行试验，另外，芯样试件“应在自然干燥的状态下进行抗压试验”。2.3.2抗压强度值计算芯样试件的混凝土抗压强度值按下式计算：。式中：芯样试件的混凝土抗压强度值（MPa）； 抗压试验测得的最大压力（N） A芯样试件抗压截面面积（mm2）第三章 钢筋配置现场检测技术钢筋配置的现场检测技术广泛应用于施工过程中的结构验收、结构质量的检测、已有建筑物的结构鉴定等，在第二章介绍的钻芯检测过程中，也需要用到该技术来判断钢筋的位置以避免钻断钢筋，因此，钢筋配置的现

23、场检测在工程检测中处于非常重要的地位。1、主要仪器设备钢筋配置现场检测主要用到的仪器设备是钢筋检测仪（也有钢筋探测仪、钢筋扫描仪、钢筋定位仪等叫法）。钢筋检测仪2、钢筋检测仪的工作原理和使用方法钢筋检测仪是利用电磁感应的原理进行检测的，当探头在构件表面移动逐渐接近钢筋时，钢筋所产生的磁场越来越强，磁场的强度被探头接收并在显示屏采用电子滑动条的形式表现出来，同时动态显示钢筋与探头的距离。磁场越强，则滑动条的长度越长，当探头到达钢筋正上方时，滑动条的长度达到峰值，探头继续移动越过钢筋，磁场强度减弱，仪器探测到磁场的减弱，发出蜂鸣声提示，此时显示的钢筋与探头的距离即为钢筋深度。由于此时探头已经越过钢

24、筋，因此探头位置并非钢筋的准确位置，记下此探头位置，再往相反方向移动探头，当探头再次越过钢筋并发出蜂鸣声时，再次记下探头的位置，两个位置的中间即为钢筋的准确位置，在砼表面作好标记。图4 钢筋检测仪使用方法示意图3、钢筋检测仪的局限性受目前的技术发展水平限制，钢筋检测仪只能用来探测钢筋的平面位置和深度，而较少用来探测钢筋的直径。即使仪器有探测直径的功能，其探测精度往往不能满足工程检测的需要。而且在探测深度时，仪器上显示的深度值和钢筋的实际深度值的误差会随钢筋深度和钢筋密度的加大而增加。4、钢筋保护层厚度检测钢筋保护层厚度是目前施工验收中必检的一个项目，钢筋保护层厚度如果偏小，钢筋易锈蚀、露筋，影

25、响建筑物的耐久性和正常使用性。如果偏大，则可能使构件的有效截面减小，可能会影响到构件的受力性能。在一般情况下，楼板的钢筋保护层厚度设计值为15mm，梁的钢筋保护层厚度设计值为25mm。在进行钢筋保护层厚度检测前，应先在仪器上预设好钢筋直径，否则仪器的误差会很大，设好直径后，采用第3.2条的方法进行检测，屏幕上显示的“当前厚度”的最小值即为钢筋保护层厚度。注：由于钢筋保护层厚度检测基本上都是在施工过程中进行，被检工程均具有完备的施工图纸，因此钢筋的直径能够预先知道。国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204-2002中规定，“纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差，对梁类构件为+10mm，

26、-7mm；对板类构件为+8mm，-5mm”，而对柱、剪力墙等主要受压、受剪构件的钢筋保护层厚度的允许偏差，标准中未做规定。对于检测数量，上述标准中做了如下规定：“对梁类、板类构件，应抽取构件数量的2%且不少于5个构件进行检验；当有悬挑构件时，抽取的构件中悬挑梁类、板类构件所占比例不宜小于50%”。对于合格判定，标准中做了如下规定：“当全部钢筋保护层厚度检验的合格点率为90%及以上时，钢筋保护层厚度的检验结果应判为合格”。5、钢筋直径的检测前面已提到，在目前技术条件下，采用钢筋检测仪探测钢筋直径无法保证足够的精度，因此钢筋直径的检测一般采取局部破损后，用游标卡尺测量的方法。由于需对构件局部破损，

27、故这种方法不能对构件内的所有钢筋进行检测，只能抽样检测。在对带肋钢筋进行检测时，应通过测量钢筋的内径，来推定钢筋的公称直径。第四章 砌筑砂浆抗压强度现场检测技术对于砌体结构来说，砌筑砂浆抗压强度是关系到砌体力学性能的一个重要指标，在实际的工程项目中，由于砌筑砂浆一般是由工地现场拌制，其强度质量受项目管理水平、施工队伍的技术水平等因素的影响很大，因此，对砌筑砂浆抗压强度的现场检测是经常要实施的一个检测项目。目前，针对砌筑砂浆的抗压强度进行检测的方法很多，有贯入法、回弹法、筒压法、砂浆片剪切法、点荷法等，本章主要介绍最为常用的贯入法检测。1、贯入法的主要仪器设备贯入法的主要仪器设备是砂浆贯入仪和贯

28、入深度测量表。砂浆贯入仪的内部构造见图5。砂浆贯入仪图5 砂浆贯入仪的内部构造及主要配件示意图2、贯入仪的工作原理和使用步骤贯入仪的基本原理是通过一个负载弹簧，驱动一根测钉贯入砌筑砂浆表面，由于测钉贯入的深度和砌筑砂浆的强度成反比，因此从贯入深度可间接推算被测对象的强度。贯入仪的使用步骤如下：（1） 将测钉插入贯入杆的测钉座中，测钉尖端朝外，固定好测钉；（2） 采用加力杠杆式贯入杆和挂钩挂上；（3） 将贯入仪扁头对准灰缝中间，并垂直贴在被测砌体灰缝砂浆的表面，握住贯入仪把手，扣动扳机将测钉贯入被测砂浆中；（4） 将测钉拔出，将测孔中的粉尘清理干净；（5） 将贯入深度测量表扁头对准灰缝，同时将测

29、头插入测孔中，并保持测量表垂直于被测砂浆灰缝的表面；（6） 读取测量表显示值di并记录，贯入深度值按下式计算：di=20.00-di，式中di为第i个测点贯入深度值，di为第i个测点贯入深度测量表读数，均精确至0.01mm。3、检测的过程（1） 确定检测数量、部位同回弹法检测砼强度一样，贯入法检测可以针对单个构件进行推定，也可以针对施工条件相近的检测批进行推定，检测批的划分类似回弹法，例如可将“某工程5层墙体”作为一个检测批，确定检测批后，可从检测批中抽取不少于砌体（按照轴线来划分）总数的30%且不少于6堵的砌体作为样品进行检测，满足上述检测比例和数量的检测结果便可以代表该检测批。（2） 布置

30、测区对需要检测的砌体，选择一个侧面凿除约1m*1m的装修层（即一个测区），露出砌体表面，把确定的测点部位（即需要贯入的部位）打磨平整。注：贯入法检测一堵墙体（构件）即为1个测区。（3） 进行贯入法检测用砂浆贯入仪将测钉钉入，然后用百分表测量钉入的深度并记录，每个测区检测16个测点。（4） 数值计算将每个测区16个贯入深度值的3个较大值和3个较小值剔除，余下的10个贯入深度值计算其平均值mdj ，mdj表示第j个测区的砂浆贯入平均值，利用该值查表可得该测区的强度换算值。表2是从现行国家行业标准贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程JGJ/T136-2001中摘录下来的砂浆抗压强度换算表的部分内容，表

31、中将砂浆分成水泥混合砂浆和水泥砂浆两大类，在查表时应根据工程实际情况注意区分。表2 砂浆抗压强度换算表（部分）贯入深度di（mm）砂浆抗压强度换算值（MPa）水泥混合砂浆水泥砂浆5.004.85.55.104.65.35.204.45.05.304.24.85.404.04.65.503.94.55.603.74.35.703.64.15.803.44.05.903.33.86.003.23.7（5） 强度评定当按单个构件评定时，该构件（即墙体）的砌筑砂浆抗压强度值，式中为根据贯入深度和砂浆品种查表而得的强度换算值，精确至0.1MPa。当按检测批评定时，应首先进行检测批内各构件强度换算值的平均

32、值和标准差的计算，均精确至0.1MPa。然后计算该检测批的变异系数=/，精确至0.1MPa。当变异系数0.3时，则该批构件全部按单个构件检测。当变异系数0.3时，=，=,取和中的较小值作为该检测批得砌筑砂浆抗压强度推定值。上式中，砂浆抗压强度推定值一，精确至0.1MPa； 砂浆抗压强度推定值二，精确至0.1MPa； 检测批内各构件砂浆抗压强度换算值的平均值，精确至0.1MPa； 检测批中各构件砂浆抗压强度换算值的最小值，精确至0.1MPa。第五章 超声波检测技术第1节 概述根据频率不同，人们把机械波分成次声波、声波和超声波，其中次声波的频率低于20Hz；声波的频率范围在2020000Hz之间，

33、声波能够被人耳所听到；超声波的频率高于20000Hz。超声波的传播速度在不同的介质中是不一样的，传播速度与温度、材质的密实程度也有关系，表3中列出了在一般情况下超声波在不同介质中的大致传播速度，作为参考。表3 常见介质的波速钢5900m/s混凝土4500m/s水1500m/s空气340m/s石灰石6100m/s由于超声波的频率很高，波长很短，由此决定了超声波的一些重要特点:1、 超声波方向性好：超声波象光波一样具有良好的方向性，可以定向发射，犹如一束手电筒光可以帮助我们在黑暗中找到所需物品一样在被检材料中发现缺陷；2、 超声波能量高：能量（声强）与频率的平方成正比，因此超声波的能量远大于声波的

34、能量；3、 能在界面上产生反射、折射和波型转换：超声波具有几何声学的一些特点，钢焊缝的超声波探伤大量利用了这些特点；4、 超声波穿透能力强：在大多数介质中传播时，超声波的传播能量损失较小，传播距离较大，在一些金属材料中穿透能力能达到数米。基于以上特点，超声波在工程检测中得到较为广泛的应用，本章的内容主要简单介绍在工程检测中应用最为广泛的钢焊缝的超声波探伤和基桩声波透射法检测。第2节 钢焊缝超声波探伤简介1、 钢焊缝超声波探伤采用的主要仪器设备和探伤原理简介超声波探伤仪探伤原理：探头通过探测表面的耦合剂将超声波传入焊缝内，超声波在焊缝里传播，遇到缺陷就反射回来，反射回波显示在荧光屏上，根据缺陷波

35、在荧光屏距离-波幅曲线上的位置，便可确定缺陷的水平距离，深度，同时根据缺陷波的高度亦可根据相关规范的规定确定缺陷的当量大小。超声波探伤仪发射的超声波频率一般在0.510MHz之间。注：由于焊缝中的缺陷形状、性质各不相同，目前的探伤技术还难以确定缺陷的真实大小和形状，故采用当量法来反映缺陷的严重程度，当量法是指在同样的探测条件下，当缺陷回波与标准试块中某人工规则反射体回波等高时，则该人工规则反射体的尺寸就是该缺陷的当量尺寸，缺陷回波的高度不可能总是与人工规则反射体回波高度相同，这时可利用探伤仪测出回波和人工规则反射体回波的分贝差来表示缺陷的当量大小。图6 常用标准试块示意图2、 检测过程简介（1

36、） 确定检测比例一级焊缝检测比例100；二级焊缝：当检测对象为工厂制作的焊缝，检测比例为每条焊缝长度的20且不少于200mm长；当检测对象为现场安装焊缝，检测比例为同一类型、同一施焊条件的焊缝条数的20。注：钢结构焊缝按质量要求和重要性由高到低分为一级、二级和三级（具体工程采用的焊缝等级一般在设计图纸中会有说明），钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001规定，一、二级焊缝要求对焊缝进行超声波探伤或者射线探伤，三级焊缝要求对焊缝作外观检查。（2） 选择合适探头并调节超声波探伤仪超声波探伤能选用的探头种类很多，有直探头、斜探头、表面波探头等，应根据被检对象的形状、技术要求等来选择探头，在

37、焊缝探伤中最常用的是斜探头，所谓斜探头，指的就是探头发射的超声波路径与检测面的垂线有一个角度B，tgB为探头的K值，见图6。斜探头的K值也不是固定的，应根据实际需要来选择合适K值的斜探头。在实际探伤中，为了在确定的探测范围内发现规定大小的缺陷，并对缺陷定位和定量，必须在探测前调节好仪器的扫描速度和灵敏度。（3） 现场检测调节好仪器设备后，即可进行现场检测，在检测时还需在检测对象表面涂上耦合剂（耦合剂的说明见第二章超声回弹法的介绍，黄油、机油、洗洁精等均可作为耦合剂）注：由于超声波探伤方法较为复杂，由于篇幅所限，在此不做详细的阐述，需要进一步的了解可参考专门的教材。第3节 基桩声波透射法检测除了

38、用于探测钢结构焊缝的内部质量外，超声波技术还经常用来对桩基的混凝土内部质量进行检测。1、 检测的主要仪器设备超声波检测的主要仪器设备是超声波检测仪、探头和信号传输线，超声波检测仪与前面介绍的用于钢结构检测的超声波探伤仪完全不同，不能混用。超声波检测仪只能用于混凝土的内部质量检测，发射的超声波频率一般为3050kHz，所采用的超声波探头也完全不同。超声波检测仪现场检测桩基混凝土质量2、 检测原理和方法为实施超声波检测，需要在基桩浇灌混凝土前，在钢筋笼上设置24根内径约50mm的声测管（一般为钢管），声测管下端封闭，然后浇灌混凝土，检测前将声测管内灌满水（作为耦合剂），检测时将两个超声波探头（一个

39、为反射超声波的探头，另一个为接收超声波的探头）放入声测管底（即桩底），两个探头保持在一个标高上同步往上拉，超声波检测仪根据预先设置的检测步长自动采集和计算数据（如波型、声速、波幅等），测点步长不宜大于250mm。当基桩的混凝土内存在不连续或破损界面时（如松散、蜂窝、孔洞、夹层等），将使超声波产生散射、反射、透射及绕射，根据超声波在混凝土中的传播时间（即声速）、能量衰减大小（即波幅的变化）及波形畸变程度等特征，经过分析处理就能判别混凝土内部是否存在缺陷及缺陷的性质、大小及位置。根据国家行业标准建筑基桩检测技术规范JGJ 106-2003的规定，设计桩身直径D0.8m时，应埋设不少于2根管；当0.

40、8mD2.0m时，应埋设不少于3根管；当D2.0m时，应埋设不少于4根管。图7 基桩超声波检测示意图3、 现场检测步骤和注意事项（1）检测前量测声测管距，检查声测管是否保持畅通，管内是否有水；（2）将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处；（3）发射与接收声波换能器应保持固定高差同步升降，测点间距不宜大于250mm，一般从桩底往桩顶方向检测；（4）实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值；（5）将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，分别对所有检测剖面完成检测；（6）在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点，或采用斜测、

41、扇形扫侧进行复测，进一步确定桩身缺陷的位置和范围；（7）在同一根桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。4、数据处理桩身混凝土的内部质量可通过多个参数进行判断，国家行业标准建筑基桩检测技术规范JGJ 106-2003提供了声速异常判断临界值vc的计算方法，在此简单介绍一下。注：当某个测点声速vi小于vc时，可判断该测点声速存在异常。（1） 将所测得的各个声速值vi按从大到小依次排列，用符号“k”来表示按声速从小到大顺序剔除的声速值个数，比如K=1，表示剔除了最小的一个声速值，K=2，表示剔除了最小的2个声速值，剩余的声速值测点数量即为n-k；（2） 计算K=0时的平均

42、声速vm和标准差sx（即不剔除任何声速值的平均声速和标准差），查表4，得到值；（3） 按以下公式计算K=0时的声速异常判断值：v0=vmsx（4） 与v0做比较判断各个声速值的大小，将小于v0的nx个数据去掉，得到剩余的n-nx个声速值数据；（5） 计算K=nx时的vm和sx，查表4，得到新的值；（6） 按上述公式计算K=nx时的声速异常判断值v0，将小于v0的ny个数据去掉，得到剩余的n-ny个声速值数据；（7） 重复以上过程，直到剩余的声速值数据全部大于v0时（即没有数据可以去掉时），此时的v0即为声速异常判断临界值vc。声速值小于vc的测点均为异常点。表4 统计数据个数（n-k）与对应的

43、值（部分）n-k20222426283032343638401.641.691.731.771.801.831.861.891.911.941.965、 声速、波幅与缺陷的关系（1） 当声速较高、波幅下降，一般是因为混凝土离析、粗骨料集中引起的。因为石头的声速较高，且使声波产生绕射，能量损失较大；（2） 当声速较低，波幅较高时，一般是因为混凝土离析、细骨料集中引起的。因为砂的声速较低，且声波穿过时能量损失较小；（3） 声速和波幅均较低时，表明混凝土粗骨料少，有空洞和蜂窝，质量问题较严重。第六章 沉降观测和垂直度检测第1节 建筑物沉降观测1、概述沉降观测是反映建筑地基基础变形情况的一种重要手段，

44、在建筑物的施工阶段，建筑荷载随着楼层的不断增加而增加，对于承受建筑物重量的地基来说，一定会产生某种程度的变形，如果变形过大且不均匀，会造成上部结构开裂而产生质量事故，因此在施工过程中了解建筑物地基基础的变形情况，是十分重要的。目前大部分高层建筑都有地下室，需要开挖基坑，在基坑施工过程中，有可能会导致基坑附近的建筑物的地基基础变形，因此，在基坑施工过程中，有时需对周边建筑物进行沉降观测，便于及时发现问题。而在建筑物的使用阶段，有时会在上部的受力构件中出现裂缝等质量问题，经常也需要对建筑物进行沉降观测，了解是否由于地基基础的原因造成开裂。2、 沉降观测的仪器设备、检测原理沉降观测所使用的主要仪器设

45、备为水准仪和水准尺。水准仪简单地说，沉降观测的检测原理就是利用水准仪提供的水平视线，在一定的观测周期内多次测量建筑物上固定设置的多个测点标志与基准点之间的高差，利用高差的变化来得出在观测期内建筑物沉降的情况，如图8所示。沉降观测的观测期和观测频率根据实际的要求来定，如施工阶段的观测，可在每施工23层后观测一次，封顶后每隔23个月观测一次，直至稳定。注：根据国家行业标准建筑变形测量规范JGJ8-2007，当最后100d的沉降速率小于0.010.04mm/d时可认为建筑物已进入稳定阶段。图8 沉降观测示意图3、 沉降观测测点的布置根据国家行业标准建筑变形测量规范JGJ8-2007中的规定，“沉降观

46、测点的布设应能全面反映建筑及地基变形特征，并顾及地质情况及建筑结构特点。点位宜选设在下列位置：（1） 建筑的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每1020m处或每隔23根柱基上；（2） 高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧；（3） 建筑裂缝、后浇带和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处；（4） 对于宽度大于等于15m或小于15m而地质复杂以及膨胀土地区的建筑，应在承重内隔墙中部设内墙点，并在室内地面中心及四周设地面点；”在房屋使用阶段较有代表性的沉降观测点布置及观测线路见图9。图9 沉降观测测点布置及观测线路示意图注：图中测点标志作用是放置水准尺，可以采用植筋或者打膨胀螺栓的方法设置于柱子或墙体上。第2节 建筑物垂直度检测1、概述建筑物垂直度（也叫倾斜度、结构顶点侧向位移）的检测能够间