土木工程检测技术一.doc

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1、第1章 概论建筑物在规定的时间内（结构的设计基准期一般为50年），在规定的条件下（正常设计正常施工、正常使用和维护），应满足安全性、适用性和耐久性的要求。安全性是指结构在规定的条件下应能承受可能出现的各种荷载作用。适用性是指结构在正常使用时，其变形、裂缝或振动等性能均满足规定的限值。耐久性是指结构在正常使用、正常维护情况下，其材料性能虽随时间推移发生恶化，但仍满足预定功能的要求。当建筑物由于某种原因不能满足某项功能的要求或对满足某项功能的要求产生怀疑时，就需要对建筑物的整体结构，结构的某一部分或某些构件进行检测。导致建筑物不能满足预定功能的原因大致有以下几个方面 （1）设计不周或有误，诸如对工

2、程地质、水文地质情况和地基情况了解不全，地基承载力估计过高；漏算或少算作用于结构上的荷载；结构计算图形与实际受力情况不符；设计人员受力分析概念不清，结构内力计算错误。例如，某体育馆五层挑出长度有78m，结构竖向刚度变化大，由于所用结构计算软件的力学模型与工程的实际情况不符，导致二层32榀主框架梁全部开裂。 （2）施工质量低劣，混凝土强度等级低于设计要求，钢筋混凝土结构构件有蜂窝、孔洞、露筋等缺陷，钢筋力学性能不符合设计要求；砌体砌筑方法不当，造成通缝，空心砌块不按设计要求灌注混凝土芯柱；钢结构的焊接质量或焊缝高度达不到设计要求。 （3）使用或改造不当，未经核算就在原有建筑物上加层或对其进行改造

3、，造成原有结构承载力不足；使用过程中任意改变用途加大荷载；随意拆除承重墙或墙上开洞。（4）使用环境恶化，结构长期受到高温、振动、酸、碱、盐、杂散电流等不利因素作用， 引起结构构件的腐蚀和损伤等。为了解结构的安全性、适用性和耐久性是否满足要求，需要对结构进行检测、鉴定，对其可靠性做出正确的评价，然后进行维修或加固，以提高结构的安全性，延长其使用寿命。建筑结构的检测可分为在建工程的结构质量检测和已有建筑物结构性能检测两大类，这两类检测内容大致相同，只是已有建筑物结构性能检测可能面对的结构损伤与材料老化问题要多一些，现场检测遇到问题的难度要大一些。检测时可根据结构实际情况或工程特点确定重点内容，例如

4、钢筋混凝土结构应着重检测混凝土强度等级、钢筋配置、裂缝分布情况，砌体结构应着重检测砌筑质量、构造措施、裂缝走向。从有关部门对我国各类结构工程事故的调查结果来看（表1一1），脆性材料建造的结构如砌体结构（特别是砖墙、砖柱）较易发生倒塌事故，而混凝土结构和钢结构事故频率较低；屋架和悬臂结构多余约束比较少，局部破坏即可引起倾覆或倒塌事故。因此，对这三类结构尤其应引起结构检测时的重视。为统一建筑结构检测和检测结果的评价方法，提高检测结果的可比性，保证检测结果的可行性，国家建筑工程质量监督检验中心会同有关部门编制了建筑结构检测技术标准，该标准已于2002年12月通过专家审查，不久将颁布实施。我国已颁布的

5、检测标准或规程有钻芯法检测混凝土强度技术规程（CECS03 ： 88）、超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程（CECS02 ：88）、回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJT23一2001）、超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS 21： 2000）、后装拔出法检测混凝土技术规程（CECS 69 ： 94）、砌体工程现场检测技术标准（GB/T50315一2000）等，这为工程结构的检测提供了科学的依据。 结构鉴定的目的是根据检测结果，对结构进行验算、分析，找出薄弱环节，评价其安全性和耐久性，为工程改造或加固维修提供依据。在工程鉴定中可靠性是以某个等级指标（例如a、b、c、d、A、B、C、D；

6、一、二、三、四），来反映服役结构的可靠度水平。在民用建筑可靠性定中，根据结构功能的极限状态，分为两类鉴定：安全性鉴定和使用性鉴定。具体实施时是进行安全性鉴定，还是进行正常使用性鉴定，或是两者均需进行（即可靠性鉴定），应根据鉴定的目的和要求进行选择。结构安全性鉴定按构件、子单元、鉴定单元三层次，每一层次分为四个等级进行鉴定，在实际工程鉴定中，往往用结构计算软件分析构件的承载力，以便在构件这一层次上确定其相应的等级指标。但结构鉴定与设计时的主要差别在于，结构鉴定应根据结构实际受力状况和构件实际尺寸确定承载能力，结构承受荷载通过实地调查结果取值，构件截面采用扣除损伤后的有效面积，材料强度通过现场检测

7、确定；而结构设计时所用参数均为规范规定或设计所给定的设计值。我国已颁布的鉴定标准有民用建筑可靠性鉴定标准（GB 502921999）、工业厂房可靠性鉴定标准（GBJ14490）、危险房屋鉴定标准（JGJ 125一99）、建筑抗震鉴定标准（GB 50023一95）等。工程结构有多种原因可能导致结构的安全性、适用性或耐久性不能满足规定要求。当对结构构件可靠性鉴定评为C级或D级时，应对结构采取加固补强措施。加固设计时，应充分研究现存结构的受力特点，尽量保留和利用现存结构，避免不必要的拆除。加固设计与施工中，有几点必须注意：新、旧混凝土（或钢筋）连接必须可靠，施工时须严格按施工工序作业，其相应的各道工

8、序不能少（如混凝土表面的打毛、清洗）；加固施工时，应尽可能地减少楼面荷载，这样有利于发挥后加部分与原结构的协同作用；在加固设计时，需考虑后加部分应力的滞后性，对新增材料强度应作相应的折减（如轴压080，偏压、受弯09）。我国已颁布的加固规程有混凝土结构加固技术规程（CECS2590）、砖混结构房屋加固技术规程（CECS 78一96）钢结构加固技术规程（CECS 7796）、民用建筑修缮工程查勘与设计规程（JCJ11798）、民用房屋修缮工程施工规程（CJJT5393）、建筑抗震加固技术规程（JCJ 116一98）等，这些规程对于保证加固工程的质量起到重要作用。第2章 钢筋混凝土结构的检测对钢筋

9、混凝土结构的现场质量检测项目主要有混凝土强度、内部缺陷、构件尺寸偏差及外观质量、钢筋的配置等，必要时，可进行现场结构荷载试验。 由于混凝土是非均质性材料，各相物质随机交织在一起，形成复杂的内部结构，再加上混凝土通常是在工地进行配料、搅拌、成型、养护，每个环节稍有不慎就影响其质量，因此，对钢筋混凝土结构其首选的检测项目往往是混凝土的强度，其次是根据工程的质量情况来选择检测项目。譬如，当混凝土梁、板、柱、墙构件存在裂缝时，需检测裂缝的宽度和深度；有时，为进一步了解裂缝开展的原因，还需在裂缝附近区域检测其配筋情况；当混凝土中钢筋锈蚀较严重时，需检测钢筋的锈蚀程度，必要时，检测混凝土Cl的含量；总之，

10、检测项目需根据工程的实际情况进行确定。21混凝上强度检测结构混凝土强度的现场检测方法可分为非破损法和局部破损法。 非破损法是以某些物理量与混凝土立方体试块强度之间的相关关系为基本依据，在不损坏结构的前提下，测试混凝土的这些物理特性，并按其相关关系推算出混凝土的抗压强度。目前常用的非破损法测强技术有回弹法，超声法，超声回弹综合法。 局部破损法是在不影响结构承载力的前提下，从结构物上直接取样做试验或进行局部破损试验，根据试验结果确定混凝土抗压强度的方法，目前常用的方法有钻芯法、拔出法、剪压法。 211回弹法检测混凝上强度 回弹法是根据混凝土的回弹值、碳化深度与抗压强度之间的相关关系来推定其抗压强度

11、的一种非破损方法。所用的回弹仪在国内已有多个厂家生产（见附件7的附表7一1）。在建筑结构检测中常采用的为中型回弹仪，其冲击动能力2207J。回弹仪的构造及主要零件名称见图21。 1测试现场准备被测构件和测试部位应具有代表性，试样的抽样原则为：当推定单个构件的混凝土强度时，可根据混凝土质量的实际情况确定检测数量；当用抽样法推定整个结构或成批构件的混凝土强度时，随机抽样的数量不应少于同批同类构构件总数的30%，且构件数量不得少于10件。测点布置采用测区、侧面的概念。一个测区相当于一个试块，一个测面相当于混凝土试块的一个表面。在每个抽样构件上均匀布置测区，其测区数不应少于10个，对某一个方向尺寸小于

12、4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数不应少于5个。相邻测区的间距不宜大于2m，每个测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可侧面上，测区的面积宜控制在0.04m2以内。检测面应为原状混凝土面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉未碎屑，不能用清水清洗。 2回弹仪的操作与测读检测时，回弹仪的轴线应垂直于测试面，缓慢均匀施压，待弹击杆反弹后测读回弹值。每个测区弹击16点（当一个测区有两个测面时，则每一测面弹击8点）。测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的净距一般不小于20mm。测点距构件边缘或外露钢筋、预埋件

13、的距离不宜小于30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只允许弹击一次。3碳化深度值的测量回弹测试完毕后，用凿子或冲击钻在测区内凿或钻出直径约15mm，深度不小于6mm的孔洞。然后除净孔洞的粉末和碎屑，不得用水冲洗。将浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，再用碳化深度测量规或游标卡尺自混凝土表面至变色部分的垂直距离（未碳化的混凝土呈粉红色），该距离即为混凝土的炭化深度值。通常，测量不应少于3次，求出平均炭化深度dm，每次读数精确至0.5mm。4回弹值的数据处理分别剔除测区16个测点回弹值中的3个较大值和3个较小值，然后再按下式计算测区平均回弹值： Rm=(i)/10 式中 Rm测区

14、平均回弹值，精确至0.1 Ri第i个测点的回弹值除回弹仪水平方向检测外，其他非水平方向检测时应对测区平均回弹值进行角度修正；当测试面不是混凝土的浇注侧面时，应对测区平均回弹值进行浇注面修正；当测试时回弹仪既非呈水平方向，测区又非混凝土的浇注侧面时，应先对测区平均回弹值进行角度修正。然后再进行浇筑面修正。回弹值的修正见回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T2003一2001）的附录C和附录D。从笔者的工程检测经验来看，回弹法经过角度或浇筑面修正后，其测试误差有所增大，因此，检测混凝土强度时，应尽可能在构件的浇筑侧面进行检测。 5混凝土强度的计算 由测区平均回弹值Rm及平均碳化深度dm查回弹

15、法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T232001）的附录A，可得出各测区混凝土的抗压强度。 当按单个构件检测且测区数少于10个时，以该构件各测区强度中的最小值作为该构件的混凝土强度推定值；当按单个构件检测且测区数不少于10个时，以该构件各测区的强度平均值减去1.645倍标准差后的强度值作为该构件的混凝土强度推定值；当按批量检测时。以该批同类构件所有测区的强度平均值减去1.645倍标准差后的强度值，作为该批构件的混凝土强度推定值； 6回弹法适用条件 混凝土强度的检验与评定应按现行同家标准混凝土强度检验评定标准（GBJ10787）执行。当对结构混凝土强度有怀疑或评定不合格时，检测结果可作为处理

16、混凝土质量的一个依据。 回弹法不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件的检测，对测试前遭受冻结或表层湿润的混凝土，应待解冻或经风干后再进行测试。 对龄期超过1000d（天）的混凝土，用回弹法进行检测时，需钻取不少于6个芯样的混凝土抗压强度进行修正。修正系数是芯样（直径100mm）强度与芯样所对应测区的回弹强度之比，取各修正系数的平均值作为其回弹法修正系数。必须注意的是不可以将较长芯样沿长度方向截取为多个芯样来计算修正系数。 7回弹法的常见故障及排除方法现将回弹仪常见的故障、原因及检修方法列于表21，供操作人员参考212超声回弹综合法检测混凝上强度 超声回弹综合法是建立在超声波

17、传播速度和回弹值与混凝土抗压强度之间相关关系的基础上，以声速和回弹值综合反映混凝土抗压强度的一种非破损方法，其适用条件与回弹法法基本相同。超声测点布置在回弹测试的同一测区内，先进行回弹检测，后进行超声检测。对构件上每一测区的两个相对测试面各弹击8点，按回弹法的计算原则，算出各测区平均回弹值。超声测试时，每个测区在对角线上布置相对的3个测点，对测时，要求两换能器的中心置于一条轴线上。为保证混凝土与换能器（即探头）间有良好的耦合，应在混凝上面与换能器之间涂以黄油或浆糊作为耦合剂。取各测区3个声时值的平均值作为测区声时值tm（s），由构件的超声测试厚度即可求得测区声速v（km/s）： V=l/tm

18、式中，v测区声速值（km/s） L超声测距（mm）； tm测区平均声时值（s）。根据测区的回弹值与声速推算混凝土的强度。在没有专用的测强曲线时可用下式推算测区混凝土强度： fccu，i=0.0038（Vi）1.23（Ri）1.95（卵石） fccu，i=0.080 （Vi）1.72（Ri）1.57 (碎石) 式中fccu，i第i个测区混凝土强度换算值（MPa） Vi第i个测区的超声声速值（km/s）； Ri第i个测区修正后的回弹值。当按单个构件检测时，以该构件各测区强度中的最小值作为该构件的混凝土强度推定值；当按批量检测时，需计算两个强度指标，一个是该批构件所有测区的强度平均值减去1.645倍

19、标准差后的强度值，另一个是该批单个构件中最小的测区强度值的平均值（即该批所有构件的强度平均值）。取这二者中的较大值作为该批构件的混凝土强度推定值。213钻芯法检测混凝上强度钻芯法是使用专用钻机从结构上钻取芯样，并根据芯样的抗压强度推定结构混凝土强度的一种局部破损的检测方法。与非破损方法相比，钻芯法还可用来检测长龄期混凝土和遭受火灾、冻害及化学侵蚀等的混凝土。对混凝土强度等级低于C10的结构，不宜采用钻芯法检测。1钻芯机与芯样钻取钻芯机是钻芯法的基本设备。通常钻芯机由机架、驱动部分、减速部分、进钻部分及冷却和排渣系统五部分组成。图22为HZQ100型钻芯机的外形示意图。钻取芯样时宜采用内径100

20、mm或150mm的金刚石或人造金刚石薄壁钻头。由上钻芯法对结构有所损伤，钻芯的位置应选择在结构受力较小，没有主筋或预埋件的部位。为避开混凝土中钢筋，在钻芯位置先用磁感仪或雷达仪测出钢筋位置，画出标线。就梁、柱构件而言，由于构件端头一般为箍筋加密区，应尽可能避开在端头钻芯；对于矩形柱子，可选在柱长边一侧靠近柱中线位置钻取芯样，当同一柱中钻取多个芯样时，宜选各芯样在同一铅直线上取芯，避免各芯样在同一水平上取芯，而过多地减弱柱的截面积；对于框架梁的取芯，为便于钻芯操作进行，可选楼梯间的主梁进行抽芯检测，并在梁侧面靠近梁中和轴附近钻取芯样。在选定的钻芯点上将钻芯机就位、固定，接通水源并调整好冷却水流量

21、。接通电源，用进钻操作手柄调节钻头进钻速度。钻至预定深度后退出钻头，然后将钢凿插入钻孔缝隙中，用小锤敲击钢凿。芯样即可在根部折断，用夹钳或钢丝活套从钻孔中把芯样取出。用钻芯法对单个构件检测时，每个构件的钻芯数量不应少于3个；对于较小构件，钻芯数量可取2个。钻取的芯样直径一般不宜小于骨料最大粒径的3倍，在任何情况下不得小于骨料最大粒的2倍。 2芯样加工及技术要求从结构中取出的混凝土芯样往往是长短不齐的，应采用锯切机把芯样切成一定长度，一般试件的高度与直径之比应在12的范围内。芯样试件内不宜有钢筋，如不能满足此要求，每个试件内最多只允许含有二根直径小于10mm的钢筋，且钢筋应与芯样轴线基本垂直并不

22、得露出端面。锯切后的芯样，当不能满足平整度及垂直度要求时，应用磨平机磨平或硫磺胶泥等材料补平。3芯样抗压强度试验与计算芯样在做抗压强度试验时的状态与实际构件的使用状态接近。如结构工作条件比较干燥，芯样试件在抗压试验前应在室内自然干燥3d；如结构工作条件比较潮湿，芯样试件应在205的清水中浸泡2d，从水中取出后立即进行抗压试验。芯样试样的混凝土强度换算值，按下式计算： fccu=式中 fccu芯样试件混凝土强度换算值（MPa） F芯样试件抗压试验测得的最大压力（N）d芯样试件的平均直径（mm）不同高径比的芯样试件混凝土强度换算系数（表2-2）象 F= v= 单个构件或单个构件的局部区域，可取芯样

23、试件混凝土强度换算值中的最小值作为其代表值。（4）芯样孔的修补 钻孔取芯后，结构上留下的圆孔必须及时修补。通常采用微膨胀水泥细石混凝土填实，修补时应清除孔内污物，修补后应及时养护，并保证新填混凝土与原结构混凝土结合良好。一般来说，即使修补后结构的承载力仍有可能低于未钻孔时的承载力，因此，钻芯法不宜普遍使用，更不宜在一个受力区域内集中钻孔。建议将钻芯法与其他非破损方法结合使用，一方面利用非破损方法来减少钻芯的数量，另一方面又利用钻芯法来提高非破损方法的测试精度。214拔出法检测混凝上强度拔出法是一种局部破损的检测方法，其试验是把一个用金属制作的锚固件预埋人未硬化的混凝土浇筑构件内，或在已硬化的混

24、凝土构件上钻孔埋人一个锚固件，然后根据测试锚固件被拔出时的拉力，来推算混凝土的抗压强度。在浇注时预埋锚固件的方法叫预埋拔出法，混凝土硬化后再埋入锚固件的方法叫后装拔出法。在现场检测混凝土强度时，如果试块强度不足或对质量有怀疑，则只能采用后装拔出法。拔出法在美国、俄罗斯、加拿大、丹麦等国家已得到广泛应用。我国于1994年由中国工程建设标准协会公布了后装拔出法检测混凝土强度技术规程（CECS 69 ： 94）。 1后装拔出法的试验装置后装拔出法的试验装置是由钻孔机、磨槽机、锚固件及拔出仪等组成。钻孔机与磨槽机用以在混凝土上钻孔，并在孔内磨出凹槽，以便安装胀簧和胀杆。钻孔机可采用金刚石薄壁空心钻或冲

25、击电锤，并应带有控制垂直度及深度的装置和水冷却装置；磨槽机可采用电钻配以金刚石磨头、定位圆盘及水冷却装置组成。拔出试验的反力装置可采用圆环式或三点式两种，见图2-3，图2-4。 圆环式拔出试验装置的反力支承内径d3=55mm，锚固件的锚固深度h=25mm，钻孔直径d=18mm，圆环式适用于粗骨料最大粒径不大于40mm的混凝土。三点式反力支承内径d=120mm，锚固件的锚固深度h=35mm，钻孔直径d1=22mm，三点式适用于粗骨料最大粒径不大于60mm的混凝土。2后装拔出法的测点布置当按单个构件检测时，应在构件上均匀布置3个测点。如果3个拔出力中的最大值和最小值与中间值之差均小于中间值的15，

26、仅布置3个测点即可；当最大值或最小值与中间值之差大于中间值的15（包括两者均大于中间值的15）时，应在最小拔出力测点附近再加测2个点。当按批抽样检测时，抽检数量不应少于同批构件总数的30，且不少于10件，每个构件不应少于3个测点。测点应布置在构件受力较小的部位，且尽可能布置在构件混凝土成型的侧面。两测点的间距不应小于10倍锚固深度，测点距构件边缘不应小于4倍锚固深度，测点应避开表面缺陷及钢筋、预埋件，反力支承面应平整、清洁、干燥，对饰面层、浮浆等应清除。3试验步骤（i）钻孔：用钻孔机在测试点钻孔，孔的轴线应与混凝土表面垂直。（2）磨槽：用磨槽机在孔内磨出一环形沟槽，槽深约3645mm，四周槽深

27、应大致相同，并将孔清理干净。（3）安装拔出仪：在孔中插入胀簧，把胀杆打进胀簧的空腔中，使簧片扩张，簧片头嵌入沟槽。然后将拉杆一端旋入胀簧，另一端与拔出仪连接。（4）拉拔试验：调节反力支承高度，使拔出仪通过反力支承均匀地压紧混凝土表面。然后对拔出仪施加拔出力，施加的拔出力应均匀、连续（拔出力增长速度应控制在1kN/s）。与显示器读数不再增加时，说明混凝土已破坏，记录此极限拔出力读数后，回油卸载。4混凝土强度换算及推定 混凝土强度换算值按下式计算： fccuAF十B式中fccu混凝土强度换算值（MPa）； F拔出力（kN）； A、B测强公式回归系数。对于圆环式拔出仪（TYl型），推荐使用的测强曲线

28、是： fccu=1.59F一5.8按单个构件检测时其构件拔出力的计算如下，当构件3个拔出力中的最大他和最小值与中间值之差小于中间值的15，取最小值作为该构件拔出力计算值；当加测时，加测的2个拔出力值和最小拔出力值相加后取平均值，再与原先的拔出力中间值比较，取两者的小值作为该构件拔出力计算值。按批构件检测时，其批强度的评定与回弹法批推定相同。216混凝上强度检测工程实例某农贸市场的营业厅，共有钢筋混凝土柱28根，混凝土强度等级为C20。所有柱采用相同原材料、同一配合比在相同的施工工艺下于2日内浇筑完成。后发现28天混凝土标准养护试块的抗压强度未达到设计要求，决定采用回弹法检测其结构混凝土抗压强度

29、。该批构件龄期为2个月，自然养护。本批构件采用抽样检验，按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJT23一2001）的规定，用于抽样检测的结构或构件，随机抽样的数量不应少于同批同类构件总数的30，且构件数量不得少于10件。因此抽检的柱为10根，其测区布置见图29。测试时为水平方向弹击混凝土构件浇筑方向的侧面。Zl柱的回弹记录及各测区强度的计算见表24，单个构件混凝土强度推定汇总及批强度推定见表2522混凝上缺陷和裂缝的检测用于检测混凝土内部缺陷的方法有声脉冲法和射线法两大类，射线法是运X射线、Y射线透过混凝土，然后照相分析，这种方法穿透能力有限，在使用中需要解决人体防护的问题。在声脉冲法中有超

30、声波法和声发射法等，其中超声波法技术比较成熟，本节介绍超声波检测混凝土内部缺陷的基本方法。由于超声波传播速度的快慢与混凝土的密实程度有直接关系，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实，用超声波检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判断混凝土的缺陷。当有空洞或裂缝存在时便破坏了混凝土的整体性，声波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时偏长，其相应的声速降低。混凝上内部的缺陷除用超声波检测外，也可以用混凝土钻取直径为20mm50mm的芯

31、样后直接观察。由于大部分混凝土工程中的缺陷位置不能确定，不宜采用钻芯检测。所以一般都用超声波通过混凝土时，以超声声速、首波衰减和波形变化来判断混凝土中存在缺陷的性质、范围和位置。221超声波检测垂直浅裂缝（单面平测法）当混凝土出现裂缝时，裂缝空间充满空气，由于固体与气体界面对声波构成反射面，通过的声能很小，声波绕裂缝顶端通过（图2一10），以此可测出裂缝深度。先在混凝上的无缝处测定该混凝土平测时的声波速度。把发、收换能器放置于裂缝附近有代表性的、质量均匀的混凝土表面，以换能器边缘间距离l。为准，取l。=100mm、150mm、200mrn、250mm和300mm，改变两换能器之间的距离，分别测

32、读超声波穿过的时间t，。以距离l。为横坐标，时间t，为纵坐标，将数据点绘在坐标纸上（图2一11）。如被测处的混凝土质量均匀、无缺陷，则各点应大致在一条直线上。按图形计算出这条直线的斜率，即为超声波在该处混凝土中的传播速度。 按算出的传播速度和测得的传播时间可求出超声波传播的实际距离li=vti，+a（li略大于li，）将发、收换能器置于混凝土表面裂缝的两侧（图210）并以裂缝为轴线相对称，即换能器中心的连线垂直于裂缝的走向。取l，=100mm、150mm、200mm、250mm、300mm等。改变换能器之间的距离，在不同li，时测读超声波传播时间ti，并计算出超声波传播的实际距离li。 按下式

33、计算垂直裂缝深度： hi=1 式中hi垂直裂缝深度（mm） li一无缝平测换能器之间第i点的超声波实际传播距离（mm） ti一过缝平测时第i点的声时值（s） ti，无缝平测时第i点的声时值（s）按上式可计算出一系列h值。若计算的h值大于相应的li值时则舍去该数据取余下h值的平均值作为裂缝深度的判定值。如余下的h值少于2个时，需增加测试的次数。声波在混凝土中通过，会受到钢筋的干扰。当有钢筋穿过裂缝时，发、收换能器的布置应使换能器的连线离开钢筋轴线或与钢筋轴线成一定角度。若钢筋太密无法避开时则不能采用超声波法测量裂缝深度。这种方法适用于裂缝深度小于500mm的混凝土结构的检测。222超声波检测深裂

34、缝在大体积结构混凝土中，当裂缝深度在500mm以上，可采用钻孔放人径向振动式换能器进行检测。先在裂缝两侧对称地钻两个垂直于混凝土表面的检测孔，两孔口的连线应与裂缝走向垂直。孔径大小应能自由地放人换能器为宜。钻孔冲洗干净后再注满清水。将发、收径向振动式换能器分别置于两钻孔中，两换能器沿钻孔徐徐下落的过程中要使其与混凝土表面保持相同距离，用超声波波幅的衰减情况判断裂缝深度（图213）。换能器在孔中上下移动进行测量，当发现换能器达到某一深度，其波幅达到最大值，再向下测量，波幅变化不大时。换能器在孔中的深度即为裂缝的深度。为便于判断，可绘制孔深与波幅的曲线图（图2一14）。 若两换能器在两孔中以不等高

35、度进行交叉斜测，根据波幅发生突变的两次测试的交点，可判定顷斜裂缝未端的所在位置和深度。224检测混凝上内部的空洞和不密实区深埋在混凝土内部的单个小孔，对超声波声时和波幅的影响很小，无法测出来，而结构混凝土中的不密实区或孔洞是可以用超声波检测出来的。先在被测构件上划出网络。用对测法测出每一点的超声波声速vi、波幅Ai或接收频fi（图2一15）。若某测区某些测点的声速vi和波幅Ai明显偏低，则可认为这些测点区域的混凝土内部存在空洞或不密实。为了判断不密实区或孔洞在结构内部的具体位置，可在测区的两个相互平行的测试面上，分别画出交叉测试的两组测点位置。图216即为斜测法检测缺陷的位置和范围。 由于各测

36、点超声波的传播路线平行，测距相同，若混凝土内部不存在缺陷，则混凝土质量基本符合正态分布，所测得的声学参数也基本符合正态分布。若混凝土内部存在缺陷，则声学参数必然出现明显差异，运用数理统计原理，当某些声学参数超出了一定的置信范围。可以判定它为异常数据，异常数据测点在构件表面围成的区域可以看作为内部缺陷在表面上的投影。异常数据按以下方法判别：将各测点的声时值ti按由小至大顺序排列，tit2t3tn1tn，假定中间某个数据tn明显偏大，该数据及排列其后的所有数据均被视为可疑数据，将最小可疑数据及排列其前的所有数据进行统计分析，计算平均值mt和标准差st，则异常数据的临界值为： t0=mt+1st式中

37、1为异常值判定系数，可由正态分布函数表查出（表26）。把假定的最小可疑数据tn与临界值调X0进行比较，若tnt0则tn及排列其后的所有数据均确定为可疑数据；若tnt0，则对tn作为可疑数据的假定有误，应重新假定排列在tn之门的某个数据为可疑数据，按同样的方法重新判断。当采用波幅作为测量参数时，将各测点的波幅Ai，按由大至小顺序排列， A1A2AnAn+1，假定中间某个数据An明显偏小，该数据及排列其后的所有数据均视为可疑数据，将最大可疑数据及排列其前的所有数据进行统计分析，计算平均值mA和标准差SA，则异常数据的临界值为： A0=mA1SA把假定的最大可疑数据An与临界值A0进行比较，若AnA

38、0，则An及排列其后的所有数据均确定为可疑数据，若AnA0，应将排列在An之后的某个数据假定为可疑数据，按同样的方法重新判断。对于大体积混凝土内部的不密实区和孔洞检测，由于测试距离大，用对测法检测，其检测灵敏度低。为此，可每隔一定距离，钻孔放人径向振动式换能器，也可以采用钻孔放人径向振动式换能器检测和对测相结合的方式，检测大体积混凝土内部的不密实区或孔洞。为确认超声波检测缺陷的正确性，可在认为混凝土内部存在不密实区或孔洞的部位，钻孔取芯，直接观察和验证。225混凝上表面损伤层检测混凝土表面损伤的主要原因有火灾、冻害及化学腐蚀，这些伤害都是由表及里地进行，损伤程度外重内轻，损伤层混凝土的强度显著

39、降低，甚至完全丧失。损伤深度是结构鉴定加固的重要依据。混凝土损伤层简易的检测方法是凿开或钻芯观察，从颜色和强度的区别可判别损伤层的深度，如火伤混凝土呈粉红色。另外，也可用超声波检测。超声波在损伤混凝土中的波速小于在未损伤混凝土中的波速。检测时，将两个换能器置于损伤层表面，一个保持位置个动，另一个逐点移位（图2一17），每次移动距离不宜大于100mm，读取不同传播路径的声速值，绘制出“时一距”直角坐标图（图2一18），“时距”图为折线，其斜率分别为损伤层和未损伤层中的波速。折点的物理意义在于，完全沿损伤层的传播时间与穿透损伤层并沿未损伤混凝土传播的时间相等，解得损伤深度。 d= 式中d一损伤深度

40、； L0一“时一距”图折点对应的测距； V1损伤层混凝土中的波速； V2一未损伤层混凝土中的波速。当超声波检测损伤深度的可靠性不够理想时，应结合钻芯取样的方法进行检测。226超声波检测混凝土缺陷工程实例 某厂房框架柱，由于梁与柱交接处，横向、竖向钢筋交叉分布，排列十分密集，混凝土脱模后，发现部分粱、柱交接处存在蜂窝，凿开其中一个，发现柱头内部石子架空较严重，由此怀疑所有柱头的混凝土内部质量，经超声检测，有的柱头虽然表面存在蜂窝麻面，但内部不一定有空洞。可是个别柱子表面很光洁，内部却存在蜂窝架空。现以最典型的柱Z18为例，说明判定过程。 该柱的测距为510mm，测点布置如图之2一19所示，各测点

41、的声时和波幅值分别按大小顺序排列，见表27。先判别声时（t）的异常值。假设t15、t16t20为可疑值，则统计t1t15的平均值（mt）和标准差（St），并进行判别：n=15；mt1099；St=1,71；1=150。 t0=mt+1st=1099十171150=1125 t15t0说明t15为正常值，由于t16与t15接近，故再假设t17t20为可疑值，将t17、t16放进去统计和判断，结果是：n=17；mt=110.3； St=200；1=156 t0=mt+1st=1103156200=1139 t17t0则t17t20为异常值。再判别波幅（A）的异常值。假设A16A20为可疑值，将A1

42、A16进行统计和判断，结果如下：n=16；mA=363；SA=536；1=153 A0=363一153536=281 A16A。则A16一A20为异常值。图219中“”的测点为声时异常值，“”的测点为波幅异常值。该部位正好是大梁主钢筋穿过柱子，横竖钢筋密集的部位，将局部凿开检查，内部存在石子架空的蜂窝孔隙。23混凝上裂缝产生的原因及防治钢筋混凝土结构是多种不同材料经拌合、振捣、养护后而成形的。从微观看，混凝土是带裂缝工作的，重要的是如何避免可见裂缝，特别是不出现对结构的安全有影响的裂缝。引起裂缝的原因很多，但可归结成两大类：第一类，由外荷载引起的裂缝，也称为结构性裂缝、受力裂缝，其裂缝与菏载有

43、关，预示结构承载力可能不足或存在严重问题。第二类，由变形引起的裂缝，也称非结构性裂缝，如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等因素引起的变形，当此变形得不到满足，在结构构件内部产生自应力，当此自应力超过混凝土允许拉应力时，即会引起混凝土裂缝，裂缝一旦出现，变形得到满足或部分得到满足，应力就发生松弛。两类裂缝有明显的区别，危害程度也不尽相同，有时两类裂缝融合在一起。根据调查资料表明：两类裂缝中，变形引起的裂缝占主导，约占结构物总裂缝的80，其中包括变形与荷载共同作用，但以变形为主所引起的裂缝；属于荷载引起的裂缝约占20，其中包括变形与荷载共同作用，但以荷载为主所引起的裂缝。我国现行混凝土结构设计

44、规范（GH 50010一2002）规定对使用中允许出现裂缝的钢筋混凝土构件应验算裂缝宽度。计算所得的最大裂缝宽度对处在室内正常环境的一般构件：不应超过0、3mm，对处于年平均相对湿度小于60地区，其最大裂缝宽度不应超过04mm。对于屋架、托架、重级工作制的吊车梁以及露大或室内高湿度环境，其最大裂缝宽度不应超过02mm。限制裂缝宽度的理由有二个，一是过宽的裂缝会引起混凝土中钢筋的锈蚀，降低结构的耐久性，二是过宽的裂缝会损伤结构外观，引起使用者的不安。231混凝土裂缝的调查结构鉴定中对裂缝的调查，主要包括裂缝的宽度、深度、长度、走向、形态、分布特征、是否稳定等内容。测量裂缝宽度常用裂缝比对卡或读数

45、显微镜，裂缝比对卡上面印有粗细不等、标注着宽度值的平行线条（图2一20）；将其覆盖于裂缝上，可比较出裂缝的宽度。这种方法简便快速，适用于各种环境条件。读数显微镜是配有刻度和游标的光学透镜，从镜中看到的是放大的裂缝，通过调节游标读出裂缝宽度。 一般来说，沿裂缝长度其裂缝的宽度往往是不均匀的， 工程鉴定关注的是特定位置的最大裂缝宽度。限制裂缝宽度的主要目的，是防止侵蚀性介质渗人而导致钢筋锈蚀。因此，测量裂缝宽度的位置应在受力主筋附近；如测量梁的弯曲裂缝，应在粱受拉侧主筋高度处。裂缝深度检测可采用凿开法或超声波检测。采用凿开法检查前，先向缝中注入有色墨水，则易于辨认细小裂缝。超声波检测裂缝深度有三种方法，即平测法、斜测法和钻孔对测法。构件上出现裂缝后，首先应判定裂缝是否趋于稳定，裂缝是否有