结构非破损检测方法第1次课..ppt

1 结构试验技术 Structural Testing Technology 陈再现 副教授、博士 上课了！！！ 1 第六章 结构非破损检测方法 6.1 概 述 一、什么是结构非破损检测方法 二、结构非破损检测的目的和用途 三、结构非破损检测技术分类 四、本章主要内容 2 一、什么是结构非破损检测方法 在不影响结构或构件受力性能或使用功能的 前提下，直接在构件或结构上通过测定某些适当 的物理量，并通过这些物理量与材料强度等指标 的相关性，进而推定材料强度或评估其缺陷 3 （一）强度检测 1.施工控制不严、意外事故、预留试样不符合要求； 2.了解混凝土强度增长情况，为构件拆模，吊装，预 应力放张，施工阶段负荷对强度有要求时； 3.既有结构需要维护，改造，加固，拆除等方案决策 时，评估原有的混凝土强度； （1）使用不当：维护失常； （2）加层或功能改变局部技术改造 （3）使用期间发生意外 （4）施工未完（中止），继续施工 二、结构非破损检测的目的和用途 4 （二）内部缺陷检测 主要原因 （1）未振捣或模板露浆造成局部疏松，蜂窝，孔 洞等缺陷；（位置和范围） （2）施工中温度变形以及干燥收缩，检测裂缝的 走向和深度； （3）受环境侵蚀或灾害，产生由表至里的层状损 伤，检测厚度和范围； （4）结构正常使用期间，出现不明裂缝，需检测 裂缝开展深度； 二、结构非破损检测的目的和用途 5 三、结构非破损检测技术分类 强度 半破损法 钻芯法 拔出法 非破损法 回弹法 超声脉冲法 缺陷 超声脉冲法 雷达扫描法 红外热谱法 声发射法 6 四、本章主要内容 混凝土结构检测方法 回 弹 法 超 声 法 综 合 法 拔 出 法 取 芯 法 强度检测缺陷检测 超 声 法 7 四、本章主要内容 钢结构结构检测方法 表 面 硬 度 法 强度检测缺陷检测 超 声 法 8 四、本章主要内容 砌体结构检测方法 检测砌体抗压强度：扁顶法、原位轴压法 检测砌体工作应力、弹性模量：扁顶法 检测砌体抗剪强度：原位单剪法、原位单砖双剪法 检测砌筑砂浆强度：推出法、筒压法、砂浆片剪切 法、回弹法、点荷法和射钉法、贯入法。

9 6.2 混凝土结构的非破损检测技术 6.2.1 回弹法 一、回弹法（表面硬度法） 1.基本概念 采用一个标准质量的重物，在被激发的标准动力推动 下，撞击在材料的表面，用形成的凹痕大小或对重物 的回弹能量高低，来确定被测材料的强度 10 6.2 混凝土结构的非破损检测技术 6.2.1 回弹法 一、回弹法（表面硬度法） 2.回弹仪工作原理 采用弹簧驱动重锤，通过弹击杆，弹击混凝土表 面，并测出重锤反弹回来的距离，以回弹值（反弹距 离与冲击长度之比）作为与强度相关的指标，来推定 混凝土抗压强度 11 冲击所产生瞬时弹性变形使重锤弹回，当弹击到x位 置处所具有的势能： 冲击前，重锤初始势能： 能量消耗: 令 反映了重锤冲击过程中的能量损失 12 二、回弹仪基本构造 13 三、影响回弹仪检测性能的因素 （一）装配尺寸 1.拉簧自由长度 保证2.207J 2.冲击长度 14 三、影响回弹仪检测性能的因素 （二）零件质量 1.拉簧刚度 0.784N/mm 2.使用前应在洛氏硬度HRC为60士2的钢砧上，在室温 （20士5）度的条件下进行率定取连续弹击三次的稳 定回弹值进行平均，其值在80士2。

15 四、回弹仪操作 将弹击杆顶住混凝土的表面，轻压仪器，松开按钮， 弹击杆徐徐伸出 使仪器对混凝土表面均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹 击杆后即回弹，带动指针移动并停留在某一位置，即 为回弹值继续顶住混凝土表面并在读数和记录回弹 值后，逐渐对仪器减压，使弹击杆自仪器内伸出 16 五、测强曲线 目前均采用试验归纳法，建立混凝土强度与回 弹值关系曲线的测强曲线 ，即可以从R值 求得 值 基于平均回弹值（ ）和平均碳化深度（ ） 的测强曲线方程形式： 17 我国的回弹法测强相关曲线，根据曲线制定的 条件及使用范围分三类： 1.统一曲线 由全国由代表性的材料、成型、养护工艺配制 的混凝土试块，通过大量的破损与非破损试验 所建立的曲线适用于无地区曲线和专用曲线 时检测符合规定条件的构件或结构混凝土强度 测强曲线的平均相对误差 ，相对标准 差 18 2.地区曲线 由本地区常用的材料、成型、养护工艺配制的 混凝土试块，通过较多的破损与非破损试验所 建立的曲线适用于无专用曲线时检测符合规 定条件的构件或结构混凝土强度测强曲线的 平均相对误差 ，相对标准差 。

3.专用曲线 由与结构或构件混凝土相同的材料、成型、养 护工艺配制的混凝土试块，通过一定数量的破 损与非破损试验所建立的曲线适用于检测与 该结构或构件相同条件的混凝土强度测强曲 线的平均相对误差 ，相对标准差 19 六、检测技术 1、试样选择 单个检测：适用于单个结构或构件的检测； 批量检测：用于抽样推定的结构或构件，随机抽取的数量 不少于结构或构件总数的30%，且不少于10件 批量检测适用于相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、养护条件基本一致且 龄期相近的同类结构或构件 20 六、检测技术 2、测区布置 每个结构或构件至少取10个测区但对长度小于 4.5m，高度低于0.3m的结构或构件，其测区数量 可适当减少但不应少于5个 测区的大小以能容纳16个回弹测点为宜；测区大 小不宜大于0.04m2，一般取为4*4的网格，网格大 小50mm*50mm 相邻两测区的间距不宜>2m，相邻两测点的间距 一般不<2cm，测点距结构或构件边缘或外露钢筋 、铁件的距离一般不<3cm 21 六、检测技术 2、测区布置 测区优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面(与混凝 土浇筑方向相垂直的贴模板的一面)，如不能满足 这一要求时，可选在混凝土浇筑的表面或底面。

测区表面平整、干燥、清洁，在测区上均匀分布 测点，同一测点只允许弹击一次 对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定 22 六、检测技术 3、碳化深度测量 回弹值测量完毕后，应选不少于构件的30％测区数测 量碳化深度值取其平均值为该构件的碳化深度平均值 当碳化深度值极大值极小值之差大于2mm时，应在每 一测区测量碳化深度值 方法：用合适的工具在测区表面形成直径约为15mm的 孔洞，清除洞中的粉末和碎屑后(注意不能用液体冲洗孔 洞)立即用1％的酚酞酒精溶液滴在混凝土孔洞内壁的边缘 处，测量自测面表面至深部不变色边缘处与测面相垂直的 距离至少三次，该平均值即为该测区的碳化深度值，准确 至0.5mm 23 六、数据处理 计算测区平均回弹值时，应从每一测区的16个 回弹值中剔除其中3个最大值和3个最小值，取 余下的10个回弹值的平均值作为该测区的平均 回弹值 1、回弹值计算 24 六、数据处理 2、回弹值修正 由于回弹法测强曲线是根据回弹仪水平 方向测试混凝土试件侧面的试验数据计算得 出的，因此当测试这无法满足上述条件时需 对测得的回弹值进行修正 式中： —非水平方向检测和非混凝土浇筑面检测时测区的 平均回弹值； —非水平方向检测和非混凝土浇筑面检测时回弹值 修正值25 角度修正： 测试面修正： 见表3-1 见表3-2 26 表3-1 表3-2 27 六、数据处理 2、回弹值修正 先进行角度修正，然后再对修正后的 回弹值进行非混凝土浇筑侧面修正。

既非水平方向又非混凝土浇筑侧面？？ 28 六、数据处理 3、碳化深度修正 碳化深度的测定：用浓度1%的酚酞酒 精溶液及钢卡尺来测定碳化深度dm值 修正： (1)当dm=6mm，按6mm处理； 29 七、混凝土强度评定 1、由各测区的混凝土强度换算值可计算得出 结构或构件混凝土强度平均值，当测区数等于 或大于10时，还应计算标准差 30 2．结构或构件混凝土强度推定值应按下列公式确定： （1）当该结构或构件测区数少于10个时： （2）当该结构或构件的测区强度值中出现小于 10.0MPa时： （3）当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测 时，应按下列公式计算： 31 3、当出现下列情况时，应全部按单个构件检测： （1）换算强度平均值小于等于25MPa时： （2）换算强度平均值大于25MPa时： 32 回弹仪检测混凝土强度的影响因素较多，除了 仪器状态、操作技术和碳化深度之外，还和混 凝土构件浇筑方法、养护方法、外加剂成分等 都有关当上述条件和测强曲线的使用条件相 差较大时，需进行修正 33 34 35 6.2 混凝土结构的非破损检测技术 6.2.2 超声法 一、技术基础 1.原理 基于超声波在介质中传播，遇到不同介面将发生反 射、折射、绕射和衰减等现象，从而使传播的声时 、振幅、波形和频率等指标产生变化，通过对这些 参量的测定，可以了解材料的内部情况。

36 而混凝土强度与其弹性模量、密实度等密切相 关，因此混凝土强度与超声波在混凝土体内传 播速度存在相关关系这就是超声法检测混凝 土强度的基本原理 超声波在混凝土介质中传播速度，与砼的弹性 模量、材料密度有如下式关系： 37 2.超声波探测仪构造及操作方法 超声波仪：发射探头（换能器） 和接受探头（换能器），数据处 理系统 频率>20kHz超声波由高频电振 荡激励压电晶体发出，经耦合进 入混凝土，在混凝土中传播后为 接收换能器所接收，把机械振荡 转换成电讯号进行量测 38 3.超声波探测仪分类 非金属超声波仪 混凝土组成构造复杂，衰减大；要求频率低、功 率大 金属超声波仪 需要频率高，而功率不必太大，这样探测灵敏度 较高，精度较好 39 由于影响因素的复杂性和随机性，检测必须有 事先建立的的相关曲线 目前，采用如下几种函数类型 平抛物线型 指数函数型 幂函数型 二、测强曲线 40 三、检测技术 每个结构或构件至少取10个测区，测区面积为 200mm*200mm但对长度小于3m的，其测区 数量可适当减少，但不应少于3个。

批量抽样检测：抽样数应不少于同批构件的30％ ，且不少于4个，每个构件测区数不少于10个 相邻两测区的间距不宜>2m；测区宜避开钢筋密 集区和预埋铁件；测试面应清洁平整，无缺陷 41 三、检测技术 在每个测区内的相对测试面上，各布置三个超声 测点，且发射和接收换能器的轴线在同一轴线上 测试时，表面需采用凡士林或黄油作为耦合剂， 保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合 42 四、数据处理 1、声速计算 ； —超声测距(mm)； —测区声速值(km/s)； —测区平均声时值( ) 、 、 —分别为测区中三个测点的声时值 测试面修正： 为顶、底面时： 为侧面时： 43 四、数据处理 2、强度推定 由试验量测的经修正后的声速，按测强曲线 求得混凝土的强度换算值 混凝土超声测强的影响因素很多，除了仪器 性能和检测方式外，混凝土内部构造、石子品 种、粒径、水泥品种、含砂量，外加剂，养护 条件，龄期，所含钢筋的粗细等，均会对测试 结果产生影响所以，我国目前超声测强，只 作为与回弹法的综合使用 44 6.2 混凝土结构的非破损检测技术 6.2.3 超声回弹法 一、基本原理 混凝土强度换算值 同超声仪声速 和回弹仪回弹值 之间存在着正相关系， 混凝土的强度越高，相应的超声声速也越 高，回弹值也越高。

相关数学关系式为： 式中：a,b,c--为试验系数 内部 状态 表面 状态 45 二、操作仪器 46 三、检。