浅谈建筑工程混凝土结构的现场检测
摘要:建筑工程的现场检测,包括混凝土结构、砌体结构、钢结构、钢管混凝土结构、木结构现场检测等。文章主要通过对混凝土结构现场检测方法的总结、分析、评价,结合检测技术的现场应用,提出了对混凝土结构现场检测技术的展望。
关键词:建筑工程;混凝土结构;现场检测;表面裂缝;结构强度
中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)04-0161-02
混凝土结构现场检测主要是检测混凝土结构的强度、钢筋的位置和保护层厚度、混凝土裂缝及内部缺陷等。这些检测都是在施工现场对混凝土结构进行检测,为准确的评定混凝土的质量提供依据。下面就混凝土结构现场检测的几种主要方法和应用情况作简要阐述。帮助大家对混凝土结构现场检测有一个大致了解。
一、混凝土结构强度的现场检测
我国采用标准立方体抗压强度作为混凝土结构强度特征值。制作边长为150mm的立方体标准试件,在标准养护条件(温度20±3℃,相对湿度大于90%)下,养护至28天龄期,用标准试验方法测得的抗压强度值称为混凝土立方体抗压强度。但是由于标准试件中的混凝土与实际结构中的混凝土在质量、受力状况及各种条件上不可能完全一致,实际结构中的混凝土的质量状况就需要通过现场检测进行测定。
混凝土结构现场检测最主要的内容就是混凝土强度的检测,强度的检测方法主要包括回弹法、超声脉冲法、超声—回弹综合法、钻芯法、后装拔出法等。
1.回弹法技术规程——《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001)。回弹法检测混凝土结构在我国的应用最为广泛,这项检测技术已经有将近半个世纪的历史。目前我国应用回弹法检测混凝土抗压强度已达到较成熟的技术。
回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面,由仪器重锤回弹能量的变化,反映混凝土的弹性和塑性性质,测量混凝土的表面硬度推算抗压强度。
回弹法的主要优点是:仪器构造简单,操作方面,检测效率高,费用低廉。但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度等的影响,石子种类对其也有影响,要对回弹值进行不同的修正,对存在有质量疑问区域的混凝土,需用其它方法进行进一步检测。
2.超声脉冲法技术规程——《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21:2000)。超声脉冲法主要是作为查明混凝土缺陷的最常用的检测技术。混凝土缺陷非破损检测技术,大体可分为两大类:一类是机械波法,其中包括超声脉冲波、冲击脉冲波和超声发射等;另一类是穿透辐射法,其中包括x射线、y射线和中子流等。穿透辐射法因为穿透能力有限,以及操作中需解决人体防护等问题,在我国使用较少。目前最常用的是超声脉冲法。
3.超声—回弹综合法技术规程——《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005)。超声回弹综合法本质上就是超声脉冲法和回弹法两种检测方法的综合。超声回弹综合法检测混凝土强度,是目前我国使用较广的一种结构中混凝土强度非破损检测方法。从检测结果中加以修正,较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用,提高了测试精度。
4.钻芯法技术规程——《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03:2007)。钻芯法是一种半破损的现场检测方法,它是采用取芯机从被检测的混凝土结构上直接钻取圆柱型的混凝土芯样,根据芯样的抗压试验强度,推定混凝土的抗压结构的强度。
钻芯法应用范围广,混凝土抗压强度不大于80MPa都可以应用钻芯法检测技术。回弹法检测中统一测强曲线适用龄期为14～1000天的混凝土,而钻芯法对混凝土的龄期没有相应的限制。当钻芯法与回弹、超声、超声—回弹或后装拔出法等混凝土强度间接测试方法配合使用时,可用芯样抗压强度值对其他间接测试方法的结果进行修正。但是,由于所取芯样较大、较深,对构件断面削弱较大、影响构件一定的承载力,特别是较薄、较小构件上简直无法承受,所以使用范围受很大限制。
5.后装拔出法技术规程——《后装拨出法检测混凝土强度技术规程》(CECS 69:1994),后装拔出法试验也是一种半破损检测方法,它是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内,或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓,然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力,由被拔出时的锥台型混凝土块的投影面积确定混凝土的拔出强度,并由此推算出混凝土的抗压强度。
混凝土的抗拨力与抗压强度均属混凝土的力学特性,它们之间存在直接相对关系。因此,它们之间相关性很好,其相关系数r=0.980～0.986,用测定混凝土抗拨力来推算混凝土抗压强度,其相对误差为±8.5%,大大低于超声—回弹综合法的相对误差值。
二、混凝土结构中钢筋位置和保护层厚度检测
1.混凝土结构中钢筋的位置和保护层厚度检测技术规程——《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T152-2008),对已建混凝土结构作可靠性诊断和对新建混凝土结构施工质量鉴定时,都要求确定钢筋的位置和钢筋的保护层厚度;保护层厚度过小会因为混凝土碳化,钢筋锈蚀加快、脱钝,影响结构耐久性及使用年限。钢筋保护层厚度过大会造成钢筋有效高度不足,降低混凝土结构的承载力。
2.混凝土结构中钢筋锈蚀性状检测,混凝土若质量差、工作环境恶劣或其它原因使结构产生各种裂缝,就会造成钢筋的锈蚀。而钢筋锈蚀则会导致混凝土保护层胀裂、剥落,钢筋有效面积削弱等,直接影响结构的承载能力和使用寿命。对已建结构进行结构鉴定和可靠度诊断时,必须对钢筋锈蚀进行检测。
三、混凝土表面裂缝的检测
混凝土表面裂缝具有直观性,易于被人们发现,而不同的裂缝是由不同原因引起的。因而,裂缝的观察与测量有助于对结构的质量评判。
1.超声波检测用于非破损检测,就是以超声波为媒介,获得物体内部信息的一种方法,目前超声法己应用于医疗诊断、钢材探伤、鱼群探测等许多领域。在这些领域里,由于组成颗粒小密度大,密度分部也很均匀,所以声波能很好地传播,对其内部缺陷及其位置等都能准确地检测出来。掌握混凝土表面产生的裂缝深度,对耐久性诊断和研究修补加固对策有重要意义。测定裂缝深度,基本上都是将发射探头和接收探头,布置在混凝土同一面上的裂缝附近,但由于所选用的波形种类(纵波、横波及表面波)和声学参数(声速、频率、相位等)的不同,已有许多种具体方法。
2.冲击弹性波法一般把弹性体内传播的波总称为弹性波,用人工发射弹性波到弹性体内,探测弹性体内的状态,是广义的弹性波探测法。冲击弹性波法与超声波法的原理是一样的,但远比超声波测定的裂缝深度深,冲击弹性波法只能检测扩展方向与表面成直角,没有分支的单纯裂缝。
3.声发射检测法也是利用弹性波进行声学检测的具体检测方法检测裂缝,和其他方法最大的不同是只能检测正在发生的裂缝,不能检测已发生的旧裂缝,对正在发生的裂缝可检测裂缝发生的位置(声发射源定位),裂缝的大小,扩展情况和种类,以及裂缝的深度等。
4.摄影检测法主要用作调查混凝土表面的裂缝摄影法包括普通照相机、录象机、放射线、红外线摄影等进行检测。
5.传感仪器监测利用埋设在混凝土中的仪器进行裂缝监测,常规技术是利用卡尔逊式或弦式测缝计,其控制范围仅0.12～1,属点式检测,由于裂缝出现的空间随机性,因此往往漏检,为了及时无遗漏地监测裂缝,必须实施大范围的、连续、分布式监测,即所谓全分布监测。