1、第五章结构混凝土强度检测1.回弹法检测混凝土强度2.超声法检测混凝土强度3.超声回弹法检测混凝土强度4.钻芯法检测混凝土强度5.拔出法检测混凝土强度6.雷达法检测混凝土强度7.冲击回波法检测混凝土强度8.红外成像法检测混凝土强度9.超声波CT法检测混凝土强度1.回弹法检测混凝土强度回弹法、超声回弹综合法是现场检测混凝土强度应用最广的无损检测方法。原理由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某种相关关系，而回弹仪的弹击锤以一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度（通过回弹仪读得回弹值）与混凝土表面硬度成一定的比例关系。因此以回弹值反映混凝土表面硬度，根据表面硬度则可推求混凝土的抗压强度。特点用回
2、弹法检测混凝土抗压强度，虽然检测精度不高，但是设备简单、操作方便、测试迅速，以及检测费用低廉，且不破坏混凝土的正常使用，故在现场直接测定中使用较多。影响回弹法准确度的因素较多，如操作方法、仪器性能、气候条件等。为此，必须掌握正确的操作方法，注意回弹仪的保养和校正。回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JG J/T23-2001）中规定：回弹法检测混凝土的龄期为7 d1 000 d，不适用于表层及内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件和特种成型工艺制作的混凝土的检测，这大大限制了回弹法的检测范围。另外，由于高强混凝土的强度基数较大，即使只有15%的相对误差，其绝对误差也会很大而使检测结果失去意
3、义。回弹仪的质量及其稳定性是保证回弹法检测精度的技术关键 回弹仪按回弹冲击能量大小分为重型、中型、轻型，混凝土抗压强度不大于C50，宜采用中型回弹仪，不小于C60时，宜采用重型回弹仪回弹法检测混凝土强度的影响因素回弹法检测混凝土强度的影响因素 采用回弹仪测定混凝土表面硬度以确定混凝土抗压强度是根据混凝土硬化后其表面硬度（主要是混凝土内沙浆部分的硬度）与抗压强度之间有一定的相关关系。通常，影响混凝土的抗压强度与回弹值的因素并不都是一致的，某些因素只对其中一项有影响，而对另一项不产生影响或影响甚微。弄清这些影响因素的作用及影响程度，对正确制订及选择测强曲线、提高测试精度是很重要的。我国回弹法研究成
4、果基本只适用普通混凝土（由水泥、普通碎（卵）石、砂和水配制的质量密度为19502500Kg/m3的混凝土）。1.原材料混凝土抗压强度大小主要取决于其中的水泥沙浆的强度、粗集料的强度及二者的粘结力。混凝土的表面硬度除主要与水泥沙浆强度有关外，一般和粗骨料与沙浆的粘结力以及混凝土内部性能关系并不明显。2.外加剂外加剂试验表明，可以不考虑非引气型外加剂对混凝土回弹测强的影响。3.成型方法成型方法试验表明，只要成型后的混凝土基本密实，手工插捣和机振对回弹测强无显著影响。但对一些采用离心法、真空法、压浆法、喷射法和混凝土表层经过各种物理、化学方法处理成型的混凝土，应慎重使用回弹法的统一测强曲线，必须经过
5、实验验证后方可使用。4.养护方法及湿度养护方法及湿度国内外一致认为湿度对回弹法测强有较大的影响。试验表明，湿度对于低强度混凝土影响国内外一致认为湿度对回弹法测强有较大的影响。试验表明，湿度对于低强度混凝土影响较大，随着强度的增长，湿度的影响逐渐减小，对于龄期较短的较高强度的混凝土的影响较大，随着强度的增长，湿度的影响逐渐减小，对于龄期较短的较高强度的混凝土的影响已不明显。已不明显。5.碳化及龄期碳化及龄期6.模板模板 7.泵送混凝土泵送混凝土非泵送混凝土中很少掺加外加剂或仅掺加非引气型外加剂，而泵送混凝土则掺加了加气型非泵送混凝土中很少掺加外加剂或仅掺加非引气型外加剂，而泵送混凝土则掺加了加气
6、型泵送剂、砂率增加、粗骨料粒径减小、塌落度明显增大。故有必要对回弹法检测泵送混凝泵送剂、砂率增加、粗骨料粒径减小、塌落度明显增大。故有必要对回弹法检测泵送混凝土抗压强度进行修正。土抗压强度进行修正。8.其它其它 混凝土分层泌水现象使一般构件底边石子较多，回弹读数偏高；表层泌水，水灰比略大，混凝土分层泌水现象使一般构件底边石子较多，回弹读数偏高；表层泌水，水灰比略大，面层疏松，回弹值偏低。面层疏松，回弹值偏低。钢筋对回弹值的影响视混凝土保护层厚度、钢筋直径极其密集程度而定。资料表明：当保钢筋对回弹值的影响视混凝土保护层厚度、钢筋直径极其密集程度而定。资料表明：当保护层厚度大于护层厚度大于20mm
7、，钢筋直径为，钢筋直径为4-6mm时，可以不考虑它的影响。时，可以不考虑它的影响。约束力约束力、大气温度、构件的曲率半径、厚度和刚度以及测试技术 检测方法检测前，应全面正确了解被测结构的情况，如混凝土设计参数、混凝土实际所用混合物材料、结构名称、结构形式等测区回弹值测区的选定采用抽检的方法，在0.2m*0.2m范围内测点均匀分布。所选测区相对平整和清洁，不存在蜂窝和麻面，也没有裂缝、裂纹、剥落、层裂等现象。按照利用回弹仪进行无损检测的规范，在每一个检测地区取16个回弹值。每一读数都精确到0.1，测点间距不小于20mm，测点距构件边缘不小于30mm。在检测时，回弹仪的轴线始终垂直于被检测的测点所
8、在面.碳化深度 回弹完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点数不应少于构件测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm 的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应除净，并不得用水擦洗，同时应采用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处。当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3 次，取其平均值。每次读数精确至0.5mm。强度计算强度计算回弹值计算回弹值计算从每一个测区所得的16个回弹
9、值中，剔除3个最大值和3个最小值后，将余下的10个回弹值取平均值，精确至0.1；回弹值修正回弹值修正对于回弹仪非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，回弹值按下式校正。Rm=Rm+Ra式中，Rm为非水平方向检测时测区的平均回弹值，精确至0.1；Ra为非水平方向检测时测区的平均回弹值的修正值，将回弹仪水平方向检测混凝土浇筑表面时得的回弹值，或相当于水平方向检测混凝土浇筑面时的回弹值，按下式修正：Rm=RmtRat，Rm=RmbRab.式中，Rmt，Rmb为水平方向（或相当于水平方向）检测混凝土浇筑表面、底面，测区的平均回弹值，精确至0.1；Rat，Rab为混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值碳化深度计算碳
10、化深度计算异常数据分析异常数据分析混凝土强度不是定值，它服从正态分布。混凝土强度无损检测属于多次测量的试验，可能会遇到个别误差不合理的可疑数据，应予以剔除。根据统计理论，绝对值越大的误差，出现的概率越小，当划定了超越概率或保证率时，其数据合理范围也相应确定。因此，可以选择一个“判定值”去和测量数据比较，超出判定值者则认为包含过失误差而应剔除。强度推定强度推定按批量检测，其混凝土强度推定值由下式计算：式中，Rm，mine为该批构件中最小的测区混凝土强度换算值的平均值（MPa），精确至0.1MPa。该批构件混凝土强度推定值取上述公式中（Rm或R2）较大值。对于按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度
11、标准差出现下列情况之一时，则该批构件应该全部按单个构件进行检测：当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时，S大于4.5MPa。当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa时，S大于5.5MPa。当按单个构件计算时以最小值为该构件的混凝土强度推定值：R=Rm，mine.2.超声法检测混凝土强度 依据 超声波检测混凝土的强度基本的依据是超声波传播速度与混凝土的弹性性质的密切关系。在实际检测中，超声声速通过混凝土弹性模量与其力学强度的内在联系，与混凝土抗压强度建立相关关系以推定混凝土的强度。超声测强以混凝土立方试块28天龄期抗压强度为基准，大体是把这种混凝土当做弹性体看待，而原材料品种规格、配合比、
12、施工工艺等影响着超声检测参数，所以采用预先校正方法建立超声测强的经验公式。国内采用统计方法建立专用曲线或数学表达式如下 BccuAvfBvccuAef和 两种非线性的数学表达式 2dE动力弹性模量 A、B、C经验系数 超声法的特点（1）检测过程无损于材料、结构的组织和使用性能；（2）直接在构筑物上检测试验并推定其实际的强度；（3）重复或复核检测方便，重复性良好；（4）超声法具有检测混凝土质地均匀性的功能，有利于测强测缺的结合，保证检测混凝土强度建立在无缺陷、均匀的基础上合理地评定混凝土的强度；（5）超声法采用单一声速参数推定混凝土强度。当有关影响因素控制不严时，精度不如多因素综合法，超声法仍有
13、其特殊的适应性。技术稳定性混凝土超声测强技术稳定性是一个综合性的技术指标。为了保证技术稳定性，除继续深入开展技术完善和评价方法的研究之外，就广泛研究证实和工程检测的经验，归纳起来有如下方面需加以控制：（1）理解超声仪器设备的工作原理，熟悉仪器设备的操作规程和使用方法；（2）正确掌握超声声速测量技术和精度误差的分析；（3）建立校正曲线务必精确，技术条件和状况尽可能与实际检测的接近；（4）从混凝土材质组分和组织构造上理解影响超声声速及测量的原因，并在实测中加以排除或作必要的修正；（5）研究和确定超声检测“坏值”（指混凝土缺陷的指标）区别处理方法，以保证在混凝土材质均匀基础上推定强度值。主要影响因素
14、主要影响因素1.横向尺寸效应 关于试件横向尺寸的影响，在测量声速时必须注意。通常，纵波速度是指在无限大介质中测得，随着试件横向尺寸减小，纵波速度可能向杆、板的声速或表面波速度转变，即声速比无限大介质中纵波声速要小。2.温度和湿度的影响 混凝土处于环境温度为530情况下，因温度升高引起的速度减小值不大；当环境温度在4060范围内，脉冲速度值约降低5%，这可能是由于混凝土内部的微裂缝增多所致。温度在0以下时，由于混凝土中的自由水结冰，使脉冲速度增加（自由水的v=1.45km/s，冰的v=3.50km/s）。混凝土的抗压强度随其含水率的增加而降低，而超声波传播速度v随孔隙被水填满而逐渐增高。饱水混凝
15、土的含水率增高4%，传播速度v相应增大6%。速度的变化特性取决于混凝土的结构，随着混凝土孔隙率的增大，干混凝土比空气中养护的混凝土具有更高的超声传播速度。水下养护混凝土的强度最大，其传播速度高达4.06km/s；而相同强度但暴露在空气里养护的混凝土的传播速度约4.10km/s。3.结构混凝土中钢筋的影响与修正4.粗骨料品种、粒径和含量的影响5.水灰比及水泥用量影响 混凝土的抗压强度取决于水灰比，随着w/c降低，混凝土的强度、密实度以及弹性性质则相应提高，超声脉冲在混凝土中的传播速度也相应增大 6.混凝土龄期和养护方法的影响 试验证明，在硬化早期或低强度时，混凝土的强度fcu的增长小于声速v的增
16、长。随着硬化进行，或对强度较高的混凝土，fcu/dv值迅速增大，即fcu值迅速增长大于v值的增长，甚至在强度达到一定值后，超声传播速度增长极慢长。7.混凝土缺陷与损伤对测强的影响 研究证明，荷载超过某一定范围对超声检测影响是存在的，一般认为构件受力超过3050%的极限破坏应力时，混凝土内部不同程度地产生损伤，超声声速将随受力增大而降低 建立超声测强曲线的方法建立超声测强曲线的方法 混凝土中的超声波传播的速度v与混凝土的抗压强度fcu之间有着良好的相关性，即混凝土的强度越高，相应的超声声速也越高。一般说来，以非线性的数学模型拟合其间的相关性更能反映关系的规律。混凝土强度与超声传播声速之间相关规律
17、是随着技术条件变化而异，即定量关系是受混凝土的组分及技术条件诸如水灰比、水泥用量、骨料粒径和用量、养护条件、含水率等因素影响而异的。因此，各类混凝土没有统一的fcu关系曲线，即尚不能根据超声声速检测混凝土强度，须以一定数量的相同技术条件的混凝土试件实行校正试验，预先建立fcu校正曲线，然后用超声声速推算混凝土的强度，这样推算的强度值才能达到比较满意的精度。1、校准曲线校准曲线是采用与本工程、工厂的构件混凝土相同的原材料、配合比和成型养护工艺配制的混凝土试块，对于技术管理健全、混凝土质量比较稳定的工程或工厂，也可以从生产过程中随机而又均匀地直接取料（混凝土拌合物）制作混凝土试块，通过一定数量的破
18、损与非破损试验所建立的曲线。它适用于检测与该主式块相同技术条件的混凝土制品的强度，测强精度高。2、地区性曲线地区性曲线是采用本公司、本地区常用的原材料、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所建立的曲线。它适用于无校准曲线时检测相同技术条件的本公司、本地区混凝土制品的强度，具有较高的测量精度。选用地区性曲线推算混凝土强度时，由于试验的组成、养护条件基本相同，所以，只考虑试验状态影响因素的修正系数。3、统一曲线统一曲线是采用统一规定的标准混凝土制作试块，在标准养护条件下，通过大量的破损与非破损试验所建立的曲线。它适用于无校准和地区曲线时检测符合规定作用条件的混凝土构件的强度，测量精
19、度稍低。选用统一曲线推算混凝土强度时，由于现场结构与标准条件（组成、养护条件和试验状态）的差异，需要建立影响因素的修正系数，以提高测量精度和曲线的适用性。试验设计与方法试验设计与方法为了建立fcu-v的相关曲线，并且有较宽的适用范围，要求试件强度和超声声速对应的检测值要有较大的变动范围，一般按不同原材料规格品种采用变化配合比、龄期和水灰比等方法制备一批混凝土试件，测定试件的平均声速，然后作抗压强度试验。试块的声速试验数据分析处理按下式计算试块的声速试验数据分析处理按下式计算 vi=l/tm10(km/s)计算精确度0.01(km/s)。式中l发、收换能器的测试距离，即试块的测试宽度（cm），计
20、算精度0.01m。tm测区（试块）的平均声时值（单位s=10-6S），计算精度0.1（s）。如果个别测点声时偏差超过试块声时平均值的5%时，则该试块应予以弃除。试块的极限抗压强度按下式计算：试块的极限抗压强度按下式计算：Fcu=F/AK(MPa)式中 F极限载荷（N）；A试块承压面积（mm2）；K试块尺寸换算系数（边长为150mm立方体的系数为1；边长为100mm立方体的系数为0.95；边长为200mm立方体的系数为1.05）。混凝土立方体试块抗压强度计算应精确至0.1MPa。以三个试块的算术平均值作为该组试块的抗压强度值。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差超过中间值的15%，则
21、把最大值及最小值一并弃除，取中间值作为该组试块的抗压强度；如两个测试值与中间值相差均超过15%，则此组试验结果无效。3.超声回弹法检测混凝土强度 优点优点 由于综合法采用多项物理参数，能较全面地反映构成混凝土强度的各种因素，并且还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素，因而它比单一物理量的无损检测方法（回弹法、超声法）具有更高的准确性和可靠性。例如例如:混凝土标养试件，对回弹法来讲，随着混凝土龄期的增长，混凝土表面硬化，加上混凝土表面结硬，使回弹值偏高，对潮湿混凝土表面硬度降低，回弹值显著偏低。对超声法来讲，情况却相反，随着龄期增长，混凝土内部逐渐趋于干燥，传播速度偏低，对潮湿混凝土传播速度
22、要比干燥混凝土要快。如果将两种单一方法结合后，混凝土龄期和湿度的影响可以相互抵消而不加考虑了。这样，综合法正是利用了两种对构件损伤最小，一个利用构件内部的物理指标，一个从表面硬度着手，起到由表至内多侧面综合反应混凝土抗压强度。另外，综合法和半破损法的钻芯法相比也有一定的优点，钻芯法由于要造成结构或构件局部结构破坏，不宜在一结构中大面积使用。这样“超声波脉冲速度回弹值”综合法成了混凝土强度无损检测技术的一个重要发展方法。4.钻芯法检测混凝土强度4.钻芯法检测混凝土强度1.结构或构件受力较小的部位；2.混凝土强度质量具有代表性的部位；3.便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
23、，并尽量避开其他钢筋；5.用钻芯法和非破损法综合测定强度时，应与非破损法取同一测区。4.钻芯法检测混凝土强度标准芯样试件 取芯质量符合要求且公称直径为100mm，高径比为1：1的混凝土圆柱体试件。芯样的钻取采用钻芯法检测结构混凝土强度前，宜具备下列资料：1 工程名称（或代号）及设计、施工、监理、建设单位名称；2 结构或构件种类、外形尺寸及数量；3 设计采用的混凝土强度等级；4 检测龄期，原材料（水泥品种、粗骨料粒径等）和抗压强度试验报告。5 结构或构件质量状况和施工中存在问题的记录；6 有关的结构设计图和施工图等。芯样应有结构或构件的下列部位钻取：1 结构或构件受力较小的部位；2 混凝土强度质
24、量具有代表性的部位；3 便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。芯样应进行标记。当所取芯样高度和质量不能满足要求时，则应重新钻取芯样。芯样的加工及技术要求芯样试件内不宜含有钢筋。如不能满足此项要求时，抗压试件应符合下列要求：1 标准芯样试件，每个试件内最多只允许有二根直径小于10mm的钢筋；2 公称直径小于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；3 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以上。切后的芯样应进行端面处理，宜采取在磨平机上磨平端面的处理方法。承受轴向压力芯样试件端面，也可采取下列处理方法：1 用环氧胶泥或聚合物
25、水泥砂浆补平；2 抗压强度低于40MPa的芯样试件，可采用水泥砂浆、水泥净浆或聚合物水泥砂浆补平，补平层厚度不宜大于5mm；也可采用硫磺胶泥补平，补平层厚度不宜大于1.5mm。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高径比(H/d)小于要求高径比的0.95或大于1.05时；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 芯样有裂缝或有其他较大缺陷。芯样试件的试验和抗压强度值的计算 芯样试件应在自然干燥状态下进行抗压试验。当结构工作条件比
26、较潮湿，需要确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在205的清水中浸泡4048h，从水中取出后立即进行试验。芯样试件的混凝土抗压强度可按下式计算：fcu,corFc/A (7.0.5)式中 fcu,cor芯样试件的混凝土抗压强度值（MPa）；Fc芯样试件的抗压试验测得的最大压力（N）；A 芯样试件抗压截面面积（mm2)5.后装拔出法检测混凝土强度 后装拔出法检测混凝土强度，系指在已硬化的混凝土表面钻孔、磨槽、嵌入锚固件并安装拔出仪进行拔出试验，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检测混凝土强度。被检测混凝土的强度不应低于10.0MPa。拔出试验装置 拔 出仪，钻孔 机，磨槽 机，锚 固件
