1、2011年3月第三章：混凝土结构的检测重点：1.混凝土结构的损坏机理 2.混凝土强度检测方法 3.混凝土耐久性的检测方法难点：混凝土结构的损坏机理2011年3月基本内容3-1 概述3-2 混凝土结构的外观及裂缝和变形检测3-3混凝土结构的损坏机理3-4混凝土强度的检测3-5混凝土耐久性的检测3.1 概述3.1.1 检测的作用和意义检测的基本概念：检测检查：测试：定性目测，了解结构的外观定量工具或仪器测量，了解结构的力学性能和几何特性2011年3月检测的作用：1.对采用新材料、新结构、新工艺等工程的检测，检验计算理论的正确性；2.对结构中重要的构件检测，保证结构安全；3.对建筑中存在质量问题的结
2、构进行检测，提出建议；4.对非人为因素造成结构损伤，通过检测对结构的安全性作出评价；5.对受自然侵蚀的建筑,了解材料性能变化以及材料老化以后结构的性能变化情况；6.对特别久远的建筑，进行可靠性鉴定。2011年3月3.1.2 检测的内容及分类检测内容按属性分类：第三章 混凝土结构的检测几何特征：结构尺寸、保护层厚度、裂缝宽度、物理特性：材料强度、构件的承载力、化学特性：钢筋锈蚀情况、混凝土碳化2011年3月检测类别按方法不同分类：非破损检测法：回弹法、超声波法、综合法。半破损检测法：取芯法、拉拔法。破损检测法：选取有代表性构件进行破坏性试验。2011年3月3.1.3 检测的原则 具体的检测内容及
3、检测要求要根据检测的原则来确定：1.“必须、够用”的原则。不能随意扩大或省略；2.针对性原则。每个具体工程制定检测计划；3.规范性原则。严格按规范执行（方法、设备、检测人员）；4.科学性原则。采取科学手段，实事求是。2011年3月3-2 混凝土结构的外观及裂缝和变形检测所有检测的基础。目的：正确度量结构尺寸，为结构验算提供第一手数据。2011年3月3.2.1 建筑结构的测绘测绘内容：1.柱网的轴线尺寸、2.主要受力构件的截面尺寸、3.各层建筑的标高。2011年3月测绘方法：利用钢尺。注意事项：重要隐蔽工程主要受力构件：凿出表面砼，测量钢筋的实际直径、数量、间距。基础：对地基承载力目测，测量基础
4、大小、埋置深度。2011年3月3.2.2 裂缝检测检测内容：1.裂缝出现的部位（分布）；2.裂缝的走向；3.裂缝的长度和宽度；4.绘制裂缝分布图。以构件为单位，逐面展开画图。2011年3月检测方法：裂缝宽度：用1020倍裂缝读数放大镜；裂缝宽度：用钢尺；裂缝深度：借用薄钢片插入裂缝测量。裂缝的动态测量石膏法：将10mm厚，5080mm宽的石膏饼粘贴在裂缝处。纸条法：在裂缝两侧粘贴纸条。2011年3月常见的具有危害性的裂缝类型：1.受力裂缝；2.温度裂缝；3.不均匀沉降裂缝。以上裂缝在结构检测中要特别注意！注意：粉刷层的龟裂引起的裂缝与结构裂缝的区别2011年3月3.2.3 结构变形检测结构变形
5、的类型：1.挠度：水平构件受力的变形；2.倾斜或侧移：竖向受力构件；3.不均匀沉降或建筑物倾斜：地基基础受力不均匀。2011年3月变形的检测方法：1.挠度：采用拉铁丝法或用水准仪测量。2.构件的倾斜：铅垂法。3.建筑物倾斜：根据相应观测规范测定。2011年3月检测实例：夹河沟泵站安全检测报告2011年3月2011年3月2011年3月2011年3月2011年3月2011年3月3-3 混凝土结构的损坏机理钢筋混凝土结构预应力混凝土结构素混凝土结构混凝土结构的种类机理：是指为实现某一特定功能，一定的系统结构中各要素的内在工作方式以及诸要素在一定环境条件下相互联系、相互作用的运行规则和原理。2011年
6、3月混凝土力学特征：混凝土的损坏形式：混凝土风化：所有混凝土和砖石表面都容易形成碳酸盐，这个过程叫做风化。碳化过程如图所示。混凝土结构侵蚀：氯离子渗透造成的钢筋锈蚀。钢筋锈蚀2011年3月2011年3月3.3.1 混凝土结构中钢筋的锈蚀机理钢筋锈蚀的涵义：混凝土中钢筋锈蚀的首要条件是钝化膜破坏，混凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱性钝化膜的破坏，加之有水分和氧气的侵入，就可能引起钢筋的锈蚀。2011年3月现实为防止钢筋锈蚀常规采取的措施：设置钢筋的保护层。钢筋混凝土结构实际受力状态的特点：钢筋混凝土结构是带裂缝工作；钢筋锈蚀的条件如下：2011年3月 构件处于干燥环境条件下（相对湿
7、度40），钢筋不会锈蚀。当构件处于潮湿环境条件时，钢筋才会锈蚀。钢筋锈蚀过程：水氧气侵入氢氧化铁铁锈铁锈体积膨胀保护层剥离2011年3月钢筋锈蚀的危害性：1.混凝土开裂、剥落；2.降低钢筋与混凝土的粘结力；3.钢筋截面积的减小，构件承载力降低；4.降低了结构安全度。2011年3月3.3.2 混凝土的碳化机理碳化基本概念：混凝土的碳化是指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳或其它酸性气体发生化学反应的过程。Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O CaOySiO2ZH2O+nCO2xCaCO3+ySiO2nH2O+H2O 2011年3月混凝土的碳化过程：1.化学反应过程。2.二氧化碳等在混
8、凝土中的扩散速度。3.氢氧化钙的扩散。影响混凝土碳化的主要因素：1.含水量；2.混凝土周围介质的相对湿度。2011年3月混凝土碳化的危害性：一般情况下混凝土呈碱性，在钢筋表面形成碱性薄膜，保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀，起到了“钝化”保护作用碳化的实质是混凝土的中性化，使混凝土的碱性降低，钝化膜破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发生锈蚀。2011年3月混凝土碳化产生的客观条件：1.相对湿度接近100时，不能碳化；2.相对湿度介于5060时，碳化最快；3.相对湿度小于25时，不能碳化。2011年3月 混凝土碳化深度的确定：式中：K碳化速度系数 t碳化时间影响混凝土碳化速度系数大小的因素
9、：水泥品种、水泥用量、水灰比、振捣情况、养护方法、外加剂、掺合料等。当水泥用量较大、水泥等级越高、水泥为普通硅酸盐水泥时，K就越小！tKd 2011年3月3.3.3 混凝土的氯离子侵蚀机理氯离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀，对结构的危害是多方面的，但最终表现为钢筋的锈蚀。氯离子对混凝土的侵蚀表现为两方面：1.是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的，即外掺型。海水是氯离子的主要来源，北方寒冷地区冬季道路、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中，还有一些化工企业。2011年3月2.是氯离子在混凝土施工过程中作为外加剂掺入的，即内掺型。氯盐作为早强剂使用，是氯离子的主要来源，目前已造成建筑的
10、锈蚀裂缝。2011年3月3.3.4 混凝土裂缝对钢筋锈蚀的影响主要表现为：混凝土裂缝为水及其他有害物质进入混凝土提供便利条件。钢筋锈蚀的条件：内部条件钝化膜破坏；外部条件必须有水；2011年3月3.3.5 混凝土的冻融破坏机理定义：系指在水饱和或潮湿状态下，由于温度正负变化，建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水结冰膨胀，溶解松弛，产生疲劳应力，造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。2011年3月混凝土冻融破坏的破坏特征：1.水泥石的崩裂；2.部分砂浆呈粉状剥落，粗骨料外露；3.构件端部及接头部位产生线状裂缝或“崩胀”。2011年3月北方地区采用撒盐除冰，由于盐类与冻融循环的共同作用引起的盐冻破坏是冻
11、融循环破坏的一种特殊形式。盐冻破坏是静水压及盐溶液的渗透压和结晶压共同作用的结果，因此，盐冻破坏要比单纯的冻融破坏严酷得多。盐冻破坏区别于其他破坏形式的主要特征是：2011年3月表面分层剥落，骨料暴露，但剥落层下面的混凝土完好；破坏速度快，对未采用防盐冻措施而使除冰盐者，少则一冬，多则几冬，即可产生严重盐冻破坏；在没有干扰的剥蚀表面或裂缝中可见到白色盐结晶体；2011年3月防止混凝土冻融破坏的主要措施：严格混凝土制作配合比，降低混凝土的水灰比。严寒地区，水灰比小于0.5，水泥最小用量为300kg/m3 。2011年3月2.3.6 混凝土的碱-骨料反应定义：碱骨料反应指水泥中的碱和骨料中的活性硅
12、发生反应，生成碱硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂。这是世界性的难题！第二章 混凝土结构的检测2011年3月破坏特征：1.表面混凝土产生杂乱无章的网状裂缝，或者在骨料颗粒周围出现反应环；2.在破坏试样里可以鉴定出碱-硅酸盐凝胶的存在；3.在裂缝或空隙中，可以发现碱-硅酸盐凝胶失水硬化而成的白色粉末。2011年3月碱-骨料反应发生的条件：1.是混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高；2.是骨料中有相当数量的活性成分；3.是潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应。当水泥中的Na2O含量0.6时，就会与活性骨料发生碱-骨料反应而膨胀。2011年3月影响碱-骨料反应的因素：1.活性二
13、氧化硅的活性；2.活性二氧化硅的含量；3.活性材料的粒径；4.碱的可获量；5.可利用的水量。2011年3月防止混凝土中碱-骨料反应采取的措施：1.控制水泥中的含碱量，采用低碱水泥。水泥中碱含量0.6%作为预防碱骨料反应的安全界限；2.采用火山灰水泥或粉煤灰水泥，可以降低孔隙液中的pH值；3.采用低水灰比混凝土，提高混凝土的密实度，防止水的渗入。2011年3月注意：由于碱骨料反应很慢，需很长时间才能出现破坏，因此在建筑结构设计中对高碱水泥以及活性骨料的使用要慎重！2-4 混凝土强度的检测混凝土强度的定义：也称混凝土的立方体抗压强度标准值，用fcu.k表示。系指按照标准方法制作养护的边长为150m
14、m的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。混凝土的强度是决定和评定混凝土结构和构件性能的关键因素和关键参数。混凝土轴心抗压强度标准值：fck=0.66 fcu.k 混凝土轴心抗拉强度标准值：3/2,)(225.0kcutkff 已有建筑物混凝土抗压强度的常用测试方法：非破损检测法：表面硬度法（回弹法、印痕法），声学法（共振法、超声脉冲法），综合法。半破损检测法：取芯法、小圆柱劈裂法、压入法和拔出法。3.4.1 回弹法测定混凝土的强度3.4.1.1 概述 回弹仪于1948年由瑞士工程师施密特发明。回弹法测定混凝土强度属非破损检测方法。技术指导文件：回弹法检测混凝
15、土抗压强度技术规程（JGJ/T23-2001)3.4.1.2 回弹法的原理 回弹法是根据混凝土表面硬度与抗压强度之间存在着一定的相关性而发展起来的一种混凝土强度测试方法。重锤弹击混凝土表面：硬度高 弹击后变形小 回弹值大硬度小 弹击后变形大 回弹值小3.4.1.3 回弹仪回弹仪的分类：按冲击动能的大小分：重型、中型、轻型、特轻型四种。常用型号：一般采用中型，型号HT225，冲击动能2.21J。3.4.1.4 测强曲线 定义：是指通过一系列的大量试验建立的回弹值与混凝土强度之间的关系曲线。曲线的分类：按照制定曲线的条件和使用范围分类：1.统一曲线：是由全国有代表性的材料、成型、养护工艺配制的混凝
16、土试块，通过大量的破损和非破损试验所建立的曲线。适用条件：无地区曲线或专用曲线时检测符合规定条件的混凝土构件强度。检测精度：平均相对误差15.0 相对标 准 差 er18.02.地区曲线：是由本地区常用的材料、成型、养护工艺配制的混凝土试块，通过较多的破损和非破损试验所建立的曲线。适用条件：无专用曲线时检测符合规定条件的混凝土构件强度。检测精度：平均相对误差14.0 相对标 准 差 er17.03.专用曲线：是由与被检测构件相同的材料、成型、养护工艺配制的混凝土试块，通过一定数量的破损和非破损试验所建立的曲线。适用条件：检测与该构件相同条件的混凝土构件强度。检测精度：平均相对误差12.0 相对
17、标 准 差 er14.03.4.1.5 回弹法的适用范围 由于受测强曲线的代表性限制，规程规定：回弹法只适用于龄期141000d范围内自然养护、评定强度在1050MPa的普通混凝土；不适用于内部有缺陷或遭化学腐蚀、火灾、冰冻的混凝土和其他品种混凝土。3.4.1.6 回弹法检测混凝土强度的步骤1.测区的布置4.数据处理及回弹值的修正2.回弹值的测定3.混凝土碳化深度的测定1.测区的布置要求（重点）测区的定义：是指每一个构件，例如一根梁一根柱的测试区域，每个测区相当于该试样同条件混凝土的一个试块。规程规定：1）取一个构件作为评定混凝土强度的最小单元，每个构件测区数不小于10个，对长度小于4.5m且
18、高度低于0.3m的构件，可适当减少，但不得小于5个，并尽可能均匀布置；2）测区最好布置在试样的两个对称的测试面，如不能满足也可选择在一个测面上；3）测区应优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面；4）测区必须避开位于混凝土保护层附近设置的钢筋或预埋铁件；5）测区表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、粉刷层、浮浆、油垢、蜂窝麻面等，见附图；6）必要时用砂轮清洗疏松层和杂物，且不应留有残余粉末；7）测试的构件必须具有一定刚度和稳定性，对于体积小、刚度差以及测试部位厚度小于100mm的构件，应设置临时支撑加以固定；8）测区应标有清晰地编号，并在记录纸上描述测区的布置示意图。不同类型构件的测区布置实例：a
19、、带悬臂的梁（挑梁根部应有测区）b、异型柱c、牛腿柱d、剪力墙或混凝土墙板e、杯形基础f、筒体（电梯井，简体结构，混凝土筒仓）2.回弹值的测定 1）测试时，回弹仪应始终与测试面垂直，并不得打在气孔和外露石上；2）每个测区的两个侧面用回弹仪各弹击8点，共16个测点（如只有一个侧面，也需回弹16点），同一回弹点只允许弹击1次，每一测点的回弹值读数精确到1；3）回弹宜在侧面范围内均匀分布，点与点间距不得小于20mm，回弹点距构件边缘或外露钢筋、铁件的距离不得小于30mm。3.混凝土碳化深度的测定 1）用电锤或其他工具在混凝土中敲击形成深约15mm的缺口（不应小于碳化深度）；2）清除缺口中的粉末和碎屑
20、后（不能用液体冲洗），立即用1%的酚酞酒精溶液滴在缺口内壁的边缘处；3）用钢尺测量不变色的深度若干次，读数精确到0.5mm，取平均值；4）测定位置不少于构件的30%测区数，在有代表性的位置上测量。见附图。碳化分界碳化分界线线4.数据处理及回弹值的修正 1）将每一个测区的16个回弹值中去除3个最大值和3个最小值，取剩下数据的平均值作为该测区的回弹平均值Rm；10101iimRR式中 测区平均回弹值，精确至0.1；第i个测点的回弹值。mRiR2）测试角度修正。指回弹仪轴线与水平方向的角度所测得的回弹值修正，换算公式：式中 Rm 回弹仪实际角测得平均值，计算至0.1；R 按表查出的不同角的修正值RR
21、Rmm 3）当回弹仪水平方向测试混凝土浇筑表面和底面时，应将测得的数据分别计算出测区平均回弹值，再换算为测试混凝土浇注侧面的测区平均回弹值。tatmmRRRbabmmRRR式中：、水平方向检测混凝土浇筑表面、底面时，测区的平均回弹值，精确至0.1；tmRbmR 注意：测试时回弹仪处于非水平状态，同时测试面又非混凝土浇筑方向的侧面，则应对测得的回弹值先进行角度修正，然后对角度修正后的值再进行顶面或底面修正。结构或构件第i个测区混凝土强度换算值，可按修正所求得的测区平均回弹值(Rm)及平均碳化深度值(dm)，查阅地区测强曲线或专用测强曲线，即可得该测区的混凝土强度换算值 。ccuf 结构或构件的混凝土强度推定值()应按下列公式确定：1.当该结构或构件测区数少于10个时：ecuf,ccuecuffmin,式中 构件中最小的测区混凝土强度换算值。min,cucf 2 当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0MPa时：10.0 MPaecuf,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：ccuccuffecuSmf645.1,第二章 混凝土结构的检测第二章 混凝土结构的检测
