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建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法評(píng)析展望
點(diǎn)擊次數(shù):1967 更新時(shí)間:2016-11-04

建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),按不同結(jié)構(gòu)、不同材料可分為:混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),本文試對(duì)其現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析和展望。
 
  1、混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法
 
  混凝土結(jié)構(gòu)宏觀性能試驗(yàn)方法是“試件試驗(yàn)”。這類方法以試件破壞時(shí)的實(shí)測(cè)值,作為判斷混凝土性能的依據(jù)較為直觀,稱為破損性實(shí)驗(yàn),由于試件中的混凝土與結(jié)構(gòu)中的混凝土質(zhì)量、受力狀況及各種條件不可能*一致,而且對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)也不太適用。
 
  20世紀(jì)30年代混凝土非破損檢測(cè)方法發(fā)展起來(lái)了,如回彈法、超聲脈沖法等在不破損混凝土的條件下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
 
  1.1回彈法
 
  回彈法是用回彈儀彈擊混凝土表面,由儀器重錘回彈能量的變化,反映混凝土的彈性和塑性性質(zhì),測(cè)量混凝土的表面硬度推算抗壓強(qiáng)度,是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中常用的一種非破損試驗(yàn)方法,我國(guó)已編制了規(guī)范。
 
  回彈法的主要優(yōu)點(diǎn)是:儀器構(gòu)造簡(jiǎn)單,方法易于掌握,檢測(cè)效率高,費(fèi)用低廉,影響因素較少,但還存在一定不足:回彈值受碳化深度、測(cè)試角度的影響,石子種類對(duì)其也有影響,要對(duì)回彈值進(jìn)行不同的修正,對(duì)存在有質(zhì)量疑問(wèn)區(qū)域的混凝土,需用其它方法進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。
 
  1.2超聲脈沖法
 
  用超聲脈沖法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度是測(cè)試超聲波在混凝土中的傳播參數(shù),找出混凝土抗壓強(qiáng)度與這些參數(shù)的關(guān)系,確定其抗壓強(qiáng)度。
 
  混凝土是各向異性的多相復(fù)合材料,內(nèi)部存在廣泛分布的砂漿與骨料的界面和各種缺陷,使超聲波在混凝土中的傳播要比在均勻介質(zhì)中復(fù)雜得多,產(chǎn)生反射、折射和散射現(xiàn)象,并出現(xiàn)較大衰減,因此超聲脈沖法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度雖然能夠檢測(cè)出混凝土內(nèi)部存在的問(wèn)題,但是對(duì)測(cè)試儀器、換能器與混凝土的強(qiáng)度和超聲傳播聲速間的定量關(guān)系受到混凝土的原材料性質(zhì)及配合比的影響;測(cè)試試件的溫度和含水率的影響等,只有綜合考慮各種因素和條件,建立高擬合度的專門曲線,使用時(shí)才能得到比較滿意的精度。
 
  1.3超聲回彈綜合法
 
  超聲回彈綜合法是建立在超聲傳播和回彈值與混凝土抗壓強(qiáng)度之間相互關(guān)系上,以聲速和回彈值來(lái)綜合反映混凝土抗壓強(qiáng)度的一種非破損檢測(cè)方法。
 
  超聲回彈綜合法在一定程度上克服了以單一指標(biāo)評(píng)定混凝土強(qiáng)度的不足,它把石子和測(cè)試面的影響,從檢測(cè)結(jié)果中加以修正,對(duì)于多指標(biāo)綜合,能較全面地反映與混凝土強(qiáng)度有關(guān)的各種要素的作用,提高了測(cè)試精度。
 
  1.4鉆芯法
 
  鉆芯法與前3種方法不同。它用取芯機(jī)從被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上直接鉆取圓柱型的混凝土芯樣,并根據(jù)芯樣的抗壓試驗(yàn)強(qiáng)度,推定混凝土的抗壓強(qiáng)度,是一種較為直觀可靠的檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法,由于需要從結(jié)構(gòu)上取樣,對(duì)原結(jié)構(gòu)有局部損傷,所以是一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的半破損試驗(yàn)方法。
 
  鉆芯法為許多國(guó)家所采用,俄羅斯、美國(guó)、英國(guó)、日本、法國(guó)等都制定了各自的標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)化組織也提出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)草案(ISO/DIS7034)。
 
  1.5拔出法
 
  拔出法試驗(yàn)也是一種半破損檢測(cè)方法,它是用一金屬錨固件預(yù)埋入未硬化的混凝土澆筑構(gòu)件內(nèi),或在已硬化的混凝土構(gòu)件上鉆孔埋入一膨脹螺栓,然后測(cè)試錨固件或膨脹螺栓被拔出時(shí)的拉力,由被拔出時(shí)的錐臺(tái)型混凝土塊的投影面積確定混凝土的拔出強(qiáng)度,并由此推算出混凝土的抗壓強(qiáng)度。
 
  拔出法在美國(guó)、加拿大、丹麥等國(guó)家已廣泛得到應(yīng)用,標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)曾提出關(guān)于測(cè)定硬化混凝土拔出強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)草案(ISO/DIS8046)。
 
  1.6超聲脈沖法
 
  超聲脈沖法是檢測(cè)混凝土內(nèi)部缺陷和操作應(yīng)用zui廣泛的方法,當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土中存在缺陷或損傷時(shí),超聲脈沖通過(guò)缺陷時(shí)會(huì)產(chǎn)生繞射,傳播的聲速要比相同種類材質(zhì)無(wú)缺陷混凝土的傳播聲速要小,聲時(shí)偏長(zhǎng);缺陷界面上產(chǎn)生反射,因而能量顯著衰減,波幅和頻率明顯降低,接收信號(hào)的波形平緩,甚至發(fā)生畸變,因此可判別混凝土的缺陷與損傷,這在工程驗(yàn)收、事故處理和已建建筑物可靠性鑒定工作中,可為結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和維修,提供可靠的判別依據(jù)。
 
  需要特別注意的是,有波形顯示的超聲檢測(cè)儀方可用于探傷,而無(wú)波形顯示的數(shù)字式聲速儀,只能提供聲時(shí)和聲速作為*的判別依據(jù),容易造成誤判。
 
  1.7混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋位置和鋼筋銹蝕檢測(cè)
 
  1.7.1鋼筋位置的檢測(cè)
 
  對(duì)已建混凝土結(jié)構(gòu)作可靠性診斷和對(duì)新建混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量鑒定時(shí),要求確定鋼筋位置、鋼筋情況,當(dāng)采用鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度時(shí),為所取部位避開鋼筋,也常作鋼筋位置檢測(cè)。常用的電磁感應(yīng)法檢測(cè),比較適用于配筋稀疏和混凝土保護(hù)層不太厚的情況,當(dāng)鋼筋位置在同一平面或在不同平面內(nèi)距離較大時(shí),測(cè)得的結(jié)果比較滿意。
 
  1.7.2鋼筋銹蝕的檢測(cè)
 
  混凝土若質(zhì)量差、工作環(huán)境惡劣或其它原因使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種裂縫,就會(huì)造成鋼筋的銹蝕。而鋼筋銹蝕則導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脹裂、剝落,鋼筋有效面積削弱等,直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命,而對(duì)已建結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定和可靠度診斷時(shí),必須對(duì)鋼筋銹蝕進(jìn)行檢測(cè)。
 
  用半電池法測(cè)量鋼筋表面與探頭之間的電位差,以判斷鋼筋銹蝕的可能性及銹蝕程度。
 
  2、砌體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法
 
  砌體結(jié)構(gòu)主要指磚砌體,砌體強(qiáng)度是由磚塊和砂漿強(qiáng)度或施工時(shí)制做的砌體試塊強(qiáng)度來(lái)決定的,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是直接從砌體結(jié)構(gòu)上截取試樣,進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)而砌體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)導(dǎo)致取樣存在較大難度,取樣時(shí)的擾動(dòng)又會(huì)對(duì)試樣產(chǎn)生較大損傷,從而影響試驗(yàn)結(jié)果。因此,砌體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)原位非破損或半破損試驗(yàn)方法理所當(dāng)然地受到重視,并廣泛開展研究和工程實(shí)際應(yīng)用。
 
  2.1砌體強(qiáng)度的間接測(cè)定法
 
  砌體強(qiáng)度與砂漿和磚塊強(qiáng)度有直接關(guān)系。由砂漿和磚塊強(qiáng)度等級(jí)可確定砌體的抗壓強(qiáng)度,間接測(cè)定法就是使用專門的儀器和專門的測(cè)試方法,測(cè)量砂漿和磚塊的某一項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)或與材料強(qiáng)度有關(guān)的某一項(xiàng)物理參數(shù),并由此間接測(cè)定砌體強(qiáng)度。
 
 ?。?)沖擊法。依據(jù)物體破碎時(shí)所消耗的功與破碎過(guò)程中新產(chǎn)生表面積成正比的基本原理、由事先建立的單位功表面積增量和抗壓強(qiáng)度之間的經(jīng)驗(yàn)公式,求得砂漿或磚塊試樣的強(qiáng)度。
 
 ?。?)回彈法。檢測(cè)磚塊和砂漿強(qiáng)度的基本原理與混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的回彈法相同,只是采用專門的砂漿回彈儀,因?yàn)榇u的表面硬度與強(qiáng)度有良好的相關(guān)性,所以,此法精度高,且簡(jiǎn)單、適用。
 
 ?。?)推出法。推出法又稱頂推法、剪法,具體稱單磚單剪法。即把一單磚的頂面、兩側(cè)面砂漿清除,只留底面,用特制的小千斤頂將其“頂出”,在極限狀態(tài)時(shí),測(cè)得磚與砂漿的粘接抗剪強(qiáng)度,并根據(jù)抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系,推出抗壓強(qiáng)度。
 
  此外尚有筒壓法、點(diǎn)荷法等通過(guò)測(cè)定砂漿的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定砌體強(qiáng)度的方法,都已進(jìn)行了大量的研究,取得了一定成果。
 
  2.2砌體強(qiáng)度直接測(cè)定法
 
 ?。?)抽樣檢測(cè)法。主要包括切割法與取芯法,切割法切割的試件寵大,搬運(yùn)過(guò)程中擾動(dòng)大,造成試驗(yàn)結(jié)果的離散性大,耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力,只限于龐大砌體工程質(zhì)量事故處理及對(duì)其它方法的校準(zhǔn)。取芯法是對(duì)芯樣作抗壓和抗剪試驗(yàn),對(duì)砌體擾動(dòng)也很大,其試驗(yàn)結(jié)果不太一致。
 
  (2)原位檢測(cè)法。主要包括扁頂法、原位軸壓法和原位剪切法。扁頂法是采用扁式液壓測(cè)力器裝入開挖的砌體灰縫中進(jìn)行砌體強(qiáng)度的原位檢測(cè)方法,它較好地克服了取樣法的不足,但設(shè)備復(fù)雜,允許的極限應(yīng)變較小,測(cè)定砌體的極限強(qiáng)度受到限制。原位軸壓法是對(duì)扁頂法的改進(jìn),其原理與其一致,測(cè)定砌體的極限抗壓強(qiáng)度,推算其標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度,缺點(diǎn)是設(shè)備較沉重,使用不便,原位剪切法是在墻體上直接測(cè)試砌體通縫的抗剪強(qiáng)度,由于對(duì)測(cè)試部位有限制,使其應(yīng)用有一定的局限性。
 
 ?。?)動(dòng)測(cè)綜合法。動(dòng)測(cè)綜合法是振動(dòng)反演理論在工程上的應(yīng)用。在脈動(dòng)、起振機(jī)共振、自由釋放或沖擊等激振方式的作用下,通過(guò)測(cè)量砌體結(jié)構(gòu)的頻率和振型等參數(shù),根據(jù)系統(tǒng)識(shí)別理論得到層間剛度,推算出各層砌體軸心抗壓強(qiáng)度,此法從房屋整體出發(fā),不僅能得到砌體的強(qiáng)度,鑒定房屋的質(zhì)量,便于對(duì)房屋進(jìn)行安全性評(píng)定,隨著檢測(cè)儀器技術(shù)的改進(jìn),算法的優(yōu)選,結(jié)果的精度不斷提高,很有發(fā)展前途。
 
 ?。?)微觀結(jié)構(gòu)法。聲、波、射線等在材料中傳播時(shí),會(huì)因材料的微觀結(jié)構(gòu)的判別而不同,由此可推斷出材料的強(qiáng)度。我國(guó)在砌體房屋檢測(cè)的方法有應(yīng)力波法和超聲波法。應(yīng)力波法測(cè)低強(qiáng)和高強(qiáng)砂漿砌體時(shí),精度不高,超聲波法由于影響因素較多,測(cè)試結(jié)果不理想,有待進(jìn)一步提高。
 
  3、鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法
 
  在我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)形式中,鋼結(jié)構(gòu)也是一種重要的結(jié)構(gòu)形式,對(duì)已建鋼結(jié)構(gòu)鑒定時(shí),檢查鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì),了解結(jié)構(gòu)鋼材的力學(xué)性能,的方法就是在結(jié)構(gòu)上截取試樣,由拉伸試驗(yàn)確定其強(qiáng)度,但會(huì)損傷結(jié)構(gòu),影響它的正常工作,因此,常用的方法有表面硬度法、超聲法等。
 
  3.1表面硬度法
 
  表面硬度法由布氏硬度儀測(cè)定,由硬度計(jì)端部的鋼珠受壓時(shí)在鋼材表面和硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣上的凹痕直徑,測(cè)得鋼材的強(qiáng)度,換算得到鋼材的強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度。此法在檢測(cè)中,由于儀器簡(jiǎn)單、使用方便、基本無(wú)損害而得到廣泛的應(yīng)用。
 
  3.2超聲法檢測(cè)鋼材和焊縫缺陷
 
  超聲法檢測(cè)鋼材,多采用脈沖反射法。超聲波脈沖發(fā)射進(jìn)入被測(cè)材料傳播,無(wú)缺陷時(shí),不出現(xiàn)缺陷反射波,反之產(chǎn)生部分反射,由于鋼材密度比混凝土大得多,為了能檢測(cè)到較小的缺陷,要求選用較高的超聲頻率,此法比磁粉探傷、射線探傷更有利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
 
  4、結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)展望
 
  結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)對(duì)工程質(zhì)量事故的檢測(cè)、處理方面,具有重大的應(yīng)用價(jià)值,從國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看,該項(xiàng)技術(shù)涉及到多個(gè)學(xué)科的應(yīng)用技術(shù),應(yīng)進(jìn)一步研究、完善,應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)努力、創(chuàng)新。
 
 ?。?)新參數(shù)、新性能指標(biāo)的測(cè)試。隨著材料科學(xué)的發(fā)展,許多新材料被工程所應(yīng)用,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn),一些新的參數(shù)和新的性能指標(biāo)能夠說(shuō)明新材料和新結(jié)構(gòu)的可靠性,需要不斷研究這些參數(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法,為工程實(shí)踐服務(wù),是當(dāng)前測(cè)試技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。
 
 ?。?)新思想的引入、對(duì)數(shù)學(xué)模型的創(chuàng)新和改善。在建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法的研究中,引入新思想,不僅要考慮宏觀力學(xué),還要考慮微觀力學(xué),深入全面地看問(wèn)題。已有的檢測(cè)方法中用到的經(jīng)驗(yàn)公式有一定的局限性、在新的數(shù)學(xué)模型建立時(shí),應(yīng)更加注意其邊界條件,擴(kuò)大使用范圍,提高擬合程度。
 
  (3)測(cè)量?jī)x器的改進(jìn)。隨著計(jì)算機(jī)的普及與發(fā)展,改進(jìn)測(cè)量?jī)x器成為必然,測(cè)量?jī)x小型化、智能化,使測(cè)試精度不斷提高,以保證現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的需要。
 
 ?。?)操作方法的改進(jìn)。結(jié)構(gòu)檢測(cè)儀器的操作方法要日趨簡(jiǎn)單化,使其更適合于大面積建筑工程質(zhì)量的檢測(cè)。

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