谈混凝土非破损检测方法

摘 要:提出混凝土非破损检测的定义和分类,对各种混凝土非破损检测方法作出评价。

关键词:混凝土;非破损检测;方法;评价

1 非破损检测方法的定义和分类

在不破坏混凝土结构和使用性能的情况下,利用动能、光、声、电、热、磁和射线等方法,测定有关混凝土性能方面的物理量,推定混凝土强度、缺陷等的测试方法,统称为混凝土。

非破损检测方法、钻芯法、拔出法、贯入阻力法等测试时会造成混凝土的局部损伤,但对混凝土结构的整体性能没有影响,或影响很小,所以也归入非破损检测方法范畴。

混凝土非破损检测方法可分为两大类:①混凝土强度检测方法;②混凝土内部缺陷等强度以外的检测方法。强度检测可分为非破损检测和局部破损检测。前者以回弹法、超声

法等为主,后者主要是钻芯法、拔出法、贯入阻力法等。除此以外,还有综合法,如超声2回弹法、回弹2钻芯法等。强度以外的非破损检测方法,主要有超声法、声发射法、电磁波法(雷达法)、电磁感应法、射线法、红外线法、电位法等。

2 试验方法的选择

试验方法的选择是由多种综合因素决定的。例如,检测方法的可靠性、适用性、方便性、检测费用等因素。尽管可选择的非破损检测方法有很多种,但是,还没有一种方法可以在任何情况下都能提供可靠的试验数据,必须采用两种以上方法综合检测,建立校准关系,提高检测数据的可信度。试验结果的精确度,主要取决于校准关系的可靠性。例如,回弹2取芯综合法,芯样与相对应的回弹测区的强度修正关系尤为重要。

3 非破损检测部位和测点数量

3.1 测点数量

测点数量的合理选择和确定主要从保证检测指标的精确度、试件的尺寸和数量以及试验费用等因素综合考虑。一个标准取芯试验相对比的各种试验方法的相对试验数量如表1所示。

英国学者J•H•邦奇研究认为,对于标准取芯试验来说,95 %可信度限值误差为±(12/n1/2) n 为结构等位置上的取芯数量。因此如果采用取芯法试验直接给定强度指标或作为其他检测方法的标准试验时,就必须采取足够的取芯数量来保证总的检测精度。因此,对各种非破损检测方法,各国规程都明确规定了最少测点数量。

3.2 检测部位的选择

对于非破损检测部位,应尽量避开构件顶部的弱区混凝土。梁、柱、墙的试验,应接近它的中部,楼板试验必须在板底进行。如果一定要在板表面进行时,要除掉表层混凝土(50mm厚)。这主要考虑现场构件混凝土的变异性。4种不同构件典型相对强度变异性如图1所示。1996年2月上海某28层写字楼进行梁、柱、剪力墙混凝土强度检测,检测结果发现,剪力墙019m高度和215m高度(层高310m)的芯样试验强度相差30%左右。这充分说明检测部位选择的重要性。

4 对混凝土非破损检测方法的评价

4.1 非破损检测和破坏试验方法的关系

所有非破损检测方法是通过破坏试验或局部破坏试验来验证,并由破坏试验方法取得大量数据来确定相关关系的。这两种试验方法的关系是相互补充的,两种方法都有各自的优点和不足,不能相互代替。例如:采用破损试验方法确定混凝土强度,各国均采用从所浇筑混凝土中取样,制成标准试块,进行破坏试验来确定。但由于浇筑条件和养护条件的不同,试块的强度与现场实际结构混凝土强度存在很大差异。因此,我国在制定《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03 :88 的编制说明中,对结构中的混凝土强度和标准试块强度的关系作了这样的说明:根据国内外的试验结果,由于受施工、养护等条件的影响,结构中的混凝土强度一般仅为标准试块强度的75 %～85 %。对旧建筑物用非破损方法检测所得强度只是结构混凝土的推定强度值,并不是以强度等级来表达的。必须指出所谓强度推定值是指相应于强度核算值总体分布中保证率不低于95 %的强度值,强度推定值是根据非破损方法检测参数与破坏试验方法所得强度的相关关系换算而得的相当于标准立方试块的强度值,所以强度推定值与强度等级存在着一定差别。

还必须指出《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJPT23292中规定以最小值为推定强度值,问题是以最小值为推定值的保证率能否达到95%。根据冶金部十七冶建研1986～1994 年工程实测325个构件的统计资料,以最小值为推定强度的保证率如图2所示(包括陕西省建科院417个试件的统计资料),达到95%保证率的仅占30%～40%,因此可以认为以最小值作为推定强度的保证率随机性大,波动幅度大(80%～99%),基本上达不到95%。由图2可以看出达到85%保证率的也只占90%左右,达到90%保证率的也只有70%左右。这里特别指出,商品混凝土给我们检测工作带来了新的课题。由于商品混凝土在我国处于发展阶段,相应规范、标准不够完善,检测与评定缺乏足够依据。目前突出的是掺加粉煤灰的商品混凝土。粉煤灰质量的差异、掺量的不同对混凝土强度影响很大。而且粉煤灰混凝土存在早期强度低、后期强度高的特点。对于在建工程在工期要求范围内通常强度偏低。对于钻芯法中的小直径芯样检测问题,矛盾比较突出。小芯样的检测应用越来越多,据统计已占全部芯样检测的50%以上。采用小芯样检测时缺乏评定依据,希望修订规程时,考虑增加进去。

4.2 对各种非破损检测方法的评价

根据工程实践对各种非破损检测方法的评价如表2所示。

非破损检测方法最大的弱点是测试结果误差大,精度不高。例如,对混凝土的推定强度可用测定值的变异系数和强度推定误差进行评价。各种方法的测定值变异系数和强度推定误差如表3所示。

各种非破损检测方法大都是间接推定强度,不确定的影响因素甚多。所以检测具体对象时,应结合现场实际结构混凝土情况,充分考虑所选择检测方法的精度,才有可能保证检测数据的可信度。

参考文献

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作者简介:刘传辉(1976-),男,湖南衡阳人,湖南工学院建筑工程系,讲师;在读硕士,主要从事结构工程设计和工程检测加固方面研究。