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1、1 结构试验技术 Structural Testing Technology 陈再现 副教授、博士 上课了！ 1 第六章 结构非破损检测方法 6.1 概 述 一、什么是结构非破损检测方法 二、结构非破损检测的目的和用途 三、结构非破损检测技术分类 四、本章主要内容 2 一、什么是结构非破损检测方法 在不影响结构或构件受力性能或使用功能的 前提下，直接在构件或结构上通过测定某些适当 的物理量，并通过这些物理量与材料强度等指标 的相关性，进而推定材料强度或评估其缺陷。 3 （一）强度检测 1.施工控制不严、意外事故、预留试样不符合要求； 2.了解混凝土强度增长情况，为构件拆模，吊装，预 应力放张，
2、施工阶段负荷对强度有要求时； 3.既有结构需要维护，改造，加固，拆除等方案决策 时，评估原有的混凝土强度； （1）使用不当：维护失常； （2）加层或功能改变局部技术改造 （3）使用期间发生意外 （4）施工未完（中止），继续施工 二、结构非破损检测的目的和用途 4 （二）内部缺陷检测 主要原因 （1）未振捣或模板露浆造成局部疏松，蜂窝，孔 洞等缺陷；（位置和范围） （2）施工中温度变形以及干燥收缩，检测裂缝的 走向和深度； （3）受环境侵蚀或灾害，产生由表至里的层状损 伤，检测厚度和范围； （4）结构正常使用期间，出现不明裂缝，需检测 裂缝开展深度； 二、结构非破损检测的目的和用途 5 三、结构
3、非破损检测技术分类 强度 半破损法 钻芯法 拔出法 非破损法 回弹法 超声脉冲法 缺陷 超声脉冲法 雷达扫描法 红外热谱法 声发射法 6 四、本章主要内容 混凝土结构检测方法 回 弹 法 超 声 法 综 合 法 拔 出 法 取 芯 法 强度检测缺陷检测 超 声 法 7 四、本章主要内容 钢结构结构检测方法 表 面 硬 度 法 强度检测缺陷检测 超 声 法 8 四、本章主要内容 砌体结构检测方法 检测砌体抗压强度：扁顶法、原位轴压法 检测砌体工作应力、弹性模量：扁顶法 检测砌体抗剪强度：原位单剪法、原位单砖双剪法 检测砌筑砂浆强度：推出法、筒压法、砂浆片剪切 法、回弹法、点荷法和射钉法、贯入法。
4、 9 6.2 混凝土结构的非破损检测技术 6.2.1 回弹法 一、回弹法（表面硬度法） 1.基本概念 采用一个标准质量的重物，在被激发的标准动力推动 下，撞击在材料的表面，用形成的凹痕大小或对重物 的回弹能量高低，来确定被测材料的强度。 10 6.2 混凝土结构的非破损检测技术 6.2.1 回弹法 一、回弹法（表面硬度法） 2.回弹仪工作原理 采用弹簧驱动重锤，通过弹击杆，弹击混凝土表 面，并测出重锤反弹回来的距离，以回弹值（反弹距 离与冲击长度之比）作为与强度相关的指标，来推定 混凝土抗压强度。 11 冲击所产生瞬时弹性变形使重锤弹回，当弹击到x位 置处所具有的势能： 冲击前，重锤初始势能：
5、 能量消耗: 令 反映了重锤冲击过程中的能量损失。 12 二、回弹仪基本构造 13 三、影响回弹仪检测性能的因素 （一）装配尺寸 1.拉簧自由长度 保证2.207J 2.冲击长度 14 三、影响回弹仪检测性能的因素 （二）零件质量 1.拉簧刚度 0.784N/mm 2.使用前应在洛氏硬度HRC为60士2的钢砧上，在室温 （20士5）度的条件下进行率定。取连续弹击三次的稳 定回弹值进行平均，其值在80士2。 15 四、回弹仪操作 将弹击杆顶住混凝土的表面，轻压仪器，松开按钮， 弹击杆徐徐伸出。 使仪器对混凝土表面均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹 击杆后即回弹，带动指针移动并停留在某一位置，即 为回弹
6、值。继续顶住混凝土表面并在读数和记录回弹 值后，逐渐对仪器减压，使弹击杆自仪器内伸出。 16 五、测强曲线 目前均采用试验归纳法，建立混凝土强度与回 弹值关系曲线的测强曲线 ，即可以从R值 求得 值。 基于平均回弹值（ ）和平均碳化深度（ ） 的测强曲线方程形式： 17 我国的回弹法测强相关曲线，根据曲线制定的 条件及使用范围分三类： 1.统一曲线 由全国由代表性的材料、成型、养护工艺配制 的混凝土试块，通过大量的破损与非破损试验 所建立的曲线。适用于无地区曲线和专用曲线 时检测符合规定条件的构件或结构混凝土强度 。测强曲线的平均相对误差 ，相对标准 差 。 18 2.地区曲线 由本地区常用的
7、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试验所 建立的曲线。适用于无专用曲线时检测符合规 定条件的构件或结构混凝土强度。测强曲线的 平均相对误差 ，相对标准差 。 3.专用曲线 由与结构或构件混凝土相同的材料、成型、养 护工艺配制的混凝土试块，通过一定数量的破 损与非破损试验所建立的曲线。适用于检测与 该结构或构件相同条件的混凝土强度。测强曲 线的平均相对误差 ，相对标准差 。 19 六、检测技术 1、试样选择 单个检测：适用于单个结构或构件的检测； 批量检测：用于抽样推定的结构或构件，随机抽取的数量 不少于结构或构件总数的30%，且不少于10件。 批量检测适用于相同的生
8、产工艺条件下，混凝土强度等级 相同，原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且 龄期相近的同类结构或构件。 20 六、检测技术 2、测区布置 每个结构或构件至少取10个测区。但对长度小于 4.5m，高度低于0.3m的结构或构件，其测区数量 可适当减少。但不应少于5个。 测区的大小以能容纳16个回弹测点为宜；测区大 小不宜大于0.04m2，一般取为4*4的网格，网格大 小50mm*50mm 相邻两测区的间距不宜2m，相邻两测点的间距 一般不2cm，测点距结构或构件边缘或外露钢筋 、铁件的距离一般不20kHz超声波由高频电振 荡激励压电晶体发出，经耦合进 入混凝土，在混凝土中传播后为 接收换能器
9、所接收，把机械振荡 转换成电讯号进行量测。 38 3.超声波探测仪分类 非金属超声波仪 混凝土组成构造复杂，衰减大；要求频率低、功 率大 金属超声波仪 需要频率高，而功率不必太大，这样探测灵敏度 较高，精度较好。 39 由于影响因素的复杂性和随机性，检测必须有 事先建立的的相关曲线。 目前，采用如下几种函数类型 平抛物线型 指数函数型 幂函数型 二、测强曲线 40 三、检测技术 每个结构或构件至少取10个测区，测区面积为 200mm*200mm。但对长度小于3m的，其测区 数量可适当减少，但不应少于3个。 批量抽样检测：抽样数应不少于同批构件的30 ，且不少于4个，每个构件测区数不少于10个。
10、 相邻两测区的间距不宜2m；测区宜避开钢筋密 集区和预埋铁件；测试面应清洁平整，无缺陷 41 三、检测技术 在每个测区内的相对测试面上，各布置三个超声 测点，且发射和接收换能器的轴线在同一轴线上 。 测试时，表面需采用凡士林或黄油作为耦合剂， 保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合 42 四、数据处理 1、声速计算 ； 超声测距(mm)； 测区声速值(km/s)； 测区平均声时值( ) 、 、 分别为测区中三个测点的声时值 。 测试面修正： 为顶、底面时： 为侧面时： 43 四、数据处理 2、强度推定 由试验量测的经修正后的声速，按测强曲线 求得混凝土的强度换算值。 混凝土超声测强的影响因素很多，除了仪器 性能和检测方式外，混凝土内部构造、石子品 种、粒径、水泥品种、含砂量，外加剂，养护 条件，龄期，所含钢筋的粗细等，均会对测试 结果产生影响。所以，我国目前超声测强，只 作为与回弹法的综合使用。 44 6.2 混凝土结构的非破损检测技术 6.2.3 超声回弹法 一、基本原理 混凝土强度换算值 同超声仪声速 和回弹仪回弹值 之间存在着正相关系， 混凝土的强度越高，相应的超声声速也越 高，回弹值也越高。 相关数学关系式为： 式中：a,b,c-为试验系数。 内部 状态 表面 状态 45 二、操作仪器 46 三、检
