混凝土结构检测

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1、2 混凝土结构检测 山东建筑大学土木工程学院 山东省建筑结构鉴定加固与改造重点实验室 李安起 ,山东建筑大学土木工程学院,2,目录,外观、裂缝、变形检测； 混凝土的破损机理； 混凝土强度检测； 混凝土耐久性检测。,山东建筑大学土木工程学院,3,第一节 外观、裂缝、变形检测,既有建筑物的建筑布置、建筑构造可能有别于原始设计图纸 。,有原始设计图纸，应根据建筑物的实际情况对其进行复核。,无原始建筑设计图纸，应进行现场测绘。,以能了解建筑布置、主要建筑尺寸、主要建筑构造，便于计算荷载为主要目标,一、外观检测 目的,对裂缝、基础沉降、房屋倾斜几何量的检测也是重要的检测内容。,山东建筑大学土木工程学院,

2、4,第一节 外观、裂缝、变形检测,建筑物的轴线尺寸和细部的平面尺寸应全数量测，且应用总尺寸复核各分段尺寸 。,样本数量,山东建筑大学土木工程学院,5,第一节 外观、裂缝、变形检测,建筑物的层高应全数量测，且应用建筑物的总高度复核各层的层高。,山东建筑大学土木工程学院,6,第一节 外观、裂缝、变形检测,对确定的检测单元内构件的截面尺寸宜全数量测。对任一等截面构件应取3个不同的截面进行量测，以三个截面量测结果的平均值作为构件的截面尺寸代表值。,截面尺寸,山东建筑大学土木工程学院,7,第一节 外观、裂缝、变形检测,二、裂缝检测,（一）发现裂缝 在裂缝开裂以前，首先得发现裂缝，只有找到裂缝才能量测裂缝

3、。发现裂缝的方法有以下几种。 1.用肉眼借助放大镜 涂石灰浆薄层后，在构件表面上划分方格（一般5050mm)，以便记录裂缝位置。 2.设置应变计（实验或监测中用） 在构件拉区连续设置应变计，出现异常示值的应变计处即有裂缝出现。,山东建筑大学土木工程学院,8,第一节 外观、裂缝、变形检测,3.导电漆膜法（实验或监测中用） 在经过仔细清理后的混凝土构件受拉区，将一种具有小电阻值的弹性导电漆膜涂成连续搭接条带（100200mm长，1020mm宽）。只要混凝土有15微米的裂缝宽度，漆膜就会出现火花，乃至烧断。还可以涂竖向漆膜，以确定裂缝长度。,4.声能发射法（实验或监测中用） 将发射传感器置于结构构件

4、表面或内部以监测裂缝的出现。本方法可发现内部裂缝。,山东建筑大学土木工程学院,9,（二）裂缝表面特征和裂缝深度,检测数量宜为全数普查，特殊条件下也可采用随机抽样方式进行，但抽样数量不宜少于同类构件的30%,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,10,裂缝表面特征,可采用目测、卷尺量测、读数显微镜、裂缝宽度检验规(精度0.05mm)相结合方法进行检测,每条裂缝应沿裂缝延伸方向量测不少于3个裂缝表面宽度数值(当结构混凝土表面有面层时应铲除)，取其最大值作为该条裂缝表面宽度值,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,11,裂缝表面特征,第一节 外观、裂缝、变形检测,

5、山东建筑大学土木工程学院,12,裂缝表面特征,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,13,第一节 外观、裂缝、变形检测,裂缝宽度 读数显微镜。,宽度对比卡。,宽度测宽仪。,山东建筑大学土木工程学院,14,裂缝深度-超声平测法,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,15,裂缝深度-超声斜测法,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,16,裂缝深度-超声钻孔法,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,17,第一节 外观、裂缝、变形检测,三、变形检测,1.相对不均匀沉降,量测仪器：水准仪，全站仪等。,建筑物的相对沉降可以作为评判地基

6、、基础工作状态的重要辅助信息。因此，建筑物的相对沉降应作为必检项目。,山东建筑大学土木工程学院,18,第一节 外观、裂缝、变形检测,相对不均匀沉降,当建筑物上已设有沉降观测点并保存完好，且有原始沉降观测资料时，可利用已有的沉降观测点和原始沉降观测资料进行沉降检测。,以求得建筑物的绝对沉降值以及各测点间的相对沉降值,山东建筑大学土木工程学院,19,第一节 外观、裂缝、变形检测,相对不均匀沉降,当建筑物上未设沉降观测点，或虽设有沉降观测点但大都损坏，或已有的沉降观测点完好但原始沉降观测资料遗失时,可选取房屋施工时处于同一水平面的标志面（如未作改建或装修的窗台面、楼面及女儿墙顶面等）作为基准面， 在

7、该基准面上布置观测点量测建筑物的相对沉降，为建筑物结构性能评估提供辅助依据,测得的相对沉降值含有施工误差，数据分析时应对此有充分的估计,山东建筑大学土木工程学院,20,第一节 外观、裂缝、变形检测,相对不均匀沉降-基准面上观测点的布置原则,若基准面选为未作改建或装修的窗台面，则每个窗台面上应布置一个观测点。,若基准面选为楼面或女儿墙顶面，则建筑物的四角、大转角处及沿外墙每510m或每根柱处应设观测点。,若建筑物上有因不均匀沉降引起的裂缝，则在裂缝的两侧应设置观测点。,建筑物任何一边的测点数不宜少于3个,山东建筑大学土木工程学院,21,第一节 外观、裂缝、变形检测,相对不均匀沉降-实例,山东建筑

8、大学土木工程学院,22,倾斜,应测定建筑物顶部相对于底部或各层间上部相对于下部的水平位移，分别计算整体或各层的倾斜度以及倾斜方向。,从建筑物的外部观测其整体倾斜时，宜选用经纬仪或电子全站仪进行观测；利用建筑物顶部与底部之间的竖向通视条件（如电梯井）观测时，宜选用吊垂球法、激光铅直仪观测法、激光位移计自动观测法或正垂线法。,建筑物相对沉降和整体倾斜的检测结果应相互复核。,测得的建筑物的整体倾斜值含有施工误差，数据分析时应对此有充分的估计。,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,23,倾斜,第一节 外观、裂缝、变形检测,山东建筑大学土木工程学院,24,构件和节点的变形,采用抽样方

9、法进行检测，每一检测单元的抽样比例不宜低于30%,水平构件的挠度宜采用水准仪或激光测距仪进行检测，选取构件支座及跨中的若干点作为测点，量测构件支座与跨中的相对高差，利用该相对高差计算构件的挠度。,竖向构件（如柱）的垂直度应采用经纬仪或电子全站仪进行检测，测定构件顶部相对于底部的水平位移，计算倾斜度并记录倾斜方向。,对装配式混凝土结构、钢结构、木结构及砌体结构连接节点的变形情况，可用卷尺、卡尺等器具直接量测。,第一节 外观、裂缝、变形检测,返回目录,山东建筑大学土木工程学院,25,第二节 混凝土的破损机理,混凝土结构是钢筋混凝土结构、顶应力混凝土结构和素混凝土结构的总称。也是目前我国应用最广泛的

10、一种结构形式。在讨论混凝土结构的检测前先了解混凝土结构的损坏机理是有益的。 混凝土是结构工程中广泛应用的一种工程材料，它具有较高的抗压强度但它的抗拉强度较低，因而在混凝土结构的受拉区通常都要配置抗拉强度较高的钢筋。因此混凝土结构的损坏，既包含了混凝土受压、受拉破坏和风化和侵蚀，又包含了钢筋的锈蚀，在多数情况下，钢筋的锈蚀更为突出。,山东建筑大学土木工程学院,26,山东建筑大学土木工程学院,27,山东建筑大学土木工程学院,28,第二节 混凝土的破损机理,一、混凝土碳化 机理：硬化的混凝土，由于水泥水化生成Ca(OH)2，故显碱性，PH值12，此时混凝土里的钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜

11、，使钢筋不生锈。当不密实的混凝土置于空气中或CO2环境中时，由于CO2的侵入，混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2在一定湿度的范围内发生化学反应，生成CaCO3等物质，其碱性逐渐降低，甚至消失，这种化学反应称为混凝土的碳化。当环境处于50-70%的湿度时碳化速度最快。,山东建筑大学土木工程学院,29,第二节 混凝土的破损机理,另外凡是能与Ca(OH)2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于HCl等，均能进行中和反应，使混凝土碱性降低，使其中钢筋去钝化，故混凝土碳化应更广义的称为“中性化”）。这个碳化过程是由表及里、由浅入深，逐渐向混凝土内部扩散。表层的混凝土碳化后，侵入

12、的CO2将继续沿着混凝土中的空隙通道向混凝土的深处扩展，直至到达混凝土里钢筋的表面。碳化作用降低了混凝土的碱性，对钢筋的保护膜起破坏作用，当混凝土的PH值12时，钢筋的保护膜就不稳定，当PH值11.5时，钢筋的钝化膜就会遭到破坏，引起钢筋锈蚀，导致其体积膨胀至约为基体的2-4倍，所产生的膨胀力将使混凝土保护层开裂。开裂的混凝土由于CO2不断的侵入，碳化更加严重，钢筋锈蚀更加厉害，直至使混凝土剥落，严重的影响了混凝土的耐久性。,山东建筑大学土木工程学院,30,第二节 混凝土的破损机理,影响混凝土碳化的因素 抗渗能力不足、环境条件。 抗渗能力取决于混凝土所用的水泥品种、骨料、水灰比以及浇筑、振捣和

13、养护质量等。 环境条件包括温度、湿度、和CO2的浓度等。 环境条件是客观存在的，几乎无法改变。因此防止混凝土的碳化必须从提高混凝土的抗渗性着手，以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力，降低混凝土的渗透以及采取各种办法，防止混凝土的碳化或降低混凝土的碳化速度。,山东建筑大学土木工程学院,31,第二节 混凝土的破损机理,二、氯离子侵蚀 当混凝土中含有氯离子(C1-)时，即使混凝土的碱度较高，钢筋周围的混凝土尚未碳化，钢筋也会出现锈蚀。这是因为氯离子的半径小，活性大，具有很强的穿透氧化膜的能力，氯离子吸附在膜结构有缺陷的地方，如位错区或晶界区等，使难溶的氢氧化铁转变成易溶的氯化铁，致使钢筋表面的钝

14、化膜局部破坏。钝化膜破坏后，淅出的金属便是活化钝化原电他的阳极。由于活化区小，钝化区大，构成一个大阴极、小阳极的活化钝化电池，钢筋就产生所谓的坑蚀现象。,山东建筑大学土木工程学院,32,第二节 混凝土的破损机理,进入混凝土中的氯离子主要有两个来源； (1)施工过程中掺加的防冻剂、拌合水、石子等，即内掺型； (2)使用环境中期离子的渗透，即外渗型。,山东建筑大学土木工程学院,33,第二节 混凝土的破损机理,三、混凝土冻融破坏 吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成： 其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9%，因受毛细孔壁约束形成膨胀压

15、力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力； 其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。凝胶孔水形成冰核的温度在78以下，因而由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压力。,山东建筑大学土木工程学院,34,第二节 混凝土的破损机理,当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。从实际中不难看出，处在干燥条件的混凝土显然不存在冻融破坏

16、的问题，所以饱水状态是混凝土发生冻融破坏的必要条件之一，另一必要条件是外界气温正负变化，使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环，这两个必要条件，决定了混凝土冻融破坏是从混凝土表面开始的层层剥蚀破坏。,山东建筑大学土木工程学院,35,第二节 混凝土的破损机理,四、混凝土的碱-骨料反应 混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的.因碱骨料反应时间较为缓慢，短则几年，长则几十年才能被发现。,山东建筑大学土木工程学院,36,第二节 混凝土的破损机理,发生碱骨料反应需要具有三个条件： 首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高； 第二是骨料中有相当数量的活性成分； 第三是潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应。,山东建筑大学土木工程学院,37,第二节 混凝土的破损机理,五、钢筋的锈蚀 在土木工程中，钢筋混凝土因具有成本低廉、坚固耐用且材料来源广泛等优点而被土木工程的各个领域普遍采用。钢筋混凝土