02_混凝土结构检测 共132页

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第一节 外观、裂缝、变形检测
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。
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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。
一、外观检测 目的
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。
要求
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
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对裂缝、基础沉降、房 屋倾斜几何量的检测也
水平裂缝，宽度0.4mm
屋面 0.2
0.35
水平裂缝，宽度0.4mm
0.3
0.4
0.4 0.25 0.25
裂缝表面特征 三层楼面
水平裂缝，宽度0.4mm
二层楼面
水平裂缝
水平裂缝，宽度0.4mm
0.25
0.3 0.15 0.3
6000
B
4
5
w=0.10
500
隔墙
7 B
30
w=0.20
460
4 B 隔墙
耐久性。
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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、振捣和养护质量等。
• 环境条件包括温度、湿度、和CO2的浓度等。 环境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。
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第一节 外观、裂缝、变形检测
三、变形检测
1.相对不均匀沉降
建筑物的相对沉降可以作为评判地基、 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。
量测仪器：水准仪，全站仪等。
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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。
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。
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。
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第一节 外观、裂缝、变形检测
倾斜
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第一节 外观、裂缝、变形检测
构件和节点的变形
采用抽样方法进行检测，每一检测单元的抽样比例不宜低于30%
50-70%的湿度时碳化速度最快。
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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
2 混凝土结构检测
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李安起
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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。
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第一节 外观、裂缝、变形检测
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截面尺寸
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。
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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。发现裂缝的方法有以下几种。
以求得建筑物的绝对沉降值以及各测点间的相对沉降值
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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
现。本方法可发现内部裂缝。
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应变片或导电漆膜
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第一节 外观、裂缝、变形检测
（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%
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第一节 外观、裂缝、变形检测
裂缝表面特征
裂缝的表面特征
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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。
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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。
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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：
裂缝部位
数量
长度
开展方向
起始点、裂缝 表面宽度
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
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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
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第一节 外观、裂缝、变形检测 屋面
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
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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5~10m或每根柱处应设观测点。
土碳化后，侵入的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
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50×50mm)，
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。
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应变片或导电漆膜
第一节 外观、裂缝、变形检测
3.导电漆膜法（实验或监测中用）
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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，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
三层楼面
水平裂缝，宽度0.4mm 0.1
二层楼面
0.15 水平裂缝， 宽度0.4mm
6000
5
w=0.05
400
5 B
隔墙
B 4
50 100
w=0.10
w=0.10
170
450
8
6
山东建隔筑墙 大学B 土木工程学院 B 隔墙
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第一节 外观、裂缝、变形检测
裂缝表面特征
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第一节 外观、裂缝、变形检测
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
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第一节 外观、裂缝、变形检测
相对不均匀沉降---实例
北 13
E 43950
58 58 57 58 64 58 50 47
24
66 2
17950
76
二层楼面
18
62
83 84 88 93 90 88
裂缝宽度 ①读数显微镜。
②宽度对比卡。
③宽度测宽仪。
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第一节 外观、裂缝、变形检测
裂缝深度----超声平测法
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第一节 外观、裂缝、变形检测
裂缝深度----超声斜测法
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第一节 外观、裂缝、变形检测
裂缝深度----超声钻孔法
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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。
是重要的检测内容。
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第一节 外观、裂缝、变形检测
样本数量
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 。
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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。
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第一节 外观、裂缝、变形检测
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。
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（100～200mm 长，10～20mm宽）。只要混凝土有1～5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表面或内部以监测裂缝的出