混凝土结构的检测与加固

第二章混凝土结构的检测与加固

一、混凝土结构损伤

1、钢筋锈蚀

混凝土炭化、氯离子侵蚀、钢筋腐蚀

2、混凝土剥离、露筋、蜂窝麻面

施工质量不好、碱-集料反应、冻融循环破坏

3、混凝土结构裂缝

1）裂缝产生的危害：影响承载力，钢筋锈蚀、漏水、渗水等影响使用性能和耐久性，引起使用者不安

2）主要类型：

荷载裂缝：受弯构件裂缝（垂直裂缝：限制裂缝宽度，斜裂缝：不允许）、受压构件和局部承压构件裂缝（一旦发现裂缝必须及时加固，如牛腿承压裂缝、轴心受压柱裂缝）、受拉构件裂缝和桁架节点裂缝、冲切裂缝（不允许），约占20%

非荷载裂缝：温度裂缝、干缩裂缝、沉降裂缝、腐蚀裂缝（顺筋裂缝），约占80% 对建筑结构有危害的裂缝主要有：受力裂缝、温度裂缝、地基不均匀沉降引起的裂缝，这些裂缝属于观测的对象，对于粉刷层的龟裂引起的裂缝则不属观测对象，以免鱼目混珠。3）裂缝的鉴别：

各种裂缝的特征和表现P98表4.6

A 温度裂缝：多发生在屋盖部位，平行于短边，宽度变化不大，多数宽度不大，数量多，有表面的、

深层的和贯穿的几种。

B 收缩作用裂缝：早期出现在构件表面，硬化后多发生于构件的中部，早期形状不规则，后期多与构件轴线垂直，形状多两端细中间宽，宽度不大，数量多，深度不深。

C 沉降裂缝：多发生在建筑的下部，柱上多为水平裂缝，一端宽一端窄，梁上多为垂直裂缝，一端自上向下，一端自下向上。基础沉降稳定后裂缝不再发展。

D 受力裂缝：多发生在应力较大的地方，与主应力垂直，从表面向内宽度减小。

二、混凝土结构的检测内容

混凝土结构检测要点

检查内容重点检查部位

外观检查：混凝土表面蜂窝、露筋、孔洞、裂缝、风化剥落与损伤构件控制截面、薄弱截面、节点与连接部位、支座部位、潮湿和有腐蚀性介质作用的部位

内在质量：混凝土强度、密实度、孔洞、钢筋布置、保护层厚度、抗渗与抗冻等级、碳化深度、预应力筋的断筋断丝

连接构造：支承处构造、方式，连接的形式和所用的材料、构造尺寸，连接用预埋件的尺寸、构造、锚固和钢筋滑移情况，伸缩缝的设置、完好性能

结构变位：构件的变形，安装偏差，结构整体变位

几何量检测：几何尺寸、变形、保护层厚度、裂缝宽度、钢筋位置和数量等

物理力学性能：材料强度、结构承载力、结构自振周期、结构振型

化学性能：钢筋锈蚀、混凝土碳化

三、混凝土强度检测

1、回弹法

回弹法为表面硬度方法，是通过混凝土表面硬度与抗压强度之间的关系来测定混凝土抗压强度值的一种无损检测方法。回弹法主要用于已建和新建结构的混凝土强度检测，适用于龄期14-1000d、评定强度10-60MPa的砼，不适用于内部有缺陷或遭化学腐蚀、火灾、冰冻的混凝土。

优点：技术成熟、操作简便、测试快速、对结构无损伤、检测费用低等。

缺点：测量受结构表面状况影响，如混凝土不同浇筑面、潮湿面、老建筑物表面风化及碳化较深等都会影响到测试结果。

基本步骤P88：1）检测准备2）测区布置。每一结构或构件测区数不应少于10 个；测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件。3）回弹值的测定。每个测区两个侧面各弹击8次，一个侧面则弹击16次。4)混凝土碳化深度的确定。凿孔直径12-25mm深15mm，酚酞溶液，未碳化的变为红色。5）数据处理及回弹值的修正。6）强度换算：测强曲线1、超声法

超声波波速与混凝土材料弹性模量相关，所以波速与混凝土强度有良好的相关关系，由现场实测超声波波速推求抗压强度关系——无损检测。

影响声速的因素很多，如骨料品种等，所以目前很少单纯采用超声波波速推算混凝土强度，而是与回弹法相结合，即超声回弹综合法。

3、超声回弹法

回弹法主要反映的是混凝土表面质量情况，而超声波可以探测到混凝土的内部质量，超声回弹综合法正是利用两种方法的各自优点，弥补单一方法的不足，以提高检测精度。

超声回弹综合法技术成熟、对结构无损伤，可反映混凝土内部质量情况，适合于有相对两个测试面结构的混凝土强度检测。

4、钻芯法

钻芯法是一种半破损的混凝土强度检测方法，它通过在结构物上钻取芯样并在压力试验机测得被测结构的混凝土强度值。该方法结果准确、直观，但对结构有局部损坏。

5、拔出法

是一种半破损的混凝土强度检测方法，把一个金属锚固件预埋入混凝土浇筑件中，然后测试预埋件被拔出时的拉力来推断混凝土强度。

四、混凝土裂缝和缺陷的检测

1、混凝土缺陷检测

超声波法、红外线检测、雷达波检测

1）超声波法

假设混凝土中有一处缺陷，用超声法检测时，由于正常混凝土是连续体，超声波在其中正常传播。当发射器正对着缺陷时，由于混凝土连续性中断，缺陷区与混凝土之间出现界面（空气与混凝土）。在界面上超声波传播发生反射、散射与绕射。超声波用于混凝土缺陷评估的4个声学参数——声时（或波速）、振幅、频率和波形将发生变化。

超声波法声学参数的变化：

?声时（波速）

当超声波在传播路径上遇到缺陷时，超声波的传播有两种可能：一是直接穿过缺陷介质，缺陷介质可能是空气、水或夹杂杂质的非正常混凝土，这些介质的共同特点是声速低；二是超声波绕过缺陷与正常混凝土的界面传播。当超声波直接穿过缺陷，由于缺陷速度较混凝土低，在同样测距下传播时间要长，而绕过缺陷的传播路径比直线传播的路径长。上述两种情况测得的声时都将比正常部位长。在计算测点声速时，总是以换能器间的直线距离L作为传播距离，因此有缺陷处的计算声速就减小。

?波幅

由于缺陷对声波的反射或吸收比正常混凝土大，所以当超声波通过缺陷后，衰减比正常混凝土大，即接收波的振幅将减少。根据接收波首波振幅的异常变化也可以发现缺陷的存在。

振幅值虽然与混凝土质量有相关性，但也取决于测试距离和换能器的声学性能（仪器和换能器灵敏度、自振频率、频谱特性等），因此难以定出一种统一的指标，只能在同一仪器设备和测距情况下作相对比较用。

?主频（频谱）

对接收波信号的频谱分析表明，不同质量的混凝土对超声波中高频分量的吸收、衰减不同。因此，当超声波通过不同质量的混凝土后，接收波的频谱也不同。有内部缺陷的混凝土，其接收波中高频分量相对减少而低频分量相对增大，接收波的主频率值下降。频率值也只能在同一仪器设备和测距情况下作相对比较用。

?波形

当超声波通过混凝土内部缺陷时，由于混凝土的连续性已被破坏，使超声波的传播路径复杂化，直达波、绕射波等各类波相继到达接收换能器。它们各有不同的频率和相位。这些波的叠加有时会造成波形的崎变。目前，对波形的研究还不够，只能是半定性的参数，作为判断缺陷的参考。

内部缺陷的对测法和斜测法P102：

表面损伤的超声波检测

2）红外线检测技术

红外线是介于可见红光和微波之间的电磁波。红外成像无损检测技术是利用被测物体连续幅射红外线的原理，概括被测物体表面温度场分布状况形成的热像图，显示被测物体的材料、组成结构、材料之间结合面存在的不连续缺陷，这就是红外成像无损检测技术原理。红外成像无损检测技术是非接触的检测技术，可以对被测物体上下、左右进行非接触的连续扫描、成像，这种检测技术不仅能在白天进行，而且在黑夜也可正常进行，故这种检测技术非常实用、简便。

3）雷达检测技术

雷达法是以微波作为传递信息的媒介，依据微波传播特性，对被测材料、结构、物体的物理特性、缺陷做出无破损检测诊断的技术。

2、裂缝检测

1）检测内容

包括裂缝出现的部位（分布）、裂缝的走向、裂缝的长度和宽度、分布特征、是否稳定。2）检测方法

观察裂缝分布和走向，并绘制裂缝分布图。为便于研究分析，裂缝图应根据构件逐一绘制展开图，即将梁的侧面、底面展开在一个平面上来绘制，柱子则将四个面展开，并在图上标明方位。当裂缝数量较多时，可在构件有裂缝的表面画上方格，方格尺寸依据构件的大小以200～500mm为宜，在裂缝的一侧用毛笔或粉笔沿裂缝画线，然后依据同样的位置翻样到记录纸上，必要时可以拍照和摄像。

裂缝宽度用光学读书显微镜、电子裂缝观测仪读取。从结构受力特征、结构耐久性要求考虑的符合受力实际、防止钢筋腐蚀为目的，量测裂缝宽度位置应在受力主筋附近。垂直裂缝宽度应在结构构件的侧面相应于主钢筋高度截面重心处量测，通常是在下排钢筋水平处，而不应在构件底面测量构件的裂缝宽度。斜裂缝宽度应在斜裂缝与箍筋交汇处或斜裂缝与弯起钢筋交汇处量测。对于无箍筋无弯起钢筋的构件，例如无箍筋板，则应在斜裂缝最宽处量测斜裂缝宽度。

判断裂缝是否发展可以用粘贴石膏法，将厚10mm左右、宽约50～80mm的石膏饼牢固地粘贴在裂缝处，观察石膏是否裂开；也可以在裂缝的两侧粘贴纸条，并在纸条上注明粘贴时间，过一段时间后观察纸条是否撕裂。

裂缝长度可用钢尺测量。

裂缝深度可以用凿开法、极薄的钢片插入裂缝，粗略地量测；也可以用超声波检测：超声波单面评测技术、超声波双面斜测技术、超声波检测深裂缝技术。P100

3）裂缝的修补技术

（1）表面处理法

表面涂刷、环氧浆液粘贴玻璃丝布、表面抹灰法、表面缝合法

（2）填充密封法

刚性材料填充、弹性材料填充

（3）压力灌浆法

纯水泥浆灌浆、化学灌浆法

（4）扩孔灌浆法

五、钢筋检测

1、钢筋位置的检测：电磁感应原理、数字化钢筋位置和保护层厚度测定仪检测、雷达波

2、钢筋锈蚀确定：局部凿开法、直接检测、自然电位法

3、钢筋力学性能的检测

半破损法，凿开混凝土，截取钢筋试件，对试件进行力学性能试验。

六、结构性能的荷载试验法

结构性能包括结构的强度、刚度、稳定性及耐久性等方面，当理论分析仅能针对结构的部分性能，或另一部分结构性能难以通过准确计算证明是否满足规定要求时，则可通过荷载试验的方法对其结构性能进行评价。

决定结构性能的因素很多，有材料强度、混凝土内部缺陷、配筋量、截面尺寸、施工质量及约束条件等，掌握这些因素是进行理论计算分析的前提条件。当这些因素不能完全确定时，如旧有房屋结构图纸丢失、配筋情况不详，无法进行计算，或结构存在严重内部缺陷，难于在计算中加以考虑，则荷载试验法将是结构性能综合评定的最可行的方法。

挠度与裂缝宽度检测

抗裂检验

承载力检验