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46拔出法在混凝土结构非破损检测中的应用

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文章编号　100426410(2003)0420035204

拔出法在混凝土结构非破损检测中的应用

马铭彬(广西工学院土木建筑工程系,广西柳州　545006)

摘　要:通过工程检测实例论述了拔出法在工程结构检测中的优越性,指出这是一种有效实用的现场检测方法,并建议应加强对拔出法的深入研究及加大其在工程实践中的推广应用力度。关　键　词:混凝土;抗压强度;拔出法中图分类号:TU317 文献标识码:A

收稿日期:2003209228

作者简介:马铭彬(19592),女,广西柳州市人,广西工学院副教授。

0　引　言 近一个世纪以来,世界各国均采用破损试验方法确定混凝土强度,从浇筑混凝土中取样制成标准件,应用破坏性试验的方法测定其抗压强度,作为混凝土与钢筋混凝土结构的设计、施工及验收的基本依据。但混凝土标准试件的成型、养护等条件与结构混凝土实际情况差异较大,其抗压强度试验对结构混凝土来说,仅是一个间接测定值,不能代表结构混凝土的真实状态。国内外一些试验结果表明,结构中的混凝土强度一般仅为标准试件强度的75%～85%。对已硬化的结构混凝土特别是现存的旧建(构)筑物,当需要了解现场结构混凝土的真实强度或对旧建筑物进行可靠性鉴定与耐久性评估时,必须有一种可靠易行的检测方法来评定结构混凝土强度,为建筑结构的鉴定提供依据。一般不宜采用破坏性试验方法来确定结构混凝土的强度,

而应采取非破损方法检测结构混凝土。非破损检测技术的应用和开发,我国从20世纪60年代已经开始,至今已引起越来越多的关注。

1　混凝土强度现场检测方法 我国《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-87中规定:“当对混凝土试件强度的代表性有怀疑时,可用从结构中钻取试样的方法或采用非破损检验的方法,按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进行推定[1]。”国内常用于混凝土强度检测的非破损方法主要有回弹法、超声法、超声-回弹综合法、拔出法、钻芯法等。回弹法是用弹簧驱动重锤,重锤以恒定的动能撞击与混凝土表面垂直接触的弹击杆,使局部混凝土发生变形并吸收一部分能量,另一部分能量则转化为重锤的反弹动能,使其回弹,通过测出重锤被反弹回来的距离,以回弹值作为与混凝土强度相关的指标,来换算推定混凝土强度。操作方法简便,对结构无损伤,是混凝土结构材料强度测定的主要方法。但测定结果误差较大,精度较差。超声法是利用混凝土强度和超声波在混凝土中的传播速度与混凝土弹性模量、密实度有着定量关系的原理,建立混凝土强度与超声波传播速度的相关关系,检测推定混凝土的强度。由于已建结构混凝土所处的情况复杂,受到诸多因素的影响,应用单一的超声法检测混凝土强度精度低,目前我国较广泛采用超声-回弹综合法,它是利用回弹法测得的混凝土回弹值和超声法测得的波速,再根据事先建立的测强曲线确定混凝

第14卷　第4期 广西工学院学报 Vol114　No14

2003年12月　JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY Dec12003

© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net土强度的方法,较单一的超声法或回弹法精度要高。钻芯法是用钻芯机在建筑结构上钻取混凝土芯样,并对芯样进行加工处理后直接进行抗压强度试验,无需进行某种物理量与强度之间的换算,所得数据精确可靠。一般钻取芯样直径为100mm～200mm,对混凝土结构或构件会造成局部破坏,尤其是对重要的结构部位,不宜进行大量检测。但相对于破坏性试验方法而言,

钻芯法仅造成局部破损,只要检测部位选择合理,不会对结构造成破坏,仍可将其列入非破损检测方法的范畴。该检测方法试验过程较繁琐,试验设备较笨重,效率低,因而试验费用较高。拔出法是一种较新的混凝土强度检测技术,它是通过将预埋或后装嵌入混凝土中的锚固件拔出,根据极限拔出力和混凝土强度之间存在的高度相关性,能比较直接地测定混凝土的强度。该法使用的仪器设备轻巧,操作简便易行,对混凝土结构或构件损伤极小,检测精度较高。表1给出上述混凝土强度检测方法的比较[224],检测方法的选择,需要根据工程具体情况和条件综合各

方面的因素来决定。一般情况下,无损伤的检测方法成本较低,但由于其强度校准关系比较复杂,导致检测精度较低,可靠性差。而钻芯法检测结果直观可靠,但对结构有较大损伤,且检测费用高、速度慢,宜作为无损伤和微损伤检测方法的校准方法。相比之下,拔出法具有其它方法无法取代的优点,宜加以推广应用,并在实践中不断加以改进。有些国家已将拔出法的检测结果作为混凝土强度的验收依据。

表1　已建结构混凝土现场检测方法比较检测方法对结构损伤程度检测费用检测速度检测精度检测强度推定误差(保证率95%)主要限制条件回弹法无损伤很低快低±25%

同时应测定碳化深度,要求测试面

应光滑

超声法无损伤低快中±20%要求相对测试,被测面要光滑拔出法微损伤中快较高±10%有最小边距和构件厚度限制

钻芯法局部损伤高慢高D≥100mm6%D<100mm18%对取芯试件尺寸和分布有限制和

要求,主要受力构件应有安全设防

2　拔出法的原理和方法 拔出法是把埋置于混凝土中的锚固件从其表面拔出,使混凝土受到拔出力的作用,通过测定拔出力的大小来确定混凝土的强度等级。它的基本原理是建立在拔出力与混凝土抗压强度的相关关系上,在拔出力的作用下,混凝土由压应力和剪应力组合而成的拉应力造成破坏,这种破坏和立方体试件在试验机承压面上有约束条件下的破坏相一致。因而,在极限拔出力和抗压强度之间存在着高度相关性,国内外大量的试验资料均已证实,它们之间存在着近似线性的相关关系[5]。根据预先制订的测强曲线,即可由试验的拔出力换算出混凝土的抗压强度。目前采用的拔出法有两种类型,一种是预埋拔出法,将锚固件预先埋于混凝土中,待达到龄期要求后,进行拔出试验。另一类是后装拔出法,是在已硬化的混凝土表面钻孔,嵌入锚固件进行拔出试验,测定其拔出力。前者在国外应用较多,国内则以后装拔出法为主,特别适用于已建混凝土结构的检测试验。采用后装拔出法检测已建混凝土结构,一般需经过测点布置、钻孔、磨槽、安装锚固件、拔出等试验步骤。首先根据检测的要求在混凝土结构上布置测点,应用便携式钻机在测点表面形成一个一定直径、一定深度的圆孔,然后在距孔口一定深度处磨槽,再将锚固件嵌入孔槽中,拧上拉杆和连接盘,匀速施加拔出力至混凝土被拔出破坏。在实际检测中,按标准规定,应在构件上均匀布置3个测点,当3个拔出力中的最大拔出力和最小拔出力与中间值之差均小于中间值的15%时,仅布置3个测点即可;当最大拔出力或最小拔出力与中间值之差大于中间值的15%时(包括两者均大于中间值的15%)应进行复式布点,即在最小拔出力测点附近,加测两个测点进行校核[6]。值得注意的是,拔出试验中,混凝土中粗骨料的粒径将对拔出力产生较大影响。当粗骨料粒径较大时,由于被拔出混凝土块相对较小,锚固件就有可能被安设在粗骨料中而造成检测精度下降。因此,当混凝土中粗

63广西工学院学报 2003年12月

© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net骨料粒径较大时,应增加锚固件的锚固深度,从而增大被拔出混凝土块尺寸,以保证检测结果的精度。普通混凝土粗骨料最大粒径一般都不大于40mm,锚固深度为25mm即可。当粗骨料最大粒径大于40mm,小于60mm时,应将锚固件的锚固深度增加至35mm,即可满足要求。且当拔出后的混凝土块出现特大骨料,超过了各锚固深度所允许的最大骨料粒径时,应进行补测。同时,由于钻芯法检测精度高,有条件时最好钻取少量芯样对拔出法的结果进行修正,以保证较高的检测精度。此外,操作人员的操作技术水平也会对检测结果产生影响,因此,操作人员必须经过合格培训方能上岗检测,以尽量减少人为误差,提高检测精度。

3　工程应用实例311　工程概况 某水泥厂湿法窑大型料浆筒库由8个外径为7500mm的钢筋混凝土结构料浆筒组成,局部筒顶带两层钢筋混凝土结构设备房,料浆筒由漏斗、筒体组成,漏斗与筒体交接处设有一道圈梁,圈梁由8根柱子支撑,

漏斗混凝土壁厚400mm,筒体内壁为变截面,混凝土壁厚由下至上分别为400mm、250mm、150mm。该料浆筒库建于1965年,经过长期使用,在环境等各种因素的作用下,混凝土等材料已出现明显破损,导致结构性能发生退化,存在安全隐患。是拆除重建抑或是加固维护,需对该结构物进行混凝土强度检测及其它性能检测,了解目前的实际强度,才能为厂方在生产线的改造决策中提供依据。312　检测概况 按厂方要求,结合外观目测,检测小组从料浆筒库的8个料浆筒中选取具有代表性的2#、5#、7#三个料浆筒进行检测。在确定检测方案时,考虑到常用的现场检测方法中的回弹法精度不高,钻芯法虽然检测精度高,但对结构物损伤太大,而且该结构物已破损严重,若检测中再造成较大损伤,对结构物将更为不利,最终确定采用操作简便易行,又有足够检测精度的后装拔出法对建筑物混凝土进行检测,并钻取少量芯样进行修正。拔出试验采用TYL型拔出仪,该拔出仪具有很好的可靠性,其测强曲线的相关系数为0198[5]。试验时,

根据该建筑物混凝土原设计强度及所用粗骨料粒径,对2#、5#、7#三个料浆筒的每个构件,即柱、圈梁、漏斗、筒体的三个不同截面厚度的筒壁、楼梯平台、楼梯梁等构件各布置三个测点,在每个测点上应用便携式钻机形成一直径18mm、深55mm～65mm的圆孔,然后在距孔口25mm处磨一环行槽,槽宽10mm,环行槽直径25mm,再将胀簧式锚固件嵌入孔内环行槽中,拧上拉杆和连接盘,匀速施加拔出力至混凝土破坏,记录极限拔出力。根据测得的拔出力,按TYL型拔出仪推荐使用的测强曲线fcu=1159F-518换算出每个构件的混凝土强度,并钻取少量芯样对结果进行了修正,为厂方在生产线的改造决策中提供了依据。表2给出了其中2#料浆筒的检测结果。

表2　后装拔出法检测构件混凝土强度结果(2#料浆筒)序号构件名称各测点极限拔出力(kN)12345拔出力F(kN)修正系数混凝土强度f

cu

(MPa)

1柱11171121142414131815181516112223122柱12221321142415--211434143柱1017121819271715141913171326154柱910191319201714161411131218155柱721191016271720172211171827146柱1515192917261721161711181228127柱1428113012201620133113241139178柱1318101611221422143111181027189漏斗20152014612201117161416211210圈梁161614161213111013111211161411400厚筒壁251024102314--2314381312250厚筒壁191011191310131814171310181113150厚筒壁301214162410141421151618251514楼梯平台91511171410812910819101215楼梯梁4113231331131811181720103117

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建筑结构试验第一、二次网上作业

建筑结构试验第一、二次网上作业

建筑结构试验第一次网上作业参考题一、单项选择题1. （ C）的最大优点是所有加载设备相对简单，荷载逐级施加，可以停下来仔细观测结构变形，给人们以最明晰的破坏概念。

A. 真型试验B. 模型试验C. 静力试验D. 动力试验2. 关于建筑结构模型试验的优点，如下表述中，（ D ）项是不对的。

A. 模型的制作相对容易，节省材料、时间和人力B. 可以根据试验目的突出问题的主要因素，针对性强C. 可以严格控制模型试验的主要参数，以避免外界因素干扰，保证试验数据的准确性D. 模型试验能够表达真实结构的一切特征3. 关于建筑结构模型试验的优点，如下表述中，（ A）项是不对的。

A. 模型结构的制作较真实结构复杂、且技术要求更高B. 可以根据试验目的突出问题的主要因素，针对性强C. 可以严格控制模型试验的主要参数，以避免外界因素干扰，保证试验数据的准确性D. 模型试验仅能够表达真实结构的指定特征4. 为了了解结构的动力特性及在动力荷载作用下的响应，一般要进行结构（ D）。

A. 真型试验B. 模型试验C. 静力试验D. 动力试验5. （ C ）的最大优点是所有加载设备相对简单，荷载逐级施加，可以停下来仔细观测结构变形，给人们以最明晰的破坏概念。

A. 真型试验B. 模型试验C. 静力试验D. 动力试验6. 按试验目的进行分类，可将结构试验分成（ A ）。

A. 生产检验性试验和科学研究性试验B. 真型试验和模型试验C. 短期荷载试验和长期荷载试验D. 静力试验与动力试验7. 下列各项，（ A ）项不属于生产检验性试验。

A. 为制定设计规范提供依据B. 鉴定结构的设计和施工C. 预制构件的性能检验D. 服役结构的可靠性鉴定8. 下列选项中，（ D）项不属于科学研究性试验。

A. 验证结构计算理论的假定B. 为制订设计规范提供依据C. 为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验D. 鉴定服役结构的可靠性9. 下列各项，（ A ）项不属于生产检验性试验。

普通混凝土的非破损检测方法

普通混凝土的非破损检测方法


的影 响很 大 。
度 。 将 超卢 测 强和 回弹 法 测 强结 合 起 来 ， 如
则某 些 因素 （ 湿 度 ） 可能 相 互 弥补 抵 消 ， 如 便
７钻 芯法
在 所 有 测 强方 法 中 ， 芯 法 最直 观 ， 钻 检
测 误 差 也 最 小 ， 为 许 多 测 强 方 法 的 验 证 成
测 钉 压 入 法是 用 回弹 加 荷 把 测 钉 压 入
用 混凝 土 中 ， 压 入 深 度推 求 混 凝 土 的 强度 。 以 特 点是 仪 器 简 单 ， 作 方 便 灵 活 ， 试 速 度 后 逐 步 提 升 ； 这 样 方 法 可 测 出 三 根 管 中 操 测 这 测 快 而 费 用 低 ， 可 对 构 件 逐 个检 验 或 重 复 任 两 根 管 之 间 的 混 凝 土 质 量 。 样 便 可得 与 其 它无 损 检 测 方 法 一 样 ， 钉压 入 法 也 且
声 时 的 增 大 ， 收 波 振 幅 的 减 少 ， 形 的 推 算 混 凝 土 的 强 度 。 拔 法 是 测 试 混 凝 士 接 波 拉
变 化 ， 可以 判 断 缺 陷 的 位 置 和 大 致 尺 就 寸 。 声波 这 种 功 能 常 被 用 于 大 中型 混 凝 超 土 灌 注 桩 质 量 的 检 测 。 法 是 ， 随 混 凝 方 先
强度 增 长 率 的 椒 好 方 法 ， 测 试 结 构 比 较 且 土 ， 且 回弹 值 受 构 件 的表 面 平 整 度 、 凝 ３超声回弹综合法测强 并 混 回弹 仪 所 测 试 的 只 能 是 结 构 的 表 层 强 可 靠 。 士 的湿 度 、 化 程 度 、 碳 骨料 种 类 、 件 尺 寸 试
１
文 献标 识 码 ： Ａ
工程结构实验简答题答案

工程结构实验简答题答案

1.直接作用和间接作用包括哪些内容？直接作用主要是荷载作用，包括结构的自重，建筑物楼层面的活荷载，重荷载，施工荷载，作用于工业厂房上的旧吊车荷载，机械设备的振动荷载，作用于桥梁上车辆的振动荷载，作用于海洋平台上的海浪冲击荷载等，在特殊情况下，还有地震，爆炸等荷载。

间接作用主要有温度变化，地基不均匀沉降和结构内部物理或化学作用等。

2.常用的加载方法和加载设备有哪些？目前采用的加载方法和加载设备有很多种类，在静力试验中有利用重物直接加载或通过杠杆作用间接加载的重力加载方法，有利用液压加载器千斤顶和液压加载试验机等液压加载方法，有利用绞车差动滑轮组，弹簧和螺旋千斤顶等机械设备的机械加载方法，以及利用压缩空气或真空作用的特殊加载方法等。

在动力实验中可以利用惯性力或电磁系统激振，比较先进的设备是由自动控制，液压和计算机系统相结合而组成的电液伺服加载系统和由此作为振源的地震模拟振动台加载等设备，此外，也可以采用人工爆炸和利用环境随机激振脉动法的方法。

3.重力加载技术包括哪几种方法？不同方法有何优缺点？直接重力加载法，优点是设备简单，取材方便，荷载恒定，缺点是荷载量不能很大，操作笨重。

间接重力加载法（杠杆加载方法），优点是荷载恒定，对持久荷载试验及进行刚度与裂缝的研究尤为适合，缺点是能产生的荷载值小，即使用了杠杆放大，最大荷载也在200kN以下。

4.液压加载系统主要由哪些设备组成？工作原理是什么？常用的液压加载设备有哪些？液压加载系统主要由液压加载器（千斤顶），油泵，阀门等通过油管连接起来，配以测力计和荷载架等组成一个加载系统。

工作的原理是利用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。

常用的液压加载设备有：手动油压千斤顶，同步液压加载系统，双向液压加载千斤顶和结构试验机加载设备。

5.电液伺服加载系统由哪几部分组成？其自控系统的工作原理是怎样的？电液伺服加载系统主要由液压源，控制系统和执行系统三大部分组成，其自控系统的工作原理为将一个工作指令（电信号）加给比较器，通过比较器后进行伺服放大，输出电流信号振动伺服阀工作，从而使液压执行机构的作动器（双饲作用千斤顶）的活塞杆动作，作用在杆件上，连在作动器上的荷载传感器或连在试件上的位移传感器都有信号输出，给放大器放大后，由反馈选择器选择其中一种，通过比较器与原指令输入信号进行比较，若有差值信号，则进行伺服放大，使执行作动器继续工作，直到差值信号为零时，伺服放大的输出信号也为零，从而使伺服阀停止工作，即位移或荷载达到了所要给定之值，达到了进行位移或荷载控制的目的。

谈混凝土非破损检测方法

谈混凝土非破损检测方法


拔 出法 、 贯人 阻 力 法 等测 试 时 会 造成 混 凝 土 的局 部 损 伤 ， 对 混 凝土 结 构 的整 体 性 能 没有 影 响 ， 影 响 但 或
很 小， 以也 归入 非 破损 检 测 方法 范 畴 。 所 混 凝 土非 破损 检 测方 法 可分 为 两 大类 ： 混凝 土 ａ ）
为 重要 。 ３ 非破损 检测 部位 和测 点数量 ３１测 点数量 ． 测点 数量 的合 理 选择 和确 定 主要 从保 证检 测 指 土 强 度 的 变 异 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
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
规程｝ Ｅ Ｓ３ ８ ｝ Ｃ０ ： Ｃ ８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 ７ ５％
法 拔 出 法
坏 试 验来 验 证 ，并 由破 坏试 验 方法 取得 大 量 数 据来 海 建 材 上 确定 相关 关 系 的。这 两种 试验 方法 的关 系是相 互补
充 的， 种方 法 都 有各 自的优 点 和不 足， 能 相互 代 两 不
替。 例如 ： 破损试 验 方法确 定 混凝土 强度 ， 国均 采用 各 采 用 从 所 浇筑 混 凝 土 中取 样 ， 标 准 试 块 ， 行 破 制成 进 坏试 验 来确定 。但 由于 浇筑条 件 和养护 条件 的不 同，