论文部分内容阅读
摘要: 建筑工程的现场检测，包括混凝土结构、砌体结构、钢结构、钢管混凝土结构、木结构现场检测等。本文主要通过对混凝土结构现场检测方法的总结、分析、评价，结合检测技术的现场应用，提出对混凝土结构现场检测技术的展望。
关键词: 建筑工程；混凝土结构；现场检测；
中图分类号：TV331 文献标识码：A
混凝土结构现场检测主要是检测混凝土结构的强度、钢筋的位置和保护层厚度、混凝土裂缝及内部缺陷等。这些检测都是在施工现场对混凝土结构进行检测，为准确的评定混凝土的质量提供依据。下面就混凝土结构现场检测的几种主要方法和应用情况做简要阐述。
混凝土结构强度的现场检测
我国采用标準立方体抗压强度作为混凝土结构强度特征值。制作边长为150mm的立方体标准试件，在标准养护条件（温度20±30C,相对湿度大于90%）下，养护至28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度值称为混凝土立方体抗压强度。但是由于标准试件中的混凝土与实际结构中的混凝土在质量、受力状况及各种条件上不可能完全一致，实际结构中的混凝土的质量状况就需要通过现场检测进行测定。
混凝土结构现场检测最主要的内容就是混凝土强度的检测，强度的检测方法主要包括回弹法、超声脉冲法、超声—回弹综合法、钻芯法、后装拔出法等。
（1）回弹法
回弹法检测混凝土结构在我国的应用最为广泛，这项检测技术已经有将近半个世纪的历史。目前 ,回弹法在国外的应用主要是作为混凝土均匀性的判断及各构件质量的相对比较，不作强度推算，只定性、不定量，只判断哪个部位强度高低，不确定结构的强度值大小。我国目前应用回弹法检测混凝土抗压强度已达到较成熟的技术。
回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面，由仪器重锤回弹能量的变化，反映混凝土的弹性和塑性性质，测量混凝土的表面硬度推算抗压强度。
回弹法的主要优点是:仪器构造简单，操作方面，检测效率高，费用低廉。但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度等的影响，石子种类对其也有影响，要对回弹值进行不同的修正，对存在有质量疑问区域的混凝土，需用其它方法进行进一步检测。
（2）超声脉冲法
1）超声脉冲法主要是作为查明混凝土缺陷的最常用的检测技术。
混凝土和钢筋混凝土结构物，有时因施工管理不善或受使用环境及自然灾害影响，其内部可能存在不密实或空洞，其外部形成蜂窝麻面、裂缝或操作层等缺陷，这些缺陷的存在会严重影响结构的承载能力和耐久性。混凝土缺陷非破损检测技术,大体可分为两大类:一类是机械波法,其中包括超声脉冲波、冲击脉冲波和超声发射等:另一类是穿透辐射法,其中包括x射线、y射线和中子流等。穿透辐射法因为穿透能力有限,以及操作中需解决人体防护等问题,在我国使用较少。目前最常用的是超声脉冲法。
当结构混凝土中存在缺陷或损伤时，超声脉冲通过缺陷时会产生绕射，传播的声速要比相同种类材质无缺陷混凝土的传播声速要小，声时偏长；缺陷界面上产生反射，因而能量显著衰减，波幅和频率明显降低，接收信号的波形平缓，甚至发生畸变，因此可判别混凝土的缺陷与损伤，这在工程验收、事故处理和已建建筑物可靠性鉴定工作中，可为结构补强和维修，提供可靠的判别依据。
2）在一个工程大量采用同一种混凝土时,还可以用超声脉冲法检测混凝土的强度。
根据超声脉冲在混凝土中传播速度的本质而言,则是混凝土应力应变性质的反映。虽然在应变性质与强度关系的理论推导中可以推论,混凝土强度与声速之间应有一定的关系,但由于实际材料的种种复杂的影响因素,这种关系并不是完全稳定的。所以还需事先建立声速与混凝土抗压强度之间关系的曲线,来实现超声脉冲法检测混凝土的强度。需要注意的是该测强曲线(或公式〉只能在建立曲线(公式)的工程上应用,不得移植到其他的工程检测中。
（3）超声—回弹综合法
超声回弹综合法本质上就是超声脉冲法和回弹法两种检测方法的综合。超声回弹综合法检测混凝土强度，是目前我国使用较广的一种结构中混凝土强度非破损检测方法。它较之单一的超声或回弹非破损检测方法具有精度高、适用范围广等优点。超声回弹综合法先进行回弹测试,后进行超声测试，推定混凝土强度时同时考虑石子类别和测试面的影响，从检测结果中加以修正，较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用，提高了测试精度。
（4）钻芯法
钻芯法是一种半破损的现场检测方法，它是采用取芯机从被检测的混凝土结构上直接钻取圆柱型的混凝土芯样，根据芯样的抗压试验强度，推定混凝土的抗压结构的强度。
钻芯法应用范围广，混凝土抗压强度不大于80 MPa都可以应用钻芯法检测技术。回弹法检测中统一测强曲线适用龄期为14天—1000天的混凝土，而钻芯法对混凝土的龄期没有相应的限制。当钻芯法与回弹、超声、超声—回弹或后装拔出法等混凝土强度间接测试方法配合使用时，可用芯样抗压强度值对其他间接测试方法的结果进行修正。但是，由于所取芯样较大、较深，对构件断面削弱较大、影响构件一定的承载力，特别是较薄、较小构件上简直无法承受，所以使用范围受很大限制。
钻芯法被许多国家所采用，俄罗斯、美国、英国、日本、法国等都制定了各自的标准，国际标准化组织也提出了相应国际标准草案（ISO/ DIS7034）。
（5）后装拔出法
后装拔出法试验也是一种半破损检测方法，它是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内，或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓，然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力，由被拔出时的锥台型混凝土块的投影面积确定混凝土的拔出强度，并由此推算出混凝土的抗压强度。
混凝土的抗拨力与抗压强度均属混凝土的力学特性，它们之间存在直接相对关系。因此，它们之间相关性很好，其相关系数r=0.980-0.986，用测定混凝土抗拨力来推算混凝土抗压强度，其相对误差为±8.5%，大大低于超声——回弹综合法的相对误差值。
后装拔出法在美国、加拿大、丹麦等国家已广泛得到应用，国际标准化组织也制定了同类型标准ISO/DIS8046。
2、混凝土结构中钢筋位置和保护层厚度检测
（1）混凝土结构中钢筋的位置和保护层厚度检测
对已建混凝土结构作可靠性诊断和对新建混凝土结构施工质量鉴定时，都要求确定钢筋的位置和钢筋的保护层厚度；当采用钻芯法检测混凝土强度时，为确定取样部位避开钢筋，也需要检测钢筋的位置。钢筋保护层厚度的检测十分重要。保护层厚度过小会因为混凝土碳化，钢筋锈蚀加快、脱钝，影响结构耐久性及使用年限。钢筋保护层厚度过大会造成钢筋有效高度不足，降低混凝土结构的承载力。
钢筋的位置和钢筋的保护层厚度检测分破损检测和非破损检测。破损检测一般是剔凿混凝土，然后直接量测。这种方法直观准确，但工作量大，效率低，无法满足验收规范按比例较大面积抽查的要求。非破损检测是通过钢筋探测仪检测技术测定。
钢筋位置探测仪是利用电磁感应原理制成的。仪器在混凝土结构表面向内部发射电磁波，形成电磁场，混凝土内部的钢筋切割磁感线产生感应电磁场，由于 感应电磁场的强度及空间梯度变化与钢筋位置、直径、保护层厚度有关，因此，通过测量感应电磁场的梯度变化，并通过分析处理，就能确定钢筋位置、保护层厚度和钢筋直径等参数。性能好的钢筋位置探测仪还能将钢筋所处位置的图象打印输出。
（2）混凝土結构中钢筋锈蚀性状检测
混凝土若质量差、工作环境恶劣或其它原因使结构产生各种裂缝，就会造成钢筋的锈蚀。而钢筋锈蚀则会导致混凝土保护层胀裂、剥落，钢筋有效面积削弱等，直接影响结构的承载能力和使用寿命。对已建结构进行结构鉴定和可靠度诊断时，必须对钢筋锈蚀进行检测。
钢筋锈蚀性状检测仪器是使用半电池法测量钢筋表面与探头之间的电位差，以判断钢筋锈蚀的可能性及锈蚀程度。
3、混凝土表面裂缝的检测
混凝土表面裂缝具有直观性,易于被人们发现,而不同的裂缝是由不同原因引起的。因而,裂缝的观察与测量有助于对结构的质量评判。 裂缝检测的项目主要包括：① 裂缝的部位、数量和分布状态: ② 裂缝的宽度、长度和深度: ③ 裂缝的形状,如上宽下窄、下宽上窄、中间宽两端窄、八字形、网状形、集中宽缝形等: ④ 裂缝的走向,如斜向、纵向、沿钢筋方向,是否还在发展等: ⑤ 裂缝是否贯通、是否有析出物、是否引起混凝土剥落等。检测方法如下: ① 裂缝长度可用钢尺或直尺丈量；② 裂缝宽度可用检验卡、塞尺和20倍的刻度放大镜测定；③ 裂缝深度可用超声脉冲法检测。
4、结论
建筑工程混凝土结构现场检测技术对工程质量的评定、质量事故的检测和处理，都具有重大的应用价值，从国内外的发展状况来看，该项技术涉及到多个学科的应用技术。这项技术的进一步创新和完善，应该从以下几个方面来努力：
（1） 新参数、新性能指标的测试。随着材料科学的发展，许多新材料被工程所应用，建筑结构设计的不断改进，一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性，需要不断研究这些参数指标的测试方法，为工程实践服务，是当前测试技术发展的趋势。
（2） 新思想的引入、对数学模型的创新和改善。在建筑工程现场检测的研究中，引入新思想，不仅要考虑宏观力学，还要考虑微观力学，深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有一定的局限性，在新的数学模型建立时，应更加注意其边界条件，扩大使用范围，提高吻合程度。
（3） 测量仪器的改进。随着计算机的普及与发展，改进测量仪器成为必然，测量仪小型化、智能化，使测试精度不断提高，以保证现场检测的需要。
（4） 操作方法的改进。结构检测仪器的操作方法要日趋简单化，使其更适合于大面积建筑工程质量的检测。
参考文献
[1]陕西省建筑科学研究设计院；《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23—2011）北京 ；中国建筑工业出版社；2011；版号：15112.11859
[2]陕西省建筑科学研究设计院、上海同济大学；《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000) 北京 ；中国建筑工业出版社；2000；版号：C212000
[3]中国建筑科学研究院；《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)北京 ；中国计划出版社；2005；版号：1580058673
[4]中国建筑科学研究院；《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03:2007) 北京 ；中国计划出版社；2007；版号：1511214629
[5]哈尔滨建筑大学；《后装拨出法检测混凝土强度技术规程》(CECS 69:2011) 北京 ；中国计划出版社；2011；版号：1580058.316
[6]和城乡建设部；《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T152-2008) 北京 ；中国建筑工业出版社；2008；版号：15112·14741
关键词: 建筑工程；混凝土结构；现场检测；
中图分类号：TV331 文献标识码：A
混凝土结构现场检测主要是检测混凝土结构的强度、钢筋的位置和保护层厚度、混凝土裂缝及内部缺陷等。这些检测都是在施工现场对混凝土结构进行检测，为准确的评定混凝土的质量提供依据。下面就混凝土结构现场检测的几种主要方法和应用情况做简要阐述。
混凝土结构强度的现场检测
我国采用标準立方体抗压强度作为混凝土结构强度特征值。制作边长为150mm的立方体标准试件，在标准养护条件（温度20±30C,相对湿度大于90%）下，养护至28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度值称为混凝土立方体抗压强度。但是由于标准试件中的混凝土与实际结构中的混凝土在质量、受力状况及各种条件上不可能完全一致，实际结构中的混凝土的质量状况就需要通过现场检测进行测定。
混凝土结构现场检测最主要的内容就是混凝土强度的检测，强度的检测方法主要包括回弹法、超声脉冲法、超声—回弹综合法、钻芯法、后装拔出法等。
（1）回弹法
回弹法检测混凝土结构在我国的应用最为广泛，这项检测技术已经有将近半个世纪的历史。目前 ,回弹法在国外的应用主要是作为混凝土均匀性的判断及各构件质量的相对比较，不作强度推算，只定性、不定量，只判断哪个部位强度高低，不确定结构的强度值大小。我国目前应用回弹法检测混凝土抗压强度已达到较成熟的技术。
回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面，由仪器重锤回弹能量的变化，反映混凝土的弹性和塑性性质，测量混凝土的表面硬度推算抗压强度。
回弹法的主要优点是:仪器构造简单，操作方面，检测效率高，费用低廉。但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度等的影响，石子种类对其也有影响，要对回弹值进行不同的修正，对存在有质量疑问区域的混凝土，需用其它方法进行进一步检测。
（2）超声脉冲法
1）超声脉冲法主要是作为查明混凝土缺陷的最常用的检测技术。
混凝土和钢筋混凝土结构物，有时因施工管理不善或受使用环境及自然灾害影响，其内部可能存在不密实或空洞，其外部形成蜂窝麻面、裂缝或操作层等缺陷，这些缺陷的存在会严重影响结构的承载能力和耐久性。混凝土缺陷非破损检测技术,大体可分为两大类:一类是机械波法,其中包括超声脉冲波、冲击脉冲波和超声发射等:另一类是穿透辐射法,其中包括x射线、y射线和中子流等。穿透辐射法因为穿透能力有限,以及操作中需解决人体防护等问题,在我国使用较少。目前最常用的是超声脉冲法。
当结构混凝土中存在缺陷或损伤时，超声脉冲通过缺陷时会产生绕射，传播的声速要比相同种类材质无缺陷混凝土的传播声速要小，声时偏长；缺陷界面上产生反射，因而能量显著衰减，波幅和频率明显降低，接收信号的波形平缓，甚至发生畸变，因此可判别混凝土的缺陷与损伤，这在工程验收、事故处理和已建建筑物可靠性鉴定工作中，可为结构补强和维修，提供可靠的判别依据。
2）在一个工程大量采用同一种混凝土时,还可以用超声脉冲法检测混凝土的强度。
根据超声脉冲在混凝土中传播速度的本质而言,则是混凝土应力应变性质的反映。虽然在应变性质与强度关系的理论推导中可以推论,混凝土强度与声速之间应有一定的关系,但由于实际材料的种种复杂的影响因素,这种关系并不是完全稳定的。所以还需事先建立声速与混凝土抗压强度之间关系的曲线,来实现超声脉冲法检测混凝土的强度。需要注意的是该测强曲线(或公式〉只能在建立曲线(公式)的工程上应用,不得移植到其他的工程检测中。
（3）超声—回弹综合法
超声回弹综合法本质上就是超声脉冲法和回弹法两种检测方法的综合。超声回弹综合法检测混凝土强度，是目前我国使用较广的一种结构中混凝土强度非破损检测方法。它较之单一的超声或回弹非破损检测方法具有精度高、适用范围广等优点。超声回弹综合法先进行回弹测试,后进行超声测试，推定混凝土强度时同时考虑石子类别和测试面的影响，从检测结果中加以修正，较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用，提高了测试精度。
（4）钻芯法
钻芯法是一种半破损的现场检测方法，它是采用取芯机从被检测的混凝土结构上直接钻取圆柱型的混凝土芯样，根据芯样的抗压试验强度，推定混凝土的抗压结构的强度。
钻芯法应用范围广，混凝土抗压强度不大于80 MPa都可以应用钻芯法检测技术。回弹法检测中统一测强曲线适用龄期为14天—1000天的混凝土，而钻芯法对混凝土的龄期没有相应的限制。当钻芯法与回弹、超声、超声—回弹或后装拔出法等混凝土强度间接测试方法配合使用时，可用芯样抗压强度值对其他间接测试方法的结果进行修正。但是，由于所取芯样较大、较深，对构件断面削弱较大、影响构件一定的承载力，特别是较薄、较小构件上简直无法承受，所以使用范围受很大限制。
钻芯法被许多国家所采用，俄罗斯、美国、英国、日本、法国等都制定了各自的标准，国际标准化组织也提出了相应国际标准草案（ISO/ DIS7034）。
（5）后装拔出法
后装拔出法试验也是一种半破损检测方法，它是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内，或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓，然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力，由被拔出时的锥台型混凝土块的投影面积确定混凝土的拔出强度，并由此推算出混凝土的抗压强度。
混凝土的抗拨力与抗压强度均属混凝土的力学特性，它们之间存在直接相对关系。因此，它们之间相关性很好，其相关系数r=0.980-0.986，用测定混凝土抗拨力来推算混凝土抗压强度，其相对误差为±8.5%，大大低于超声——回弹综合法的相对误差值。
后装拔出法在美国、加拿大、丹麦等国家已广泛得到应用，国际标准化组织也制定了同类型标准ISO/DIS8046。
2、混凝土结构中钢筋位置和保护层厚度检测
（1）混凝土结构中钢筋的位置和保护层厚度检测
对已建混凝土结构作可靠性诊断和对新建混凝土结构施工质量鉴定时，都要求确定钢筋的位置和钢筋的保护层厚度；当采用钻芯法检测混凝土强度时，为确定取样部位避开钢筋，也需要检测钢筋的位置。钢筋保护层厚度的检测十分重要。保护层厚度过小会因为混凝土碳化，钢筋锈蚀加快、脱钝，影响结构耐久性及使用年限。钢筋保护层厚度过大会造成钢筋有效高度不足，降低混凝土结构的承载力。
钢筋的位置和钢筋的保护层厚度检测分破损检测和非破损检测。破损检测一般是剔凿混凝土，然后直接量测。这种方法直观准确，但工作量大，效率低，无法满足验收规范按比例较大面积抽查的要求。非破损检测是通过钢筋探测仪检测技术测定。
钢筋位置探测仪是利用电磁感应原理制成的。仪器在混凝土结构表面向内部发射电磁波，形成电磁场，混凝土内部的钢筋切割磁感线产生感应电磁场，由于 感应电磁场的强度及空间梯度变化与钢筋位置、直径、保护层厚度有关，因此，通过测量感应电磁场的梯度变化，并通过分析处理，就能确定钢筋位置、保护层厚度和钢筋直径等参数。性能好的钢筋位置探测仪还能将钢筋所处位置的图象打印输出。
（2）混凝土結构中钢筋锈蚀性状检测
混凝土若质量差、工作环境恶劣或其它原因使结构产生各种裂缝，就会造成钢筋的锈蚀。而钢筋锈蚀则会导致混凝土保护层胀裂、剥落，钢筋有效面积削弱等，直接影响结构的承载能力和使用寿命。对已建结构进行结构鉴定和可靠度诊断时，必须对钢筋锈蚀进行检测。
钢筋锈蚀性状检测仪器是使用半电池法测量钢筋表面与探头之间的电位差，以判断钢筋锈蚀的可能性及锈蚀程度。
3、混凝土表面裂缝的检测
混凝土表面裂缝具有直观性,易于被人们发现,而不同的裂缝是由不同原因引起的。因而,裂缝的观察与测量有助于对结构的质量评判。 裂缝检测的项目主要包括：① 裂缝的部位、数量和分布状态: ② 裂缝的宽度、长度和深度: ③ 裂缝的形状,如上宽下窄、下宽上窄、中间宽两端窄、八字形、网状形、集中宽缝形等: ④ 裂缝的走向,如斜向、纵向、沿钢筋方向,是否还在发展等: ⑤ 裂缝是否贯通、是否有析出物、是否引起混凝土剥落等。检测方法如下: ① 裂缝长度可用钢尺或直尺丈量；② 裂缝宽度可用检验卡、塞尺和20倍的刻度放大镜测定；③ 裂缝深度可用超声脉冲法检测。
4、结论
建筑工程混凝土结构现场检测技术对工程质量的评定、质量事故的检测和处理，都具有重大的应用价值，从国内外的发展状况来看，该项技术涉及到多个学科的应用技术。这项技术的进一步创新和完善，应该从以下几个方面来努力：
（1） 新参数、新性能指标的测试。随着材料科学的发展，许多新材料被工程所应用，建筑结构设计的不断改进，一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性，需要不断研究这些参数指标的测试方法，为工程实践服务，是当前测试技术发展的趋势。
（2） 新思想的引入、对数学模型的创新和改善。在建筑工程现场检测的研究中，引入新思想，不仅要考虑宏观力学，还要考虑微观力学，深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有一定的局限性，在新的数学模型建立时，应更加注意其边界条件，扩大使用范围，提高吻合程度。
（3） 测量仪器的改进。随着计算机的普及与发展，改进测量仪器成为必然，测量仪小型化、智能化，使测试精度不断提高，以保证现场检测的需要。
（4） 操作方法的改进。结构检测仪器的操作方法要日趋简单化，使其更适合于大面积建筑工程质量的检测。
参考文献
[1]陕西省建筑科学研究设计院；《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23—2011）北京 ；中国建筑工业出版社；2011；版号：15112.11859
[2]陕西省建筑科学研究设计院、上海同济大学；《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000) 北京 ；中国建筑工业出版社；2000；版号：C212000
[3]中国建筑科学研究院；《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)北京 ；中国计划出版社；2005；版号：1580058673
[4]中国建筑科学研究院；《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS 03:2007) 北京 ；中国计划出版社；2007；版号：1511214629
[5]哈尔滨建筑大学；《后装拨出法检测混凝土强度技术规程》(CECS 69:2011) 北京 ；中国计划出版社；2011；版号：1580058.316
[6]和城乡建设部；《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T152-2008) 北京 ；中国建筑工业出版社；2008；版号：15112·14741