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摘要:科学技术不断进步的当前,混凝土无损检测技术也不断发展,当前其测试结果精度及可靠性均不断提高。本文对混凝土无损检测技术进行探讨,为混凝土无损检测技术的应用提供参考。
关键词:无损检测;混凝土;结构检测;应用
1常用混凝土无损检测方法
混凝土结构强度的无损检测方法是通过建立混凝土的弹性波、电磁波、红外线谱、放射性等物理性与抗压强度之间相关性,推算混凝土结构强度的方法。通过对相同混凝土的标准试块的强度与无损试验的数据对照,进行回归分析和数学处理,最终得出测强曲线。常见的无损检测方法有回弹检测法、超声检测法和超声回弹综合法。
1.1回弹检测法
回弹检测法是使用回弹仪检测混凝土实体结构强度的方法。在回弹仪内安装一个弹簧、弹击杆和重锤,回弹仪被激发时,弹簧驱动重锤沿着弹击杆,撞击到混凝土表面,通过测试重锤被弹回的距离作为回弹值。根据回弹值的测强曲线来推定混凝土强度。由于测试在混凝土的表面,重锤反弹的作用力只在混凝土表面一定厚度范围内,因此该方法属于表面硬度法。回弹法检测混凝土强度的原理图如图1。
图1回弹法示意图
1.2超声回弹综合法
超声回弹综合法是将超声法和回弹法结合使用的综合检测方法。只使用一种方法检测混凝土会有一定的局限性。两种方法的综合使用不但发挥各自的优势,还能减弱单独使用的缺陷,既能够检测混凝土实体结构弹性和塑性性能,又能够了解混凝土内部的缺陷,因此能够更加准确检测出混凝土实体结构的强度。
超声回弹综合法是先采用超声波法测试混凝土性能,测量超声波在被检混凝土构件中传播的波速,然后再用回弹仪检测混凝土的表面强度,建立f-v-R关系。再根据混凝土强度、声速值和回弹值的测强曲线,推定出该混凝土构件的强度。
超声检测法和回弹法综合运用减少原来对回弹值和声速的影响,扩大该方法的适用范围,提高测试精度。超声回弹综合法具有以下优势:
⑴混凝土含水率和龄期的影响削减。声波在混凝土构件中传播,影响声速的不但有骨料,还有龄期和含水率。同样的,回弹值也会被龄期和含水率影响。但是,两者的影响情况是不同的。一般情况下,含水率越大,回弹值越低,而声速也大。这是因为声波在水中的传播速度比空气中快。因此在f-V-R中,两种方法部分抵消含水率对强度的影响。
⑵弥补两种方法的缺陷。超声法或回弹法只能在某一个方面和一定范围反映混凝土实体结构的性能。例如回弹检测法,只能对混凝土结构表面一定深度范围内的强度进行推测。当需要检测大尺寸构件时,回弹法很难反映混凝土内部的实际强度。而超声法则是通过检测断面的动弹性能来推测混凝土强度,但是对较高强度混凝土检测时,动弹性指标敏感性下降,许多微小的变化容易被检测误差掩盖,因此会限制使用范围。使用超声回弹综合法检测混凝土结构强度,不仅仅能检测到混凝土结构的内部和外部的性能,而且能扩大检测强度的范围,相互弥补缺陷。
⑶提高精度。超声回弹综合法将两种检测方法的优点结合在一起,减小了许多因素的影响,能更好地反映出混凝土构件的整体力学性能,对提高检测精度有明显的效果。
2混凝土无损检测技术在工程中的应用
2.1试验材料
普通硅酸盐水泥,强度等级42.5MPa;级配良好的碎石作为粗骨料;级配良好的中砂作为细骨料;FNJ-1型萘系高减水剂;以及矿渣。
2.2试验方法
采用试验材料配置C40混凝土,水灰比0.41,加入不同掺量配置不同龄期的混凝土,坍落度120-300mm。制作100mm立方体试件,机械搅拌混凝土后振捣成形,标准养护。采用ZBL-U510型非金属超声检测仪检测超声波在混凝土中的声速值,之后进行抗压试验。
2.3试压结果
2.3.1含砂率对声速的影响
超声波的传播速度评估密度抗压,而混凝土密度决定了混凝土的强度,密度越大则强度越高,声波传播速度越快,传播时间减少,反之则相反。因此评估超声波声速即可评估混凝土强度。含砂率过高,则水泥用量相同的前提下造成骨料表面砂浆量降低,降低骨料的胶凝力;含砂率过低则造成砂浆不能完全包裹、填充骨料空隙及表面,降低混凝土和易性。监测发现含砂率从44.0%增加至50%时抗压强度反而降低,为了减少水泥用量,控制成本,含砂率不能过高,控制在44%即可。
2.3.2粉煤灰含量对声速的影响
于混凝土凝固28d分别对掺量1.0%、1.2%及1.4%的加入15%粉煤灰与为加入粉煤灰的混凝土声速进行测量。检测发现,龄期28d的混凝土中,不同掺量的混凝土加入粉煤灰的声速均大于未加入粉煤灰的混凝土的强度,见表1。
表1加入粉煤灰对龄期28d不同掺量混凝土声速的影响
分析原因在于,粉煤灰的颗粒直径较小,相对分散,可填充水化水泥颗粒的缝隙,降低混凝土的孔隙率,从而提高混凝土强度。且粉煤灰中含有的SiO2、Al2O3与混凝土水化物的Ca(OH)2反应而生成水化硅酸钙、水化硅酸铝,浆体硬化后进一步提高密实度,从而提高混凝土密度,提高超声波传播速率。
结束语
混凝土无损检测技术应用时间长,但又是年轻的技术。混凝土无损检测技术具有突出的优点的同时也有比较明显的缺点。因此,在实际工程检测中,往往会使用两种以上的方法相结合,达到提高精度和检测可靠性的目的。或者在使用传统的检测方法的时候加入无损检测方法,两种方法起到相互验证的作用。随着科学技术的日新月异,建筑工程检测是实际需要,我们有理由相信和期待无损检测技术水平的提高和更新的技术得以应用。
参考文献:
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