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仪器方法 新老混凝土结构无损检测比较分析 蒋凯辉 (海军后勤学院,天津 300450) 摘 要:从新老混凝土结构无损检测的目的、 内容、 方法、 标准、 环境和设备等方面的比较分 析,论述无损检测技术在新老混凝土结构检测应用中的差异和应注意的问题。 关键词:无损检验;混凝土结构;比较分析 中图分类号:TG115. 28 ; TU375 文献标识码:B 文章编号:100026656(2002)0420182203 COMPARATIVE ANALYSIS OF NONDESTRUCTIVE TESTINGOF NEW AND OLD CONCRETE STRUCTURES JIANG K ai2hui (Navy Service Institute , Tianjin 300450 , China) Abstract : The difference in nondestructive testing of new and old concrete structures and thepoints for attention are described by comparative analysis of testing purposes , contents , methods , criteria , surroundings and equipment. Keywords :Nondestructive testing; Concrete structure; Comparative analysis 无损检测技术不仅在金属材料,而且在非金属 材料(主要是混凝土)结构检测中广泛应用。总体来 看,可将混凝土材料无损检测技术的应用领域归结 为两大类,一是新建结构施工质量控制和评定;二是 老化结构损坏程度的评估。虽然两者采用的技术原 理相同,但由于针对性不同,检测条件各异,所以在 实施检测过程中检测内容不同,检测环境有差异,而 且通过分析比较可发现新老混凝土结构的无损检测 对检测设备的要求也是有区别的。本文拟通过对两 者的比较分析,论述无损检测技术在新老混凝土结 构检测应用中的差异和应该注意的问题,以期促进 无损检测技术在混凝土结构检测领域的进一步发 展。 所谓新结构是指尚未施工完成或虽施工完成但 尚未交付使用的混凝土结构;所谓老结构是指经过 多年使用,由于超载或耐久性不足产生损坏而需维 修的混凝土结构。下面从目的、 内容、 方法、 标准、 环 境和设备几个方面对新老混凝土结构无损检测进行 比较分析。 收稿日期:2001202201 1 检测目的 新结构无损检测的目的是通过无损检测评定结 构的施工质量,为施工质量控制和工程验收服务;老 结构无损检测的目的是通过无损检测反映结构的损 坏程度,为结构可靠性评估和修复设计服务。无损 检测技术在混凝土结构中的应用,首先是新建结构 的质量控制和质量验收,已取得了良好效果。近些 年来,由于混凝土结构老化问题越来越突出,每年用 于结构维修的经费比重越来越大。老化结构尚存在 多大的残余可靠度,维修价值如何,需采取什么修复 方案和维修工程量计算等,都需要提供科学准确的 结构破损状况资料。对于已出现严重损坏的老结 构,检测中不能使其破损加剧,因而无损检测方法便 成为老结构破损检测的主要技术手段。 2 检测内容 新结构无损检测内容是按照质量验收标准而制 定的,以工程设计要求为依据,对于混凝土结构,其 内容主要包括混凝土强度、 保护层厚度、 密实度、 弹 性参数、 含水率、 裂缝和内部缺陷等,重点是混凝土 强度、 保护层厚度、 裂缝和内部缺陷。对于路面结构 281 第24卷第4期 2 0 0 2年4月 无损检测 NDT Vol. 24 No. 4 Apr . 2 0 0 2 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 还包括结构厚度等尺寸的无损检测。 老结构无损检测内容是按照结构耐久性和可靠 度评估要求而制定的,对于混凝土结构,其内容主要 包括混凝土残余强度、 弹性参数、 裂缝扩展程度、 混 凝土碳化程度、 氯离子含量和钢筋锈蚀程度等,重点 是混凝土残余强度、 裂缝扩展程度、 混凝土碳化程度 和钢筋锈蚀程度。而对于结构内部缺陷和结构尺寸 等,由于结构建成后在使用过程中一般不会发生变 化,故通常不是检测重点。 检测内容决定了检测所需的设备、 检测工作量 和检测进度,具体工程需要哪些检测项目应根据结 构特点和评定要求确定。 3 检测方法 现代混凝土无损检测技术的研究与应用,从20 世纪30年代即已开始,虽然与金属无损检测技术相 比它尚不够成熟和完善,但是也取得了较大的发展。 如今正在研究和应用的只用于现场无损(包括半破 损)检测的方法就有表面硬度法、 局部破损法、 声学 法、 光学法、 电磁法和射线法等六大类20多种方法。 对于水下结构还广泛应用水下超声和水下摄像等 方法。 新结构一般在施工过程中预留有混凝土试块,有 利于需要试块对比的检测方法(如超声、 回弹法等)的 准确实施。由于新建结构尚未发生(或只有轻微的) 混凝土碳化,故可广泛应用检测费用较低的表面硬度 法,一般不需要采用局部破损法。新建结构的混凝土 裂缝多为温度变化产生的干缩缝,所以采用表面裂缝 检测法即可。另外,新建结构钢筋尚未锈蚀,对混凝 土保护层厚度的检测可采用普通电磁法。 老结构的特点是结构已使用多年,可能出现两 种类型的结构损坏,一种是超载产生的结构损坏;另 一种是耐久性不足产生的结构老化。老结构无预留 试块可利用,混凝土强度和弹性参数等无法采用纯 无损检测方法,一般要结合局部破损法进行检测。 由于老结构表面存在一层较厚的混凝土碳化层,常 用的超声法和表面硬度法会因碳化层的影响使检测 数据失去真实性,所以若要采用,应注意选择合适的 设备和数据处理方法,以消除表面碳化层的影响,获 得准确结果。超载产生的深度较大的结构裂缝和构 件钢筋的影响更加明显,在这方面有的设备性能尚 欠缺。另外,老结构(尤其是水工结构)钢筋锈蚀严 重,在进行混凝土保护层厚度和钢筋残余直径检测 时,钢筋锈蚀层对电磁法检测影响较大。 4 检测标准 我国先后颁布过一些混凝土材料无损检测的技 术规程,如J G J 23—1985[1],CEG 02 :1988[2],CEC 03 :1988[3],CCECS 21 :1990[4]等。但现行的检测规 程均是针对新建结构的混凝土质量控制而制订的, 直接应用于破损结构的检测尚存在许多问题。在实 际工作中,有些单位和部门制订了自已的评价标准, 以便工作的开展。今后应加强适用于老结构的无损 检测标准的制订。 5 检测环境 结构无损检测是针对具体构件实施的,分析新 老混凝土结构无损检测的环境差异,对于制定合理 的检测方案,选择适当的检测设备等具有一定的指 导意义。 新结构无损检测的环境特点是,对预制构件的 质量可以在构件安装前进行检测,易实施检测操作; 对于现浇构件,无论是陆上结构还是水工结构,都可 以在施工脚手架或施工平台上进行检测操作,不必 为检测专门搭设脚手架或平台。以上环境条件有利 于各种大型或复杂的检测设备的采用。对于有外层 材料的结构构件,一般在外层材料施工前检测工作 已完成,故对检测误差的影响因素较少。另外,新建 的水工结构件表面完整、 平滑,没有附着海生物,其 检测前的准备工作简单。 老结构无损检测的环境特点是,所有构件已安 装完毕,脚手架或施工平台已拆除,因此陆上结构检 测时需搭设临时脚手架,水工结构(如码头)检测时 需乘舢板趁潮进行作业。对于有外层材料的结构 件,需将测点的外层材料清除,或选择能消除外层材 料对检测精度影响的检测设备。对于老的水工结 构,特别是海工结构,在潮差变化段往往附着许多海 生物,检测前需将其清除。 6 检测设备 无损检测设备虽然种类繁多,但有些设备运用 于混凝土结构具有局限性,对新老混凝土结构,检测 设备的适用程度也有所不同。目前在混凝土结构无 损检测中使用较多的有超声仪、 回弹仪、 钢筋保护层 厚度(钢筋直径)测定仪、 取芯机、 测厚仪、 碳化深度 测定仪、 钢筋锈蚀测定仪、 裂缝测定仪以及钢筋定位 仪等。此外,有些设备可视情选用,如贯入式混凝土 强度检测仪、 动弹仪、 绝对应力检测仪、 桩基检测仪 381 蒋凯辉等:新老混凝土结构无损检测比较分析 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 和核子密湿度仪等。 超声设备较贵,且操作和数据处理相对复杂,故 多用于其它方法不易完成的混凝土内部缺陷的检 测。对于老结构来说,内部缺陷检测已不是重点,因 为交付使用的工程结构可以认为不存在不符合要求 的内部缺陷,故一般不使用超声仪检测老结构的内 部缺陷。若老结构产生的裂缝较浅,可用塞尺和刻 度放大镜进行裂缝检测,只有当裂缝较深时,才有必 要使用超声仪进行检测。在混凝土强度检测方面, 借助预留试块的对比试验,一般利用回弹仪就可得 到较准确的新结构混凝土强度检测结果。若要检测 精度更高,可采用超声2回弹综合检测法。对于老结 构,一来没有预留试块可比较,二来若碳化层过大, 表面硬度法检测设备会失去一定意义,故老结构检 测中取芯设备是必不可少的,可以借助芯样压力试 验结果,采用超声2取芯综合法或回弹2取芯综合法 (需选择冲击能较大的回弹仪)进行混凝土强度检 测。新结构不存在钢筋锈蚀检测项目,只需进行混 凝土保护层厚度检测,由于钢筋无锈蚀,故普通保护 层厚度测定仪可得到较好的检测精度。有些老结 构,钢筋已严重锈蚀,无论进行混凝土保护层厚度检 测,还是钢筋直径(锈蚀量)检测,由于钢筋锈蚀的影 响,现有常规设备的检测精度均不够理想,有的设备 虽然精度较好,但价格昂贵。 新结构的检测环境较好,检测设备的体积、 重量 和是否有自备电源都不是大问题。但老结构由于检 测环境较差,体积小、 重量轻的检测设备有利于检测 作业,有的环境要求设备最好有自备电源。 参考文献: [1] J G J 23—1985 ,回弹法检测混凝土强度技术规程[S]. [2] CEG 02 :1988 ,超声2回弹综合法检测混凝土强度技术 规程[S]. [3] CEC 03 :1988 ,钻芯法检测混凝土强度技术规程[S]. [4] CCECS 21 : 1990 ,超声法检测混凝土缺陷技术规 程[S]. (上接第176页) 肩、 接头内外径和管体外形等。 (2)判定等级 钻杆管体和接头分类为四个等 级,一级最优,四级判废。钻杆接头密封面和丝扣状 况分现场可修复和工厂可修复两种。 (3)操作过程 ①检测前清洗丝扣、 台肩及管 体内外表面。②用卡规、 直径规和测量尺检测接头 内外径。③用丝扣规、 测量尺等检验内外丝扣及台 肩的质量情况。 (4)按接头分类标注相应标记 一级钻杆接头 标注两条白色,二级钻杆接头标注一条黄色,三级钻 杆接头标注一条橙色,废管标注一条红色,报废或工 厂可修复的钻杆接头标注红色,现场可修复的标注 绿色。 7 结语 石油专用管材检测在我国起步较晚,因此检测 经验尤为重要。检测人员应从对标准的理解程度上 下功夫,制定比较合理、 完善的检测工艺,在实际工 作中不断提高缺陷的综合判断能力,学习国内外先 进技术和经验,把石油专用管现场检测提高到一个 新的水平。 (上接第181页) 板的要求过严,也不要对厚板的要求过松,是符合实 际的。本题中,条状夹渣总长度3 + 2 = 5mm没有 超过单个条状夹渣长度的允许值6mm ,显然按条状 夹渣总长度已超过T进行评级是有些过分严厉了。 故评为 Ⅲ 级是正确的,也是合理的。 通过这个问题的解决,本人认为JB 4730标准 中表625和表627对条状夹渣总长度的要求叙述不 够严谨,只说明了折算以后的条状夹渣总长度小于 单个条状夹渣长度的情况,没有说明不进行折算时 条状夹渣总长度小于单个条状夹渣长度的情况如何 对待。因此,执行起来容易产生偏差。若把JB 4730 标准中表625的注解3及表627的注解 2( 两条注解 内容相同)修改如下,将会更加严谨且便于理解,即 ①当被检焊缝长度 ≤12 T ( Ⅱ 级)或6T(Ⅲ 级)时, 条状夹渣总长的允许值可按比例进行折算。②条 状夹渣总长度或折算后的条状夹渣总长度小于单个 条状夹渣长度时,以单个条状夹渣长度为允许值。 这样一改就更加明确了,不管是折算还是不折 算,只要条状夹渣总长度小于单个条状夹渣长度,就 要以单个条状夹渣长度为允许值。从而可避免对标 准理解的片面和偏差。 481 蒋凯辉等:新老混凝土结构无损检测比较分析 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m