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1、第二章 建筑结构的检测与鉴定21 概 述 221 建筑物可靠性鉴定的基本概念结构可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的能力，它包括安全性、适用性和耐久件，当以概率来度量时称为结构可靠度。 安全性：结构在正常施工和使用条件下承受可能出现的各种作用的能力，以及在偶然事件发生时和发生后仍保持必要的整体稳定性的能力。 适用性：结构在正常使用条件下满足预定使用功能的能力。 耐久性：结构在正常维护条件下随时间变化而仍满足预定功能的能力。 建筑物可靠性鉴定是指对现有建筑物上的作用、结构抗力及其相互关系进行检测、试验和综合分析，评估其结构的实际可靠性。212 建筑物的签定方法 1传统经验法
2、 建筑物可靠性鉴定过去主要采用传统经验法，传统经验法的特点是以个人或少数鉴定人员的经验和知识为主进行鉴定的，也就是依靠有经验的技术人员进行现场检测和必要的复算，然后凭其个人的知识和经验给出评判结果。由于没有统一的标准，有时的鉴定结论会因人而异，尤其是对一些结构较复杂的工程。 2实用鉴定法 随着科学技术的发展，建筑物的鉴定方法也在不断更新和完善，结构可靠性理论已引入建筑结构的鉴定中，我国在这方面也已取得一定的成绩，经过多年的努力，已编制了一些现有建筑物可靠性鉴定的标准。下面列举的是我国已编制的现有建筑物鉴定的国家或行业的标准和规程：工业厂房可靠性鉴定标准(GBJl4490)钢铁工业建(构)筑物可
3、靠性鉴定规程(YBJ 21989)民用建筑可靠性鉴定标准(GB 502921999)钢结构检测评定及加固技术规程(YB 925796)危险房屋鉴定标准(JGJl2599)建筑抗震鉴定标准(GB 5002395)工业构筑物抗震鉴定标准(GBJll789)建筑结构检测技术标准(GB/T 503442004)建筑物可靠性鉴定目前是采用实用鉴定法，该方法是在传统经验法的基础上发展起来的一种较科学的鉴定评判方法。这种鉴定方法的特点是要求鉴定人员根据鉴定目的进行详细的检查、分析，再按照现行的鉴定标准(上面列举的有关鉴定标准)下结论。实用鉴定法的工作程序如图21所示。1)结构布置、支撑系统、圈梁布置、结构构
4、件、结构构造和连接构造的检查。2)地基基础的检查。3)结构上的作用、作用效应反作用效应组合的调查分析，必要时进行实测统计。4)结构材料性能和几何参数的检测与分析，结构构件的计算分析、现场实测，必要时进行结构试验。5)建筑物结构功能及建筑构造的检查。初步调查时，除对原设计图、竣工图等有关原始资料与实物初步核对、检查和分析外，还应对建筑结构使用条件作调查。使用条件的调查应包括结构物的作用、使用环境和使用历史三部分内容。22 结构材料的力学性能检测结构性能的检测是可靠性鉴定工作中的重要环节。检测工作包括内容： 结构材料的力学性能检测结构的构造措施检测结构构件尺寸钢筋位置及直径的检测结构及构件的开裂和
5、变形检测等。在对建筑物进行可靠性鉴定时必然要使用建筑结构材料的力学性能参数，这些参数可以通过查问建筑物的竣工资料得到，但大多数情况下应通过现场检测来确定。对现有建筑物进行现场检测通常可以为解决下列问题提供基本的依据：1)分析结构产生破损或破坏的原因；2)评定结构的现有承载能力；3)决策与优化结构处理及加固方案；4)推断结构损坏发展的趋势和结构使用寿命；5)推断加固处理后结构的使用寿命。221混凝土材料非破损检测技术是指在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下，利用声、光、热、电磁和射线等方法测定有关混凝土性能方面的物理量，推定混凝土强度、缺陷等。回弹法和超声波法是典型的非破损测试方法；部破损检
6、测方法如钻芯法、拔出法等，由于所造成的局部损伤仅在混凝土表面或者在构件的一个很小的范围内，对结构的整体性能没有影响，不会危及结构的安全，所以也将其归入非破损检测范围。非破损检测与常规的标准试块破坏试验方法相比，具有下列特点：1) 不破坏构件或建筑物的结构，不影响其使用性能，且简便快速；2) 可大面积直接在结构混凝土上作全面检测，能比较真实地反映混凝土的质量和强度；3) 能获得破坏试验不能获得的信息，例如能检测内部孔洞、疏松、开裂、不均匀性、表面烧伤、冻害及化学腐蚀等；4) 适用性强，对新建工程和现有建筑物都能应用；5) 可进行连续测试相重复测试，使测试结构具有良好的可比性；6) 由于是间接检测
7、，检测结果的精度要差一些。1回弹法检测混凝土抗压强度回弹法系指在结构或构件混凝上测得其回弹值和碳化深度值来评定该结构或构件混凝土强度的非破损检测方法，它主要用于评定混凝土抗压强度，是各种表面硬度法(如刻痕法、压痕法等)中较好的一种方法。具有仪器构造简单、使用操作方便、检测速度快和检测费用低的优点，在一定条件下能满足结构或构件混凝土强度的测试要求，其检测精度误差在15以内。因此，在历届国际非破损检测会议上，均得到肯定和推荐。回弹法是用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆(传力杆)，弹击混凝土表面并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值(反弹距离与弹簧起始长度之比)作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种
8、方法。应用此法进行检测的范围大概有四个方面：(1)根据实测回弹值来估算结构混凝土的特征强度；(2)检验结构混凝土质量的均匀性；(3)检查结构或构件混凝土是否达到某一特定的强度(如拆模、运输、吊装混凝土强度)；(4)检验有疑问的区域。此法用回弹仪来检测混凝土强度，是根据混凝土强度与表面硬度间也存在一定的关系；另外，当具有一定功能的钢锤冲击混凝土表面时，其回弹值与表面硬度间也存在着一定的相关关系，通过试验，以建立混凝土强度与回弹值问的关系来确定混凝土强度，这就是回弹法测强的基本原理。在实际应用中，一般将混凝土抗压强度与回弹值间的对应关系，用图像或表格的形式来表示，如图。弹击系统主要由弹击杆、弹击拉
9、簧、弹击锤所构成。其弹击杆的主要作用是将弹击锤的动能传给被测混凝土试件，并将冲击后的一部分动能反弹给弹击锤，使其回弹一定距离；弹击拉簧主要是储存能量并赋予弹击锤；弹击锤既是能量的携带件，又是弹击系统与示值系统间的联系元件，即示值系统中指针滑块所指示的回弹值，是由弹击锤冲击弹击杆后回弹时带动其移动的距离表示的。示值系统主要由导杆、压力弹簧、标尺、指针等构成。指示装置固定在仪器壳体上，以保持其与弹击系统的相对位置和运动关系。回弹仪的工作原理如图25所示。一个标准质量的重锤，在标准弹簧弹力带动下，冲击一个与混凝土表面接触的弹击杆由于回弹力的作用重锤又回跳一定距离，并带动滑动指针在刻度上指出回弹值R，
10、R是重锤回弹距离与起跳点原始位置距离的百分比值，可用下式表示(1) 检测准备。凡需要用回弹法检测的混凝土结构成构件往往是缺少同样条件下的试块或标准试块数量不足、试块的质量缺乏代表性、试块的试压结果不符合现行技术标准所规定的要求，并对该结果持有怀疑。所以检测应全面地、正确地了解被测结构或构件的情况。检测前，一般需要了解工程名称，设计、施工和建设单位名称，结构或构件名称，外形尺寸、数量及混凝土设汁强度等级，水泥品种、安定性、标号、厂名，砂、石种类、粒径，外加剂或接合料品种、掺量，施工时材料汁量情况等，模板、挠筑及养护情况等，成型日期，配筋及预应力情况，结构或构件所处环境条件反存在的问题。其中以了解
11、水泥的安定性合格与否最为重要，若水泥的安定性不合格，则不能采用回弹法检测。逐个检测方法主要用于对混凝土质量和强度有怀疑的独立结构(如现浇整体的壳体、烟囱、水塔、隧道、连续墙等)、单独构件(如结构物中的柱、梁、屋架、板、基础等)和有明显质量问题的某些结构或构件。抽样检测主要用于在相同的生产工艺条件下强度等级相同、原材料和配合比基本一致且龄期相近的混凝土结构或构件。被检测的试祥应随机抽取不少于同类结构或构件总数的30，还要求测区总数不少于100个。具体的抽样方法，一般由建设单位、施工单位及检测单位共同商定。(2) 检测方法。了解了被检测的混凝土结构或构件情况后，需要在构件上选择及布置测区。所谓“测
12、区”系指检测结构或构件混凝土抗压强度时的一个检测单元。每一测区相当于该试样同条件混凝土的一组试块。行业标准回弹法检测混凝土抗压强度技术规程规定，取个结构或构件混凝土作为评定混凝土强度的最小单元，至少取10个测区。但对某一方向尺寸小于4.5m、另一方向尺寸小于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。测区的大小以能容纳16个回弹测点为宜，不易大于0.04m2。测区表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、粉刷层、浮浆、油垢、蜂窝麻面等。必要时可采用砂轮清除表面杂物和不平整处。测区应均匀布置在构件或结构的检测面上，相邻测区间距不宜过大，当混凝土浇筑质量比较均匀时可酌情增大间距，但不宜
13、大于2m，构件或结构的受力部位及易产生缺陷部位(如梁与柱相接的节点处)需布置测区；测区应优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面(与混凝土浇筑方向相垂直的贴模板的一面)，如不能满足这一要求时，可选在混凝土浇筑的表面或底面；测区须避开位于混凝土内保护层附近设置的钢筋和预埋铁件。对于体积小、刚度差以及测试部位的厚度小于100mm的构件，应设置支撑加以固定，以防止构件在回弹时产生开裂。按上述方法选取试祥和布置测区后，先测量回弹值。测试时回弹仪应始终与侧面相垂直，并不得打在气孔和外露石子上。每一测区的两个测面用回弹仪各弹击8点，如一个测区只有一个测面，则需测16点。同一测点只允许弹击一次，测点宜在测面范围内均匀
14、分布，每一测点的回弹值读数准确至度，相邻两测点的净距一般不小于20mm，测点距构件边缘或外漏钢筋、铁件的间距不得小于30mm。回弹检测规程：1） 回弹仪标准状态要求，检查仪器并应符合标准。2） 根据回弹法技术规程，选定和布置测区、测面、测点，并应清晰地编号标记。3） 体积小、刚度差或测试部位厚度小于l0cm的构件，均应设置支撑，可靠固定后进行测试。4） 测试表面层遭受短期湿润的混凝土，经风干后测试。5） 蒸汽养护的混凝土，应在构件出池经自然养护14d后进行测试。6） 测试时应将回弹值读数精确至1度，并将测取的回弹值记人测试记录表23。7） 每一测点只能检测一次，不允许在同一测点重复弹测。8）
15、每一测区的两个相对测面，应各测试8点，两边共16点，如只能在一个侧面检测时应在该测面上弹测16点(如允许，可适当扩大测面)。9） 对于非水平测试的侧面，应该判定回弹仪中轴线与水平线夹角大小，并注明“+”或“-”、角度值与对应的回弹值，夹角正负如图所示。10） 在混凝土灌筑表面测试时，所测取的回弹值应注明“底面”、“表面”。11） 测试面的碳化与否应及时判定，并在测取的回弹值中予以注明。12） 对于测试面的干湿程度应进行判别，并注明干面或湿面及其对应回弹值。13） 测试部位表层与内部质量不一致并有明显差异，或内部有严重缺陷的混凝土不适合回弹测试。14） 遭受化学腐蚀、火灾、硬化期间冻伤、高温损伤
16、，以及长期处于高温、潮湿环境、浸水的混凝土，不适合回弹检测。 15） 测试时环境温度低于5或高于35，不适合进行回弹检测。16） 测试部位曲率半径小于35cm时，不宜回弹测试。（3）碳化深度的测定 碳化是影响回弹法测定混凝土强度的主要因素。混凝土暴露在空气中，出于受到大气中CO2的作用，使混凝土表面一部分Ca(0H)2逐渐形成碳酸钙(CaCO3)而变硬。因此，在碳化后的混凝土表面上测得的回弹值偏高，必须在回弹测试后立即进行碳化的鉴别及其深度测量，并以此为依据确定混凝土强度。测量构件的碳化深度时，用合适的工具在测区表面形成直径为15mm的孔洞，清除洞中的粉末和碎屑后(注意不能用液体冲洗孔洞)并立
17、即用1的酚酞酒精溶液滴在混凝土孔洞内壁的边缘处、用碳化深度测量仪或其他工具测量自测面表面至深部不变色边缘处与测面相垂直的距离1-2次，该距离即为该测区的碳化深度值，准确至0.5mm。一般一个测区选择23处测量混凝土的碳化深度值，当相邻测区的混凝土质量或回弹值与它基本相同时，那么该测区的碳化深度值也可代表相邻测区的碳化深度值。一般应选不少于构件的30测区数测量碳化深度值。式中：dm测区(或测位)平均碳化深度，先计算至0.1mm，最后取至0.5mm； di第i个测点的碳化深度，m”； n测位的碳化深度测点数(或测量次数)。当dm0.4mm，则按末碳化处理(即dm=0)，当d m6mm，则按dm6m
18、m考虑。必须在每一测位最邻近区试验和测量混凝土碳化深度。测量碳化深度的侧面，应为测试回弹值的同一测面。（4） 回弹数据处理。1）平均回弹值的计算当回弹仪在水个方向测试混凝土浇筑侧面时，随从每一测区的16个回弹值中剔除其中3个最大值和3个最小值，取余下的10个回弹值的平均值作为该测区的平均回弹值，取一位小数。2)角度修正计算。当回弹仪非水平方向测试混凝土灌筑侧面时，应根据回弹仪中轴线与水平方向的角度(见上图)，将测取的回弹值舍去3个最大值和3个最小值后求出测区平均回弹值Rm“再按下式修正为水平方向测试时的测区平均回弹值 式中：Rma非水平方向检测时侧区的平均回弹值，精确至0.1， Raa非水平方
19、向检测时回弹值的修正值，按表21查出。由于回弹法测强曲线是根据回弹仪水平方向测试混凝土试件侧面的试验数据计算得出的，因此当测试中无法满足上述条件时需对测得的回弹值进行修正。3)侧面修正计算。若测试面不是混凝土浇筑侧面，而是表面(浇筑面)或底面时，按下式，修正为水平方向弹射的测区平均回弹值，并计算至0.1。式中：水平方向，检测混凝土浇筑表面、底面时测区的平均回弹值，计算至01；混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值，按表22查用。4)综合修正计算。如检测时，即不是水平方向弹射又不是混凝土的浇筑侧面时，应先按表21对回弹值进行角度修正，然后再按表22进行浇筑面修正，最后修正为水平弹射侧面的测区平均回弹
20、值Rm。（5）根据回弹数据确定混凝土的强度。一般情况下可从回弹法检测泄凝土抗压强度技术规程中给出的“测区混凝土强度换算表”，根据回弹值和碳化深度值查出测区混凝土的强度换算值，再按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程中的公式算出混凝土强度推定值。但应注意，当混凝土强度高于50MPa或低于10MPn时，本回弹法检测混凝土抗压强度技术规程给出的测强表就不适用了。混凝土强度的计算，分为单个构件和批量检测计算两种方式，单个检测，适用于单独的结构或构件的检测；而批量检测，适用于在相同的生产工艺条件下，混凝土强度等级相同，原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类构件的检测。按批进行检测的构件，
21、抽检数量不得少于同批构件总数的30且测区数量不得少于100个。构件混凝土强度推定值(指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95的强度值)按下列公式确定： （1）当该结构或构件测区数少于10个时，以测区混凝土强度换算值中的最小值作为该构件的混凝土指定值： （2）当该结构或构件测区强度值中出现小于10.0Mpa时： 50 cm)，侧向又无法探测，当用一般法穿透能量不足时，可利用钻孔径向增压式探头采用图217的方法检测。(3) 对于倾斜裂缝，应先确定其走向。方法是在测试面上画一条与裂缝交叉并相垂直的直线，然后如图2.18所示，将一探头固定放置在直线上某一测点A，另探头置于裂缝的另一边靠近裂缝的Bl
22、点，测得声时t1，后再稍许外移，此时声时若减小，则裂缝走向右边，反之则向左边。裂缝末端的确定，如图218所示，在B探头由B1到B2的移动过程中，记下声时值最小的测点B3，从B3引测试面的垂直线，该直线必与裂缝末端O相交，从直角三角形AOB3与BlOB3可得： B1O2b2AO2-a2 OA十B1O=t3v式中：v混凝土无裂缝声速，解得AO或B1O值，即可确定O点的位置。4、超声-回弹综合法超声-回弹综合法是国际上20世纪60年代发展起来的一种非破损检测方法，由于精度高，已在我国混凝土工程中广泛使用。该法是以超声声速和回弹值综合反映混凝土强度的。我国工程建设标准化委员会已推荐和颁布了超声回弹综合
23、法检测混凝土强度技术规程（CECS02-88），凡对于工程上由于管理不善、施工质量不良，试块与结构中混凝土质量不 致或对试块检验结果有怀疑时，可按该规程进行检测推定混凝土强度大小，并可作为处理混凝土质量问题的一个主要依据。已建结构多为长龄期混凝土，其碳化层对测试结果影响较大，只有在钻取芯样试件作校核条件下，才能按规程对结构或构件进行检测和强度评定。使用时分别以前述的回弹法和超声法测出测区的回弹值Ra和声速值Ua，然后查附录4或地区的超声回弹综合测强曲线(附录5)求得混凝土强度换算值计算采用下列回归方程式：测区布置基本上同回弹法，但单个构件检测时，测区应不少于10个；若构件长度不足2m，也不得少
24、于3个。测区内先进行回弹测试，再进行超声测试，避免耦合剂给回弹测试带来影响，平均值与修正值的计算方法如前述。为减小离散性和偶然因素的影响，抽样试验时，抽检构件数一般不少于同批应检构件数的30，如果推算的混凝土强度等级不大于C20、标准差4.5MPa；或推算强度等级大于C20，5.5MPa时，应全部按单个构件检测。对于巳建结构可根据测试目的要求参照确定要检测区域的实际情况而定。当结构所用的材料与测强曲线的材料有较大差异时，须用同条件试块或从结构侧区钻取的混凝土芯样进行捡验修正，芯样数量不少于3个。超声回弹综合法，比单一法精度高，一般误差在12左右，影响因素也显著减少，除石子品种及含量外，水泥品种
25、及用量、砂子品种、石子粒径等均无显著影响，是进行现场混凝土强度检测的一种方便、可靠、费用低的非破损检测方法。5钻芯法钻芯法是在混凝土结构有代表性的部位钻取芯样，以测定混凝土强度(主要是抗压强度)的一种直接而又可靠的检测方法；能较好地反映材料实际情况的微破损检测方法。同时，在已建结构上钻取少量芯样，还可供非破损方法检测结果对比，以提高非破损检测的精确度和可靠性。另外还可以直接观察混凝土内部各种质量情况。在某种意义上，比预留混凝土立方体试块法更能体现工程的实际情况。我国工程建设标准化委员会已推荐颁发钻芯法检测混凝土强度技术规程(CECS0388)，此外，原冶金部与水电部也分别有部颁与非标技术规程。
26、取样的技术要求各国不尽相同，我国的规程规定：芯样的直径宜大于或等于混凝土骨料最大粒径的3倍，特殊情况也不应小于2倍；高度为直径的0.952.05倍，以直径与高度均为10 cm或15cm作为标准试件；加工后端面的不平度0.1为合格，不平整的应磨平或用环氧树脂水泥或热硫磺抹平，并与轴线垂直，芯机内不应包含钢筋，若无法避免，只允许含有垂直于轴线而不露出端面、直径不大于10 mm的钢筋2支。钻芯和锯割设备应有水冷却装置，并具有足够的刚度，固定牢靠，不产生任何偏移。设备带水作业，应特别注意有效接地和安全防护，试验前应对芯样进行精确测量，并加特征描述，诸如各种缺陷、骨料种类与最大粒径、是否含有钢筋及其直径
27、等，以供评定参考。为使芯样抗压试验在与结构或构件的湿度基本一致的条件下进行，可分为人为自然干燥状态(试件在室内干燥3天后)、试验与潮湿状态试件在(20-15)清水中浸泡(4048)小时后试验两种方法。 芯样混凝土强度换算值，按下式计算：式中：芯样混凝土强度换算值，MPa，精确至0.1MPa； F芯样抗压试验测得的最大压力，N； d芯样试件平均直径； a不同高径比混凝土强度换算系数，其值见表211芯样混凝土强度换算值系指用钻芯法测得的芯样强度，换算成相应测试龄期，边长为150 mm的立方体试块的抗压强度。钻芯法检测混凝土强度和其他性能，可靠性还比较大，主要问题是试验费用较高，取样不很方便，试验周期较长，且会造成结构的些局部破损等。所以应与其他非破损方法合理地综合应用、综合分析与评定，以提高效益。