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本文目錄
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析
1塑性收縮裂縫
塑性裂縫多在新澆注的混凝土構(gòu)件暴露于空氣中的上表面出現(xiàn),塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前,表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。
塑性裂縫產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋夯炷猎诮K凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小,或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí),受高溫或較大風(fēng)力的影響,混凝土表面失水過快,造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮,而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮,因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間,環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。
2沉降收縮裂縫
沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致,或者因?yàn)槟0鍎偠炔蛔?,模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致,特別是在冬季,模板支撐在凍土上,凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降,致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫.
3溫度裂縫
溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。混凝土澆筑后,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝士的體積較大,大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā),導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,這樣就形成內(nèi)外的較大溫差,較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),混凝士表面就會產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。
在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降,而產(chǎn)生收縮,表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫,這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律,大面積結(jié)構(gòu)裂縫??v橫交錯。
混凝土結(jié)構(gòu)成型后,沒有及時(shí)覆蓋,表面水分散失快,體積收縮大,而混凝土內(nèi)部濕度變化小,收縮也小,因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束,出現(xiàn)拉應(yīng)力,引起混凝土表面的收縮裂縫。
1混凝土產(chǎn)生裂縫的原因和裂縫的分類
1.1混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水按一定比例配制而成的膠結(jié)漿體將分散的砂、石子經(jīng)攪拌而粘結(jié)在一起的氣硬性膠凝材料。它具有較高的抗壓強(qiáng)度和良好的耐久性,但其最顯著的特點(diǎn)就是抗拉強(qiáng)度低、抵抗變形的能力差并容易開裂產(chǎn)生裂縫,給人民的生產(chǎn)生活帶來了不便。為什么混凝土容易產(chǎn)生裂縫呢?
混凝土出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜,不能一概而論,要研究裂縫,我們首先要搞清楚什么是裂縫,有哪幾種裂縫。
裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下,硬化并產(chǎn)生體積變形,由于各種材料變形不一致,互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力,造成在骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微觀裂縫。其分布是不規(guī)則、不連貫的,但是在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差、于縮的情況下,裂縫開始發(fā)展,并逐漸互相串通,從而出現(xiàn)較大的連貫的肉眼可以看見的裂縫,稱為宏觀裂縫。
混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料,其中水泥是混凝土增強(qiáng)的主要膠結(jié)材料。水泥的化學(xué)收縮與水泥的品種、標(biāo)號、細(xì)度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來說,水泥的標(biāo)號越高、細(xì)度愈大、用量愈多,混凝土的收縮率也就隨之增加?;炷猎诮?jīng)過收縮階段后,總的收縮率應(yīng)控制在0.05%左右?;炷潦湛s是其固有的物理特性,也是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因。一般地在工程中出現(xiàn)裂縫的部位不同,產(chǎn)生裂縫的原因也不同。特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是難以避免的。關(guān)鍵在于正確認(rèn)識、及時(shí)處理,將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)。
1.2混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應(yīng)力裂縫;變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。
(1)在荷載作用下,結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強(qiáng)度和彈性模量低,在外部荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形,從而出現(xiàn)裂縫。
(2)由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因,具體原因如下:
①混凝土的收縮:收縮是混凝土的一個(gè)主要特征,對混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展,則有可能引起結(jié)構(gòu)的開裂、變形甚至破壞。
②溫度應(yīng)力:混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過程中散發(fā)出大量熱量,是混凝土升溫,并與外部氣溫形成一定的溫差,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,其大小與溫差有關(guān),并直接影響到混凝土的開裂及裂縫的寬度。
③配筋不足:配筋間距大,配筋率小的砼結(jié)構(gòu)開裂多。無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。鋼筋的位置也要正確,保護(hù)層過大或過小都有可能導(dǎo)致混凝土開裂。
④混凝土材料及配合比:配合比設(shè)計(jì)不當(dāng),直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度,是造成混凝土開裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不當(dāng),骨料種類不佳,選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個(gè)因素也是互相影響的。
⑤養(yǎng)護(hù)條件:養(yǎng)護(hù)是使混凝土正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但是只適應(yīng)與試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn),現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件?,F(xiàn)場混凝土養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件,混凝土開裂的可能性就越小。
⑥施工質(zhì)量:混凝土澆筑施工中,振搗不均勻或是漏振等情況,會造成混凝土離析、密實(shí)度差,降低結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度?;炷羶?nèi)部氣泡不能完全排除時(shí),鋼筋表面的氣泡則會降低混凝土與鋼筋的粘結(jié)力。鋼筋若受到過多振動,則水泥漿在鋼筋周圍密集,也會大大降低粘結(jié)力。
2工程實(shí)例
針對以上分析,變形裂縫是混凝土裂縫的主要原因,要預(yù)防混凝土出現(xiàn)裂縫就要從防止變形來人手。在實(shí)際工程中要區(qū)別對待各種裂縫,根據(jù)實(shí)際情況解決問題?,F(xiàn)結(jié)合工程實(shí)例,討論一下工程中遇到的裂縫形式、成因、處理方法及效果。
2.1工程概況
A金融廣場,位于溫州市龍灣區(qū)行政中心區(qū)。建筑面積92711m2,其中地下室13684m2。地下室采用獨(dú)立樁承臺基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁和大面積筏板基礎(chǔ)相結(jié)合。獨(dú)立樁承臺基礎(chǔ)分為一樁、兩樁和三樁分別編號為:CT1、CT2、CT3。本文對施工完畢的一樁承臺CT1為例,介紹施工工程中的裂縫情況。A金融廣場CT1施工時(shí)間為2008年10月15日,CTl為一樁獨(dú)立承臺,尺寸為:2000mm(長)×2000mm(寬)×1800mm(厚),承臺混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35,采用商品泵送混凝土,其配合比為:水泥(353)、砂子(768)、石子(1106)、水(153)、減水劑(1.756)施工結(jié)束后專人24小時(shí)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期限為14天,養(yǎng)護(hù)期間逐漸發(fā)現(xiàn)臺面、臺側(cè)均出現(xiàn)不同程度的豎向裂縫,裂縫形狀大部分是豎直方向,處于臺身中下部,且基本是等臺身分部,臺前裂縫與臺背裂縫位置大致相同,屬于沿臺身前后貫通情況,實(shí)測裂縫寬度大致在0.3~2.0mm,長度在1.0~1.5m左右。
2.2裂縫原因分析
該承臺未承受施工荷載及使用荷載,可以排除外力產(chǎn)生裂縫,承臺下接2200mm×2200mm×150mm C15混凝土墊層基礎(chǔ),經(jīng)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有裂縫,認(rèn)為基礎(chǔ)絕對剛性,因此可以排除基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫;從裂縫的規(guī)則性、均勻分布、走向一致,可以排除混凝土拌合不均勻造成的裂縫,考慮結(jié)構(gòu)物的尺寸特征及裂縫形態(tài),可以初步判斷可能有以下幾方面引起的:
(1)采用輸送泵澆筑,調(diào)整了水灰比及坍落度,水灰比增加,混凝土內(nèi)部水化后殘留多余水分,降低強(qiáng)度的同時(shí)增加了混凝土收縮量。
(2)該承臺采用一次澆注成型,相比多次澆筑成型,混凝土體積和表面積增大,相應(yīng)增加了混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)變和收縮變形。
(3)承臺施工正值10月份,因環(huán)境溫度而養(yǎng)護(hù)不到位,特別是在氣溫變化較大的晝夜交替時(shí)間里,由于外界氣溫驟降,增加了混凝土內(nèi)外溫度梯度,又無法得到很好的散熱,由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力同樣是造成開裂的不利因素。
2.3混凝土裂縫的處理方法
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后,應(yīng)根據(jù)裂縫的部位和性質(zhì),分別采取措施及時(shí)處理,確保建筑物的質(zhì)量和安全。
2.3.1經(jīng)調(diào)查計(jì)算分析,確認(rèn)裂縫不會降低承載能力的情況下,可采用一下措施:
(1)表面覆蓋修補(bǔ)法:表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法,它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。該法適用于裂縫較窄,用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所用,常用的處理措施是在裂縫表面拌水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響而繼續(xù)開裂,通??梢圆捎迷诹芽p的表面貼玻璃纖維布等措施,以防止裂縫繼續(xù)開裂。
(2)低壓化學(xué)灌漿、嵌縫封堵法:灌漿法主要適用與對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ),它是利用壓力設(shè)備將水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基苯烯酸酯、聚氨酯等膠凝材料壓人混凝土的裂縫中,膠凝材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體,從而起到封堵加固的目的。
嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫表面鑿成v型或u型槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。
2.3.2當(dāng)裂縫影響到整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能時(shí),就要考慮采取結(jié)構(gòu)加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理??刹扇∫韵路椒ㄟM(jìn)行加固,此方法屬于結(jié)構(gòu)加固,必須要經(jīng)過專業(yè)人員的計(jì)算同意后方可進(jìn)行加固。
(1)圍套加固法:在周圍尺寸允許的情況下,在結(jié)構(gòu)外部一側(cè)或數(shù)側(cè)外包鋼筋混凝土圍套,以增加鋼筋和截面,提高其承載力;對構(gòu)件裂縫嚴(yán)重,尚未破碎裂透或一側(cè)破碎的,將裂縫部位的鋼筋保護(hù)層鑿去,外包鋼絲網(wǎng)一層;大型設(shè)備基礎(chǔ)一般采取增設(shè)鋼板箍帶,增加環(huán)向抗拉強(qiáng)度的方法來處理。
(2)鋼箍加固法:在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加u型螺栓或型鋼套箍,以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載能力。
(3)粘貼加固法:將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂和粘結(jié)劑粘貼到構(gòu)件混凝土裂縫部位表面,使鋼板或型鋼與混凝土連成整體共同工作。
裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中是一種普遍的現(xiàn)象,在一定程度上不能完全避免。但是裂縫的出現(xiàn)不僅會影響到建筑物的美觀、結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會引起鋼筋的銹蝕,加速混凝土的碳化,降低混凝土的使用耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力,給人們的使用帶了極大的不便。因此我們要通過上述方法盡量避免裂縫的出現(xiàn),當(dāng)混凝土裂縫出現(xiàn)時(shí),一定要采取相應(yīng)的處理措施將其控制在質(zhì)量允許的范圍內(nèi),消除安全隱患,給人們的生產(chǎn)生活帶來方便。
裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下,硬化并產(chǎn)生體積變形。由于各種材料變形不一致,互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力,造成在骨料與水泥石黏結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微觀裂縫。其分布是不規(guī)則、不連貫的,但是在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差的情況下,裂縫開始發(fā)展,并逐漸互相串通,從而出現(xiàn)較大的連貫的肉眼可以看見的裂縫,稱為宏觀裂縫。
混凝土攪拌后是一種不定型的可塑性材料,其中水泥是主要膠結(jié)材料。水泥的化學(xué)收縮與水泥的品種、標(biāo)號、細(xì)度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來說,水泥的標(biāo)號越高、細(xì)度愈大、用量愈多,混凝土的收縮率也就隨之增加?;炷猎诮?jīng)過收縮階段后,總的收縮率應(yīng)控制在0.05%左右。混凝土收縮是其固有的物理特性,也是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因。一般在工程中出現(xiàn)裂縫的部位不同,產(chǎn)生裂縫的原因也不同,特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是很難避免的。關(guān)鍵在于正確認(rèn)識、及時(shí)處理,將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)。
(二)混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應(yīng)力裂縫;變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。
(1)在荷載作用下,結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強(qiáng)度和彈性模量低,在外部荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形,從而出現(xiàn)裂縫。
(2)由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因,具體原因如下:
①溫度應(yīng)力:混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過程中散發(fā)出大量熱量,使混凝土升溫,并與外部氣溫形成一定的溫差,從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,其大小與溫差有關(guān),并直接影響到混凝土的開裂及裂縫的寬度。
②混凝土的收縮:收縮是混凝土的一個(gè)主要特征,對混凝土的性能有很大影響。由于收縮而產(chǎn)生的微觀裂縫一旦發(fā)展,則有可能引起結(jié)構(gòu)的開裂、變形甚至破壞。
③混凝土材料及配合比:配合比設(shè)計(jì)不當(dāng),直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度,是造成混凝土開裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過大、水灰比大、含砂率不當(dāng)、骨料種類不佳,選用外加劑不當(dāng)?shù)?,這幾個(gè)因素也是互相影響的。
④養(yǎng)護(hù)條件:養(yǎng)護(hù)是使混凝土正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,混凝土硬化正常,不會開裂,但是只適應(yīng)于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn),現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件?,F(xiàn)場混凝土養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件,混凝土開裂的可能性就越小。
⑤配筋不足:配筋間距大、配筋率小的砼結(jié)構(gòu)開裂多。無筋混凝土比有筋混凝土開裂多。鋼筋的位置也要正確,保護(hù)層過大或過小都有可能導(dǎo)致混凝土開裂。
⑥施工質(zhì)量:混凝土澆注施工中,振搗不均勻或是漏振等情況,會造成混凝土離析、密實(shí)度差,降低結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度?;炷羶?nèi)部氣泡不能完全排除時(shí),鋼筋表面的氣泡則會降低混凝土與鋼筋的黏結(jié)力。鋼筋若受到過多振動,則水泥漿在鋼筋周圍密集,也會大大降低黏結(jié)力。
北京同度工程物探技術(shù)有限公司
地震法散射成像災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)
TST隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)
優(yōu)勢
·適合鉆爆法、TBM隧道、輸水隧洞、礦井等地下工程;
·能避免虛報(bào)和漏報(bào)。
原理
建立在三維波場基礎(chǔ)上,同時(shí)考慮前、后、左、右不同方向的回波和縱波、橫波等不同類型。軟件主要功能包括方向?yàn)V波、速度掃描和合成孔徑偏移成像等技術(shù)。
·方向?yàn)V波濾除側(cè)向的反射波、直達(dá)波和面波,僅保留掌子面前方的回波,可避免虛報(bào)誤報(bào)。
·速度掃描能準(zhǔn)確確定掌子面前方圍巖波速分布,為巖體工程類別判定提供依據(jù),提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。
·基于地震散射的合成孔徑成像技術(shù),具有更高的分辨率,不會漏掉巖溶與斜交構(gòu)造。
·可處理TSP203的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對TSP的技術(shù)升級。
配置
24道地震儀(德國加工),信號分離器,三分量檢波器(可選單分量),地震電纜,工程電腦,TST超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件。
地球物理儀器匯編及專論
煤礦CMP地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)(MA認(rèn)證)
優(yōu)勢
·用于煤礦掌子面與采掘巷道兩側(cè)超前探測,預(yù)報(bào)煤巖構(gòu)造、巖溶、采空區(qū)等礦床地質(zhì)條件;
·有效地進(jìn)行三維波場分離,消除側(cè)向、頂板、底板回波,預(yù)報(bào)避免虛報(bào)誤報(bào);
·基于地震散射合成孔徑成像技術(shù),具有更高的分辨率,能可靠識別斷層、巖溶、采空區(qū)等地質(zhì)對象;
·精確確定掌子面前方圍巖波速和煤巖構(gòu)造變化,預(yù)報(bào)位置誤差小于10%。
配置
硬件:德國加工;軟件:同度物探自行開發(fā)。
主機(jī)
采集單元
控制單元
SSP地震散射剖面成像系統(tǒng)
優(yōu)勢
基于反射與散射聯(lián)合地質(zhì)模型和合成孔徑偏移成像技術(shù)。適合橫向變化劇烈和離散地質(zhì)條件,特別適合地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜山區(qū)、采空區(qū)和巖溶的有效探測。對于連續(xù)地質(zhì)界面、橫向劇烈變化構(gòu)造、采空區(qū)、巖溶以及風(fēng)化層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)成像。同時(shí)確定巖土介質(zhì)的波速分布和巖土界面的位置與形態(tài),可展現(xiàn)垂直二維剖面和三維結(jié)構(gòu)。具有圖像直觀和分辨率高等特點(diǎn)。
硬件:高分辨地震儀(德國加工),地面拖纜(免于插地)。
技術(shù)指標(biāo):32、48、64通道可選,最高采樣率5μm,ADC:24
軟件:散射合成空徑成像技術(shù),北京同度物探自行開發(fā)。
地球物理儀器匯編及專論
橋梁無損檢測新技術(shù)
橋梁CT
工作原理:對混凝土橋梁進(jìn)行聲波CT成像,用混凝土的聲波速度作為評價(jià)混凝土抗壓強(qiáng)度與密實(shí)度的定量指標(biāo)?;炷恋牟ㄋ倥c混凝土抗壓強(qiáng)度有正相關(guān)關(guān)系。
布置觀測方案:分別對混凝土梁板進(jìn)行二維CT成像,將二維CT圖像合成三維結(jié)構(gòu)圖像。
高分辨率聲波儀技術(shù)參數(shù):
同度TD-BWG波紋管注漿密實(shí)性檢測系統(tǒng)
工作原理:波紋管的注漿缺陷表現(xiàn)為波阻抗局部異常。這種異常體在聲波激勵下產(chǎn)生散射波,通過對散射波的追蹤和偏移成像,確定缺陷的位置。這種散射波追蹤法具有較高的可靠性和空間分辨率,可以發(fā)現(xiàn)波紋管內(nèi)分米級的注漿缺陷。布置方案如圖:
地球物理儀器匯編及專論
案例:大廣高速河北段,甘肅成武、雷西等,上海大治河橋。
地球物理儀器匯編及專論
VSP成橋樁缺陷檢測分析系統(tǒng)
工作原理:樁體缺陷與上下結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生散射波。通過方向?yàn)V波技術(shù)濾除上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的下行波,保留下部結(jié)構(gòu)與缺陷的上行波。對上行波進(jìn)行偏移成像,呈現(xiàn)樁身缺陷的位置。
儀器:16道聲波儀,16道防水檢波器串(頻率20Hz~20kHz)。
案例:汶川地震災(zāi)后重建工作中的橋基樁檢測
地球物理儀器匯編及專論
轉(zhuǎn)的 1回彈法回彈法是以在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上測得的回彈值和碳化深度來評定混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度的一種方法,它不會對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的力學(xué)性質(zhì)和承載能力產(chǎn)生不利影響,在工程上已得到廣泛應(yīng)用。 2超聲波法超聲波法檢測混凝土常用的頻率為20~250kHz,它既可用于檢測混凝土強(qiáng)度,也可用于檢測混凝土缺陷。 3超聲回彈綜合法回彈法只能測得混凝土表層的強(qiáng)度,內(nèi)部情況卻無法得知,當(dāng)混凝土的強(qiáng)度較低時(shí),其塑性變形較大,此時(shí)回彈值與混凝土表層強(qiáng)度之間的變化關(guān)系不太明顯;超聲波在混凝土中的傳播速度可以反映混凝土內(nèi)部的強(qiáng)度變化,但對強(qiáng)度較高的混凝土,波速隨強(qiáng)度的變化不太明顯。如將以上兩種方法結(jié)合,互相取長補(bǔ)短,通過實(shí)驗(yàn)建立超聲波波速—回彈值—混凝土強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系,用雙參數(shù)來評定混凝土的強(qiáng)度,即為超聲回彈綜合法。實(shí)踐表明該法是一種較為成熟、可靠的混凝土強(qiáng)度檢測方法。 4雷達(dá)法鋼筋混凝土雷達(dá)多采用1GHz及以上的電磁波,可探測結(jié)構(gòu)及構(gòu)件混凝土中鋼筋的位置、保護(hù)層的厚度以及孔洞、酥松層、裂縫等缺陷。它首先向混凝土發(fā)射電磁波,當(dāng)遇到電磁性質(zhì)不同的缺陷或鋼筋時(shí),將產(chǎn)生反射電磁波,接收此反射電磁波可得到一波形圖,據(jù)此波形圖可得知混凝土內(nèi)部缺陷的狀況及鋼筋的位置等。雷達(dá)法主要是根據(jù)混凝土內(nèi)部介質(zhì)之間電磁性質(zhì)的差異來工作的,差異越大,反射波信號越強(qiáng)。雷達(dá)法檢測混凝土其探測深度較淺,一般為20 cm以內(nèi),探地雷達(dá)使用較低頻率電磁波,探測深度可稍大些。此外,該法受鋼筋低阻屏蔽作用影響較大,且儀器本身價(jià)格昂貴,故實(shí)際工程上應(yīng)用的并不多。 5沖擊回波法沖擊回波法是用一鋼珠沖擊結(jié)構(gòu)混凝土的表面,從而在混凝土內(nèi)產(chǎn)生一應(yīng)力波,當(dāng)該應(yīng)力波在混凝土內(nèi)遇到波阻抗差異界面即混凝土內(nèi)部缺陷或混凝土底面時(shí),將產(chǎn)生反射波,接收這種反射波并進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)可得到其頻譜圖,頻譜圖上突出的峰值就是應(yīng)力波在混凝土內(nèi)部缺陷或混凝土底面的反射形成的,根據(jù)其峰值頻率可計(jì)算出混凝土缺陷的位置或混凝土的厚度。由于該法采用單面測試,特別適合于只有一個(gè)測試面如路面、護(hù)坡、底板、跑道等混凝土的檢測。 6紅外成像法自然界中任何高于絕對零度(-273℃)的物體都是紅外線的輻射源,它們都向外界不斷地輻射出紅外線。紅外線是介于可見光與微波之間的電磁波,其波長為0.76~1000μm,頻率為4×1014~3×1011 Hz?;炷良t外線無損檢測是通過測量混凝土的熱量及熱流來判斷其質(zhì)量的一種方法。當(dāng)混凝土內(nèi)部存在某種缺陷時(shí),將改變混凝土的熱傳導(dǎo),使混凝土表面的溫度場分布產(chǎn)生異常,用紅外成像儀測出表示這種異常的熱像圖,由熱像圖中異常的特征可判斷出混凝土缺陷的類型及位置特征等。這種方法屬非接觸無損檢測方法,可對檢測物進(jìn)行上下、左右的連續(xù)掃測,且白天、黑夜均可進(jìn)行,可檢測的溫度為-50~2000℃,分辨率可達(dá)0.1~0.02℃,是一種檢測精度較高、使用較方便的無損檢測方法,并具有快速、直觀、適合大面積掃測的特點(diǎn),可用于檢測混凝土遭受凍害或火災(zāi)等損傷的程度以及建筑物墻體的剝離、滲漏等。 7拔出法拔出法用于檢測混凝土的強(qiáng)度,它是將安裝在混凝土體內(nèi)的錨固件拔出,測定其極限抗拔力,然后根據(jù)預(yù)先建立的混凝土極限拔出力與其抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系來測定混凝土強(qiáng)度的一種半破損(局部破損)檢測方法。大量實(shí)驗(yàn)表明:極限拔出力與混凝土抗壓強(qiáng)度之間確實(shí)存在著某種近似線性的對應(yīng)關(guān)系,這就為該方法的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。拔出法可分為預(yù)埋拔出法及后裝拔出法兩種,預(yù)埋拔出法是指預(yù)先將錨固件埋入混凝土內(nèi)的拔出法,后裝拔出法是指在已硬化的混凝土上鉆孔,然后在其上安裝錨固件的拔出法。前者主要適用于成批、連續(xù)生產(chǎn)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度檢測,后者可用于新、舊混凝土各種構(gòu)件的強(qiáng)度檢測。拔出法一般不宜直接用于遭受凍害、化學(xué)腐蝕、火災(zāi)等損傷混凝土的檢測。 8鉆芯法鉆芯法是利用專用鉆機(jī)和人造金剛石空心薄壁鉆頭,在結(jié)構(gòu)混凝土上鉆取芯樣以檢測混凝土強(qiáng)度和缺陷的一種檢測方法。它可用于檢測混凝土的強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)混凝土受凍、火災(zāi)損傷的深度,混凝土接縫及分層處的質(zhì)量狀況,混凝土裂縫的深度、離析、孔洞等缺陷。該方法直觀、準(zhǔn)確、可靠,是其他無損檢測方法不可取代的一種有效方法。鉆芯法檢測混凝土費(fèi)用較高,費(fèi)時(shí)較長,且對混凝土造成局部損傷,因而大量的鉆芯取樣往往受到限制,可利用其他無損檢測方法如超聲法與鉆芯法結(jié)合使用,以減少鉆芯數(shù)量,另一方面鉆芯法的檢測結(jié)果又可驗(yàn)證其他無損檢測方法如超聲法的檢測結(jié)果,以提高其檢測的可靠性。 9超聲波CT法超聲波具有穿透能力強(qiáng),檢測設(shè)備簡單,操作方便等優(yōu)點(diǎn),特別適合于對混凝土的檢測,尤其適合對大體積混凝土如大壩、橋墩、承臺及混凝土灌注樁的檢測。常規(guī)的超聲波對測法及斜測法[4]可檢測混凝土內(nèi)部的缺陷,但這需要操作人員具有一定的工作經(jīng)驗(yàn),且檢測精度也不夠高,僅能得到某些測線上而非全斷面的混凝土質(zhì)量信息。將計(jì)算機(jī)層析成像( Computerized Tomography,簡稱CT)技術(shù)用于混凝土超聲波檢測,即為混凝土超聲波層析成像檢測方法。該方法首先將待檢測混凝土斷面剖分為諸多矩形單元,如圖1所示,然后從不同方向?qū)γ恳粏卧M(jìn)行多次超聲波射線掃描,即由來自不同方向的多條射線穿過一個(gè)單元,用所測超聲波走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算成像,其成像結(jié)果可精確、直觀表示出整個(gè)測試斷面上混凝土的缺陷及質(zhì)量信息,使檢測精度大為提高。混凝土超聲波CT檢測測線布置如圖2所示。追問:用混凝土立方體試塊,作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),屬于什么方法?
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