无伤检测技术在建筑结构中质量检测中的运用

无伤检测技术在建筑结构中质量检测中的运用
曹玮
1 引言
混凝土结构的裂缝只是缺陷形式之一，为了探测结构内部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化等作出判断和评价，在不损伤混凝土结构的前提下，无损检测技术就是利用结构内部异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，对结构进行“无损”检测。
2 检测的部位
对混凝土构件的检测，重点放在承重构件上，以及结构构件观感差，目测怀疑有质量问题的构件和部位，对混凝土试块抗压强度达不到设计要求的构件或部位也必须检测。
3 检测数量和质量评定
3.1 混凝土强度检测和质量评定
构件的混凝土强度检测数量宜按混凝土构件总数的30％进行检测。对施工质量有较大怀疑时，应加大检测面。对混凝土强度检测的评定，一般不进行单个构件的评定，而是按批量构件评定。如果按批构件检测合格而单个构件的混凝土强度推定值不合格，不合格的单个构件视设计情况加固处理。
当强度推定值小于设计强度标准值，但两者接近，经设计单位依据强度推定值进行验算复核后，认为能够满足工程结构安全和使用功能要求的，该构件可不加固处理，其质量等级可定为合格；当强度推定值小于设计强度标准值，且两值相差较大，经设计单位验算复核不能满足工程结构安全和使用功能要求时，则必须由设计单位依据构件质量情况提出加固补强方案，或由施工单位、监理单位提出加固补强方案经设计单位审查认可，实施加固处理。
3.2 钢筋保护层厚度检测和质量评定
构件的钢筋保护层厚度检验的结构部位，应根据结构构件的重要性选定对梁、板类构件，应各抽取构件数量的2％且不少于5个构件进行检验；当有悬挑构件时，应尽量提高抽取的构件中悬挑梁类、板类构件所占比例。
对梁、板类构件钢筋的保护层厚度应分别进行评定，按合格点率来判定是否合格。当全部钢筋保护层厚度检验的合格率为90％及以上时，钢筋保护层厚度的检验结果应判为合格；当全部钢筋保护层厚度检验的合格率小于90％但不小于80％时，可再抽取相同数量的构件进行检验，当按两次抽样总和计算的合格率为90％及以上时，钢筋保护层厚度的检验结果仍应判为合格：另外，每次抽样结果中
不合格点的最大偏差不应大于允许偏差的1.5倍。
3.3 混凝土构件尺寸检测和质量评定
构件尺寸检测按楼层、结构缝或施工段划分检验批。在同一检验批内对梁、柱应抽查构件数量的10％，且不少于3件；对墙和板，应按有代表性的自然间抽查10％，且不少于3间；对电梯井，应全数检查；对设备基础，应全数检查。
4 工程应用实例
4.1工程概况
一栋五层大楼，为现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，建筑面积约4500㎡，于2002年4月初开始施工，至2002年8月底完成四层楼面梁、板钢筋绑扎工程。在二、三层混凝土龄期均达到28d以上，二层和三层梁、板混凝土拆模后，在二、三层框架梁、次梁、梁柱交接部位分别发现了20处和23处严重露筋、空洞等质量缺陷，楼板也发现多处露筋、蜂窝，质量问题相当严重。
4．2检测内容及检测数量
根据工程质量的实际情况，提出以下检测内容：(1)检测梁、柱的混凝土强度；(2)检测梁、柱的混凝土缺陷；(3)检测梁、板、柱的钢筋配置情况；钢筋的保护层厚度；(4)检测钢筋混凝土梁、柱的几何尺寸及楼板的厚度；各检测项目的检测数量见表1。

表1 检测数量汇总
构件总数
检测构件数（根）

检测部位

（根）
超声—回弹测强
混凝土缺陷
钢筋配置

保护层厚度

几何尺寸

基础梁
40
4

一层柱
33 10
33
9
9
9

二层柱
33
10
33
7
7
7

二层主梁
54
2l
21
18
10
11

三层主梁
54
20
20
16
12
12

二层次梁
50
6
8

三层次梁

兰磐捩渠r
40
6
6

二、三层楼板每层楼板各选三处测板厚度

4.3 检测结果
采用超声回弹综合法对梁、柱的混凝土强度进行检测。各验收批混凝土强度推定值符合设计要求，但也存在单个构件混凝土强度推定值稍低于设计强度标准值的情况。各层梁、柱混凝土强度推定值见表2。

表2 混凝土强度检测结果
检测部位
设计强度等级
强度推定值（Mpa）
达到设计强度的百分比（％）
基础
C25
28.4
113.6

一层柱
C30
33.3
111.0
二层柱
C30
40.0
133.3
二层梁
C25
30.3
121.2

三层梁 C25
29.5 118.0

4.4 混凝土缺陷检测结果
采用超声法检测混凝土缺陷，通过对各构件各测试面测点声速、幅值、主频等数据统计分析，判别异常值，划定缺陷可能存在的范围。
对于柱头梁下500 mm范围内混凝土缺陷检测，在两对测试面对测，根据测试面尺寸，测点网格为200 mm×150 mm(高×宽)或150 mm×150 mm；在每一个测试面该检测范围内的测点有12个，为便于统计分析，在柱的中下部补测22个点。这样每一测试面的测点数达到33个。经检测，发现一层柱10×G6根柱头梁下100 mm、4×E柱头梁下200㎜范围混凝土强度稍低、局部存在缺陷；二层柱2×B等6柱头梁下100 mm、4×A等3根柱头梁下200㎜5×c等2根柱头梁下300 mm、7×c柱头梁下4mm范围内存在局部离析等缺陷；其它柱混凝土缺不明显。
对于梁的缺陷检测，根据梁已存在缺陷的范围及可疑区确定检测区域，一般单侧检测面积大于3㎡。由于梁上已现浇楼板，受传输线长度、通讯等条件限制，不可能在梁顶、底面对测，只能在梁顶、底面对测和斜测，测点采用200 mm×200 ㎜网格。所测的55根梁中，除二层梁6×F—7×F等5根和三层10×F—10×G等5根无明显缺陷外，其它梁的缺均超过了有关规范的相关规定。以三层梁6×F—l
G为例，该梁宽、高分别为250mm和600mm)对测测距为250mm，从柱6×F向柱6×G方向共测点60个，测点的平均波速为4.68km/s,标准差为0.155km／s,声速判定值为4.35 km／s，相邻点声速判定值4.45km／s，存在缺陷。
4.5 保护层厚度的检测
采用Profometer4钢筋定位仪检测混凝土保护层厚度、钢筋位置及直径。通过对梁、板、柱等构件的钢筋配置情况检测表明，梁、柱主筋数量满足设计要求。在检测的18根二层梁中有17根梁、l6根三层梁中有14根梁钢筋保护层厚度超过了规范中规定的梁类构件为+10mm—7mm纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差的要求，保护层厚度多偏小。抽查了28点，合格仅9点，合格率为47．3％，达不到合格要求，其原因是柱的保护层度过大。
4.6 截面尺寸的检测
二层梁构件几何尺寸只有2×B—4×B梁宽小于于设计值10mm，7×G—8×G梁宽小于设计7mm,略大于规范允许偏差中截面尺寸+8㎜、－5㎜的要求，但超标不大，且该批共检点22点，只有2点不合格，合格率为90.9％，该批截面尺寸抽查可评为合格；三层梁和各柱的几何尺寸达到设计要求。超声脉冲回波法对二、三层楼板厚度进行检测，二、三层楼板的平均厚度分别为97mm和95㎜低于100 mm的设计要求。
4.7 总体评价
检测结果表明，该工程混凝土强度、构件尺寸和钢筋配置基本上能达到设计、施工规范的要求，但梁、柱钢筋的混凝土保护层厚度偏差过大，超过了规范的要求，须进行处理。梁、柱混凝土的缺陷已超过了验评标准和规范要求，质量问题相当严重。该工程存在的严重质问题，如不进行加固补强处理，将不能够满足结构安全和使用功能的要求。建议建设(监理)、施工、设计单位依据检测结果，制定经济、可靠的加固补强处理方案，并组织施工等有关单位认真实施，以确保加固补强处理后，该工程能够满足原设计的结构安全和使用功能要求。
5 结束语
混凝土非破损检测技术的发展虽然时快时慢，但由于工程建设的实际需要，它始终具有生命力，许多国家逐步将其标准化，成为法定的检测手段之一。总的来说，我国在这一领域中的研究工作起步较早、基础广泛、应用普及率高，在常用的结构混凝土非破损检测技术方面的研究和应用水平已处于国际领先地位，但在新的非破损检测技术的开拓方面却比较落后，有待于进一步努力。