混凝土鉴定-.ppt

理学院土木工程系 混凝土鉴定与加固5/22/20241理学院土木工程系混凝土鉴定与加固1.理论介绍2.几个例子3.实体调查5/22/20242理学院土木工程系1.理论介绍 随着建筑结构的广泛应用，其安全性成为人们普遍关注的问题。特别是随着服役时间的增长，结构受到使用条件变化及环境侵蚀等因素的影响，结构的性能将逐渐退化，功能将逐渐降低乃至丧失，混凝土结构及其构件安全性评定更引人注目。与此相应，结构的鉴定评估将逐步成为一项重要的工程实践活动。5/22/20243理学院土木工程系 结构混凝土检测技术是上个世纪30年代发展起来的用于检测混凝土强度的方法。混凝土施工质量的好坏直接影响到混凝土结构工程乃至整个房屋建筑工程的安全、实用、经济。建筑工程质量事故呈逐年增加的趋势，已成为一个全球性的问题。5/22/20244理学院土木工程系 因此，加强混凝土的质量监控和检测，保证混凝土质量，成为建筑工程管理中的重要环节，混凝土强度检测与加固成为当今建筑工程技术领域的重要课题。这是因为，一方面通过对现有结构的强度检测，可以评价结构的使用性；另一方面对那些还有可能使用的房屋，可以根据检测结果，对其采用相应的加固补强措施，从而节省大量的建设基金。5/22/20245理学院土木工程系5/22/20246理学院土木工程系 混凝土结构是我国房屋工程建设中主要结构形式。当前很多城市都规定了房屋安全责任人委托鉴定的义务，有下列情形之一的，房屋所有人、使用人或者建设单位应当申请房屋安全鉴定：1 拆改房屋墙体、柱、梁、板等主体结构；2 因施工、生产可能影响周边房屋安全的；3 房屋超过规定位用年限继续使用的；4 出现危及使用安全迹象的房厦；5 超过设计标准或规范，明显加大荷载的房屋；6 改变使用性质、危及使用安全的房屋；7 兴建大型建筑或者有桩基、地下建筑物和构筑物等建设项目的，建设单位应当在开工前申请对施工区相邻房屋进行房屋安全跟踪监测。5/22/20247理学院土木工程系混凝图结构的裂缝原因推断：1材料选配不当常见因素有水泥过期或品种选用不当；混凝土配比不良；水泥、骨料含过量有害物质；碱骨料反应；外加剂使用不当；水泥水化热过高；钢筋技术性能不良等。其中多数属化学性缺陷，因材料选配不当形成缺陷和裂缝。5/22/20248理学院土木工程系混凝图结构的裂缝原因推断：2施违反操作规程：常见因素有搅拌、运输时间过长；振捣不良；浇筑速度过快；塑性混凝土下沉；施缝接茬处理不好；初期养护当；早期受冻；钢筋骨架构造不当；乱踩配筋致使保护层小；模板刚度不足；模板支架下沉或失稳；过早拆模等。其中多数属物理性缺陷，困违反操作规程形成缺陷和缝。5/22/20249理学院土木工程系混凝图结构的裂缝原因推断：3 构件受力、变形使内应力超越材料强度 常见的受力有拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等状态；常见的变形有因过大不均匀沉降、收缩和温度变形受到约束等状态。它们所造成的缺陷均属物理性缺陷，因构件受力、变形形成裂缝。5/22/202410理学院土木工程系混凝图结构的裂缝原因推断：4 环境因素影响 常见因素有环境的温湿度变化和差异；混凝土受腐蚀；地震作用；火灾袭击或构件表面遭灼热等。其中有些属化学性缺陷，有些则是物理性缺陷，环境因素影响形成缺陷和裂缝表现。5/22/202411理学院土木工程系常用的混凝土检测技术：1 回弹法 回弹法是用以弹簧驱动的重锤，通过弹击杆，弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值作为与强度相关的指标来推定混凝土强度的一种方法。在各种检测方法中，回弹法操作简单、费用低廉、检测效率最高，因而现场应用性极强。由于商品混凝土原材料的巨大变化，使得影响结构混凝土强度及其增长规律的因素越来越复杂，从而不同配合比、不同外加剂组分、不同掺合料混凝土表面硬度与抗压强度的相关关系实际上差异很大，所以工程检测中采用单一的回弹法检测结构混凝土强度效果并不理想。5/22/202412理学院土木工程系裂缝修补与结构加固的几种方法：2 钻芯法 钻芯法是利用专用钻机，在结构构件上用薄壁钻头钻取一圆柱体芯样，经切割、磨平后，在试脸机上压制破坏，并根据芯样的抗压强度推定结构混凝土立方体抗压强度的一种微破损现场检测法。5/22/202413理学院土木工程系 由于商品混凝土原材料的巨大变化，使得影响结构混凝土强度及其增长规律的因素越来越复杂，从而不同配合比、不同外加剂组分、不同掺合料混凝土表面硬度与抗压强度的相关关系实际上差异很大，再加上回弹测强统一曲线仅考虑了正常情况下混凝土表面碳化引起表面回弹值的提高，而没有考虑实际工程中存在混凝土早期龄期破化将引起表面回弹值降低这一普遍现象，所以工程检测中采用单一的回弹法检测结构混凝土强度效果并不理想。5/22/202414理学院土木工程系裂缝修补与结构加固的几种方法：3 试块法 试块法是一种最常用的混凝土检测方法，在混凝土若干检测方法中，试块法最直观、最简便且也是最经济的，因为这些优势，在混凝土检测中，试块法占有主导地位，5/22/202415理学院土木工程系但是试块法也存在局限性，其局限性主要表现为：一、当出现混凝土试块丢失或试块强度离差太大等情况时，试块法无法对混凝土强度做出正确评估；二、当构件出现内部损伤或蜂窝等情况时，试块强度不能代表整体构件的混凝土强度，无法对混凝土做出正确的检测；三、构件和试块在制作、震捣和养护等方面不限差异时，试块的强度也不能代表构件的混凝土强度；四、是实验员因责任心等问题，使试块无法客观反映构件的混凝土强度、使之无法合理检测出混凝土的强度。5/22/202416理学院土木工程系裂缝修补与结构加固的几种方法：4 超声检测法 超声检测应带示波器的低频超声仪，测量才结构混凝土中超声脉冲纵波的传播速度、接收信号频率、首播幅度等声学参数，根据这些参数的相对变化，对混凝土中的缺陷情况进行评估。5/22/202417理学院土木工程系 从理论上来说，超声传播特性能理想地描述混凝土强度，能反映出结构混凝土内部的强度和密实度，混凝土密实度越低，混凝土中声波的传播时间越长，声波越小，混凝土强度也越低；混凝土密实度越高，混凝土中声波的传播时间越短，声速越大，混凝土强度就越高。5/22/202418理学院土木工程系常用结构混凝土加固技术1 粘钢加固法 粘钢加固法是指用胶枯剂将钥板粘贴在构件外部的一种加固方法。该方法在房屋建筑、桥梁等工程的加固、补强、修复中的应用广泛。从发展趋势来看，使用结构胶粘剂对结构进行增强补强已成为一个重要的发展方向。5/22/202419理学院土木工程系 粘钢加固法具有施工方法简单快捷、工期短、传力直接、灵活性强、经济性好、基本不增加结构的重量和不改变结构的外观等优点。因此在施工中漏放钢筋加固，混凝土标号未达到要求的结构强度加固，提高楼面荷载加固，断梁加固，截柱加固，减震加固，梁柱受化学腐蚀的粘钢加固，旧房改造综合加固.生命线工程建筑物抗震加固，剪力墙开洞加固，桥梁断裂加固，解决轴压比超标的提高承载力加固等。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺和操作水平。5/22/202420理学院土木工程系常用结构混凝土加固技术2 外包钢加固法 外包钢加固法是指在原结构截面外全部或部分包裹钢结构或外加受拉钢筋，以提高结构承载能力的加固方法。5/22/202421理学院土木工程系 对截面尺寸和外观有一定影响，结构的承载能力提高较大且受力可靠，施工简便，主要适用于大型梁、柱和桁架等结构使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固，缺点是外观不美观，节点构造复杂，用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600以上高温场所，受现场和结构形状等外部条件限制较多。常用的修补钢筋连接方法有全焊接法、半焊接法和粘接法三种，外包钢法有外包法和干式外包法两种。5/22/202422理学院土木工程系常用结构混凝土加固技术3 化学植筋加固法 化学植筋加固法是通过化学植筋技术使钢筋、螺杆等与混凝土产生握裹力，从而达到承受荷载的加固方法.、化学植筋技术运用高强度的化学粘合剂，将钢筋、螺杆等金属杆植入混凝土中，固化后产生高负荷承载力。5/22/202423理学院土木工程系 该方法抗拉、抗剪承载力高不易移位和拔出，密闭性能良好，不需作防水处理，施工简单，安全可靠，是钢筋混凝土结构变更设计、追加钢筋加固补强的有效方法。由于其通过化学粘合固定，不但对基材不会产生膨胀破坏，而且对结构有补强作用5/22/202424理学院土木工程系常用结构混凝土加固技术4 加大截面法 以同种材料增大构件截面面积，达到提高结构承载能力的加固方法，广泛适用于混凝土梁、柱、板和墙体等结构的补强和增强，受力可靠，是工程中常用的一种加固方法。5/22/202425理学院土木工程系 缺点是湿法作业，施工工期长，受现场条件限制多，加固后的建筑物净空减小。当增加的截面处在受拉区时，则增加了构件的有效高度，从而提高了构件的抗弯和抗剪承载能力，并增加了构件的刚度。5/22/202426理学院土木工程系常用结构混凝土加固技术5 碳纤维加固法 粘贴碳纤维加固法是利用树脂类胶结材料将碳纤维布粘贴于混凝土结构表面的一种加固方法。粘贴后形成复合材料体,通过纤维布与混凝土结构或构件的协同工作,达到对结构或构件补强加固和改善结构受力性能的目的。5/22/202427理学院土木工程系 碳纤维加固法是近年来迅速发展起来的一种高科技含量的结构加固技术。具有轻质、高强、抗腐蚀、耐老化、耐久性好、物理性能稳定等诸多优点。其抗拉强度是同等截面钢材的710倍。用碳纤维材料修复补强混凝土结构是近来发展而成的新型方法,与混凝士结构形成一体共同工作,利用碳纤维材料卓越的抗拉强度达到的增强构件承载能力及刚度的目的。粘贴碳纤维加固法有施工简便快捷、安全可靠、耐久性好、能适应各种复杂的结构外形,不影响原结构的外观等诸多优点。5/22/202428理学院土木工程系2.几个例子2.1 火灾对于混凝土构件的影响。由于建筑物高层化、大规模化及用途的复合化，建筑火灾的发生呈逐渐上升的趋势。而在各种建筑结构中，混凝土结构占有最大的份额。近年火灾后的混凝土结构的检测鉴定研究引起了广泛的关注与重视。5/22/202429理学院土木工程系5/22/202430理学院土木工程系总结火灾后混凝土结构的现场检泓与评定，分为：初步调查；全面的外观检查；火灾后的构件分组；火灾后混凝土受影响深度；混凝土强度；钢筋强度；变形测试；构件承载力计算；火灾后混凝土评定，5/22/202431理学院土木工程系 火温度的确定，有助于了解各构件的火损程度，相应的化学变化，表现出不同的颜色，可以较为准确地推定出其表面的受火温度，大致可分为以下三种情况：1 混凝土呈灰白色、酥脆状，敲击声闷哑，表明其受火温度在800左右；2 混凝土呈浅红色、敲击声稍哑，表明其受火温度在 500左右；3 混凝土表面被火熏黑，敲击声清脆，表明其基本未受损5/22/202432理学院土木工程系 火灾后混凝土受影响深度：对火灾后检测批分批次再钻取混凝土芯样(这里建议钻取100mmd70mm的小芯样)，根据芯样先判断混凝土受影响深度，可依据具体情况分别按最大碳化深度、混凝土颜色生生变化的最大厚度、明显损伤层的最大厚度，也可按芯样侧表面硬度测试情况确定。5/22/202433理学院土木工程系混凝土强度检测：利用钻芯法检测混凝土强度，应去除混凝土受影响层后进行混凝土强度测试。芯样的混凝土抗压强度按式(1)计算：式中：P为芯样试件抗压试验测得的最大压力；D为芯样试件的平均直径；K为非标准高度芯样的混凝土检测强度修正系数，其值与芯样的高径比D有关，当0.2D1时，按式(2)计算：5/22/202434理学院土木工程系钢筋强度检测：对于钢筋类检测分检测批的划分，只考虑构件类别，分组，钢筋种类，钢筋生产产家等因数。在受力较小的位置截取三根作为一组钢筋样，做钢筋力学性能试验来确定钢筋力学性能受影响程度，如有必要可增作弹性模量试验。5/22/202435理学院土木工程系 火灾对钢筋混凝土的影响主要表现在钢筋与混凝土的握裹力指标上,而钢筋握裹力主要由水泥胶体吸附、粘着摩阻、机械咬合三部分组成。随着钢筋混凝土构件表面温度的升高,钢筋与混凝土变形差值增大,其间剪应力增加,混凝土又产生微裂、强度降低,钢筋与混凝土之间握裹力很快降低,其中光圆钢筋的握裹力降低更快。5/22/202436理学院土木工程系 灾后受损结构的加固设计火灾后，对受损构件进行的加固设计，应按一下程序进行：1 计算构件剩余承载力。构件的剩余承载力的计算完全是根据受损后测定出的截面几何参数,材料剩余强度等确定的。2 加固量的计算。火灾受损构件加固量是指受损构件加固到满足使用要求时所需增加的承载能力。3 加固方案的选择。根据加固量,选择合适的加固方法，并根据规范转换成加固材料所需的数量。4 将计算结果按加固后的实际承载力验算截面承载力5/22/202437理学院土木工程系5/22/202438理学院土木工程系5/22/202439理学院土木工程系从上图可知混凝土试块抗压强度在温度轴方向下降得比较快，而在时间轴方向下降得比较慢。因此，混凝土的强度降低对受火时间不如对受火温度敏感。综合考虑温度和时间的耦合因素产生的影响后采用该曲面在受火温度一受火时间平面上的投影面积进行火灾分类，可以将火灾大致分为大火、中火和小火三类结合图7的情形对分类标准建议如下：当(T一20)t90 000 判定为小火；当90 000(T一20)t110 000时 判定为大火5/22/202440理学院土木工程系2.几个例子2.2 受冻对于混凝土构件的影响。在我国北方地区的冬季施工过程中，往往会出现楼盖混凝土因养护不力引起的冻害现象，导致受弯构件刚度和承载能力下降，成为影响结构耐久性的重要因素之一而此类楼盖大多采用拆除重做的方式处理，在经济和社会方面多有不利影响 受冻后的混凝土不仅强度低，无耐久性，而且抗渗性差。普通混凝土受冻，当气温回升后，强度一般可达到设计强度的50一60，而抗渗性仍较差。因此，施工时混凝土一旦受冻，必须区别情况分别处理。5/22/202441理学院土木工程系5/22/202442理学院土木工程系 新浇筑的混凝土受冻，拌合水结冰，体积增大约9%，同时水泥的水化作用停止进行。恢复正温养护以后，水泥浆体中的孔隙率将比正常凝结的混凝土显著增加，使混凝土的各项物理力学性能全面下降。混凝土是一种多孔性材料，它在硬化中和硬化后形成许多大小不同的孔隙及相互连通的毛细孔通道。这些孔隙和毛细孔通道充满水后，当温度降低时，易造成冻害。5/22/202443理学院土木工程系砼的冻害可归纳为以下几点：1.当温度降低到0度以下时，混凝土内毛细孔道中的自由水开始结冰，体积膨胀。2.混凝土结构的冻结从表面开始，逐渐向内部深处发展，由于表面结冰，体积增大，将次表面部位未结冰部分的水沿毛细孔道压向混凝土内部。3.随着冻结向内部发展，结冰的体积越来越大，使内部未冻水压力越来越高，超过混凝土的抗拉强度时，将毛细孔胀破，产生微裂缝。5/22/202444理学院土木工程系砼的冻害原因分析：1.水泥品种和标号选择不当。2.混凝土水灰比过大，超过0.6，增大了混凝土的用水量，增大了混凝土受冻的机会。3.混凝土配合比设计不当，或施工不当，使混凝土内孔隙率增大，毛细直径较粗,自由水含量增多，混凝土冻害严重。4.混凝土浇筑后，在养护初期遭受冻害，此时混凝土内部的孔隙结构已基本形成，但不十分坚固。5/22/202445理学院土木工程系砼的冻害原因分析：5.混凝土冬期拌制方法不对。如应优先采用加热水的方法；水泥不能直接加热，使用前应运入暖棚内预热.6.混凝土在冬期施工时运输浇筑控制措施不利。7.冷拌混凝土外加剂掺量，品种选择错误。8.养护方法选择不当，没有充分保证混凝土凝结硬化所需的正温5/22/202446理学院土木工程系砼的冻害鉴定方法：1.拆除摸板观察2.敲击表面观察判断3.表面用回弹仪检查4.用超声波探测5.取蕊样检查5/22/202447理学院土木工程系5/22/202448理学院土木工程系对受冻混凝土的处理：1.表面受冻混凝土处理 对有抗渗要求的混凝土，可在清除受冻层后，在未受冻表面上涂抹环氧脂，再浇筑加固混凝土。5/22/202449理学院土木工程系对受冻混凝土的处理：2.局部受冻混凝土处理。此现象多在大体积或表面系数小的混凝土工程中出现，可采用回弹法或直接用人工凿、敲方法来判断混凝土实际受冻情况。将受冻部分凿除，再刷索水泥浆，重新浇灌混凝土补齐。5/22/202450理学院土木工程系对受冻混凝土的处理：3.掺有外加剂的混凝土受冻处理。当拌制的混凝土中掺有早强剂或防冻剂时，会因施工时间长。未及时防护而表层微冻。此时可采用保温措施，待气温回升后，利用后期90 d或180 d的强度。当受冻面积较深较大时，须凿除重新修补。5/22/202451理学院土木工程系对受冻混凝土的处理：4.全冻混凝土的处理。此种现象多发生在薄壁结构或断面较小的结构。当混凝土最终强度不能达到设计强度50时，必须拆除。如果最终强度可达到设计强度的80以上时，应采取加固方案处理。5/22/202452理学院土木工程系实例调查图书馆一楼：（最大裂缝宽度：2mm）5/22/202453理学院土木工程系实例调查图书馆一楼：5/22/202454理学院土木工程系实例调查图书馆二楼：（最大裂缝宽度1.5mm）5/22/202455理学院土木工程系实例调查图书馆二楼：5/22/202456理学院土木工程系实例调查图书馆三楼：（最大裂缝宽度1.5mm）5/22/202457理学院土木工程系实例调查图书馆三楼：（最大裂缝宽度1.5mm）5/22/202458理学院土木工程系实例调查图书馆柱子测量：（使用仪器：回弹仪，单位：MPa）测量数据：26.3 32.1 33.5 32.1 33.2 36.1图书馆顶盖测量：（使用仪器：回弹仪，单位：MPa）边缘测量数据：46 48.1中间测量数据：25.8 26.15/22/202459谢谢观赏5/22/202460