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工程结构检测与加固
1. 混凝土强度的非破损检测与混凝土强度的合格性评定之间有何关系？
概述混凝土强度的合格性评定，就是评判混凝土强度施工质量是否满足设计要求，这是公路、桥梁、房屋、水利工程建设质量管理的重要方面。混凝土强度的非破损检测，是在对上述评定结果持有疑问的情况下，采取的进一步鉴定的手段。二者相互联系，又有明显的区别，不可混淆。混凝土强度评定的结论是“合格”或“不合格”；评定依据的对象是经过标准方法制作，标准养护和标准方法试验的立方体混凝土试块，评定依据的标准是《混凝土强度检验评定标准》ＧＢＪ１０７—８７（以下简称《标准》）。这是国家标准，各行业规范都要向国标靠拢。如交通部《公路桥涵施工技术规范》ＪＴＪ０４１—８９中的混凝土强度评定方法与国标有所不同，现也声明采用国标。混凝土强度评定主要针对正在建设或刚竣工的工程。混凝土强度的非破损检测只在下列几种情况下才有必要，一是对混凝土立方体试块强度的代表性存在怀疑时；二是需要确定结构的真实承载力或承载潜力时；三是对已有工程结构进行可靠性鉴定时。混凝土强度非破损检测的结果，只能是具体的强度数值，不可据此作出“合格”或“不合格”的结论。

2.用钻芯取样法检测混凝土强度时，选择芯样的直径应考虑哪些因素？
（1）新规程中只给定高径比为1.00的标准芯样试件，这对芯样锯切工艺提出了较高的要求。应在专门的切割机上进行。
（2）试件的承压端面必须平整光洁，并垂直于园柱体的纵轴线。可以在磨平机上精确磨平。对于抗压强度低于40MPa的芯样试件，也可采用水泥净浆、聚合物水泥砂浆或硫磺胶泥补平，大于40MPa的芯样，应采用环氧胶泥或聚合物水泥砂浆补平。即补平物质的强度必须大于芯样本身的强度，并应与芯样粘结牢固，否则将影响检测数据的准确性。
（3）规范中对试件成品的尺寸偏差求做了明确规定，目的是减小测试偏差和样本的标准差，当超过下列数值时，该样本应废除重新取样，或重新修整至合格后再测试，否则其测试数据无效：
①芯样实际高径比小于0.95或大于1.05的（直径用游标卡尺测量，高度可用钢直尺测量）；新规程取消了高径比的换算，均要求采用标准试件。 ②芯样端面平整度在100mm长度内大于0.1mm的（可用塞尺测量）；端面不平，会降低测试数值，向上凸起比向下凹引起的应力集中更大，影响也更大。 ③芯样端面与轴线不垂直度大于1°的（游标量角器测量）；88规程的限值是2°，新规程提高了要求。
（4）标准芯样中最多只允许含有二根直径小于10mm的钢筋，小于Φ100mm的芯样，最多只允许含有一根直径小于10mm的钢筋。而且，芯样内钢筋应与试件轴线基本垂直并离开端面10mm以上。

3.超声波检测混凝土强度采用的是什么参数？超声波检测混凝土内部缺陷采用的是哪些参数？
超声法测强采用单一声速参数推定混凝土强度。当影响因素控制不严时，精度不如多因素综合法，但在某些无法测量回弹值及其他参数的结构或构件（如基桩、钢管混凝土等）中，超声法仍有其特殊的适应性。
混凝土超声检测目前主要是采用所谓“穿透法”，即用发射换能器重复发射超声脉冲波，让超声波在所检测的混凝土中传播，然后由接收换能器接收。被接收到的超声波转化为电信号后再经超声仪放大显示在示波屏上，用超声仪测量直接收到的超声信号的声学参数。当超声波经混凝土中传播后，它将携带有关混凝土材料性能、内部结构及其组成的信息。准确测定这些声学参数的大小及变化,可以推断混凝土的性能内部结构及其组成情况。
声速 ，声速即超声波在混凝土中传播的速度
振幅 ，接收波振幅通常指首波，即第一个波前半周的幅值，接收波的振幅与接收换能器处被测介质超声声压成正比，所以接收波振幅值反映了接收到的声波的强弱。
频率，如前所述，在超声检测中，由电脉冲激发出的声脉冲信号是复频超声脉冲波。它包含了一系列不同频率成分的余弦波分量。
波形 ，这里指的波形第指在显示屏上显示的接收波波形。
4.在什么情况下需要检测混凝土的碳化深度?
碳化深度：凡是混凝土都是成碱性的，在空气中阳光下随着时间的推移碱性会慢慢的减少，减少的越多碳化的就越深，相应碳化值就越大，一般情况下新盖得楼房都没什么碳化深度。而针对碳化深度有专门的仪器可以测量得出。
《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-92）规定：测量碳化深度值时，用合适的工具在测区表面形成直径约为15mm并有一定深度的孔洞。清除孔洞中的碎屑和粉末是，注意不得用水冲洗，应立即用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，用深度测量工具测量表面至深部不变色边缘处与测量面相垂直的距离多次，取其平均值，该距离即为该测区混凝土的碳化深度值。每次测量读数精确到0.5mm。当深度小于0.5mm时，按无碳化处理。
碳化是与混凝土实体检测回弹配套使用的

5.影响混凝土内部钢筋锈蚀的因素有哪些？如何防止钢筋的锈蚀？
影响因素：是钢筋保护层的碳化，其碳化的原因是混凝土不密实，抗渗性能不足。硬化的混凝土，由于水泥水化，生成氢氧化钙，故显碱性，pH值＞12，此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜，使钢筋不生锈。当不密实的混凝土置于空气中或含二氧化碳环境中时，由于二氧化碳的侵入，混凝土中的氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸钙等物质，其碱性逐渐降低，甚至消失，称其为混凝土的碳化。当混凝土的pH值＜12时，钢筋的钝化膜就不稳定，当pH值＜n.5时，钢筋的钝化保护膜就遭破坏，钢筋的锈蚀便开始进行；二是氯离子的含量。据有关试验证明，即便是pH值较高的溶液(如pH值＞13)，只要有4～6mg/L的氯离子含量，就足可以破坏钢筋的钝化膜，使钢筋失去钝化，在水和氧气的作用下导致钢筋锈蚀。 
防止措施：通过大量的调查研究证明，钢筋锈蚀的原因正是由于混凝土保护层的碳化和氯离子的侵入而造成的，为了防止钢筋锈蚀，必须防止混凝土的碳化或减慢碳化速度和防止氯离子的侵入。而混凝土碳化又是由于混凝土抗渗性能不足引起的，所以为防止碳化，必须提高混凝土的抗渗性。其方法有：①降低水灰比。混凝土是由水泥、粗、细骨料和水拌制而成，根据水泥完全水化的理论，需水量只有水泥重量的25％左右，但在拌制混凝土时，为了获的必要的流动性，满足施工要求，常用较多的水，即较大的水灰比w/c。当混凝土硬化后，多余的水就会蒸发掉，形成毛细孔。用水量越大，水泥水化后留下的毛细孔越多，渗透系数也越大。所以在拌制混凝土时，在满足设计要求和施工要求的情况下，尽量降低水灰比，减少用水量，增加密实度，提高混凝土的抗渗性。②掺外加剂。一是掺引气型的减水剂，一方面使混凝土内部产生均匀、稳定、互不连通的微小气泡，阻止液体的渗透，另一方面也大大减少混凝土的用水量，增加混凝土的密实度，提高抗渗性；二是掺抗渗剂，掺抗渗剂在混凝土内形成胶体洛合物，填充、堵塞了混凝土内部的毛细孔缝，从而增加混凝土的密实度，提高抗渗性；三是掺膨胀剂，通过掺膨胀剂发生化学反应，使混凝土产生膨胀，在外力约束下，增加混凝土的密实度，也可提高抗渗性。③选择合适的材料。应选用颗粒细、水化热低的水泥。因为越细，凝结越快，泌水越少，抗渗性能越好。水泥标号一般不低于425号；并掺用适量优质掺合料；细骨料要求砂的颗粒均匀、圆滑、质地坚硬、平均粒径为0.4mm左右的河砂，含泥量＜3％，并含适量的粉砂；选用粗骨料，除大体积外，一般情况下粒径5～30mm为宜，最大粒径不超过40mm。含泥量＜1％，要求组织细密、颗粒整齐、质地坚硬，另外级配要优良，以改善混凝土的和易性，增加密实度，提高抗渗性。④加强养护。如混凝土早期养护不好，水泥得不到正常水化，会降低混凝土的密实度，继而影响抗渗性。所以一定要加强混凝土的早期湿润养护，时间不得少于14d，以保证水泥正常水化，增加密实度，提高抗渗性。⑤防止裂缝。混凝土建筑物中常见裂缝有：收缩裂缝、沉降裂缝、温度裂缝等。防止收缩裂缝、沉降裂缝采取的措施有：除以上提到的1～4项外，混凝土搅拌时间要适当，浇筑时下料不要太快，防止堆积，振捣要密实，但避免过振，一般振捣时间为10～15s／次，混凝土初凝前要抹平，终凝前要压光，压光后要及时用湿草帘苫盖或喷涂养护剂认真养护。夏天气温高，要及时喷水养护，使其保持湿润；防止温度裂缝的措施有：施工时，首先要考虑矿渣水泥、粉煤灰水泥，对于大体积混凝土要用中热或低热水泥，同时在保证强度指标的情况下加入一定量的活性掺合料(如粉煤灰、矿渣微粉等)。在一定范围内，活性掺合料对水泥的代用量越多，降低混凝土温升的效果越好。另外可充分利用混凝土的后期强度，根据工程结构实际承载的情况，用56d、90d的抗压强度代替28d的抗压强度做为设计强度。如充分利用混凝土的后期强度，可使每方混凝土少用水泥约50kg，则混凝土温度可降低约5℃，可减少混凝土温度裂缝。再就是在大体积混凝土里加入缓凝、引气型的减水剂，以改善其和易性、流动性、黏聚性、保水性。通过分散减水和缓凝作用，可降低用水量，增加混凝土的密实度和强度，同时还降低水化热，推迟温峰出现的时间，因而减少温度裂缝，亦提高混凝土抗渗性。此外，还可选择水化后产生氢氧化钙较多的水泥，如早强硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等，这样也可以放慢碳化速度。防止氯离子进入混凝土的措施有：①配置混凝土时不使用含氯离子的材料或外加剂。②采取各种措施，提高混凝土的密实度，防止氯离子侵入混凝土内部，避免钢筋锈蚀。③掺入阻锈剂，使钢筋表面的氧化膜趋于稳定，弥补表面的缺陷，使整个钢筋被一层氧化膜所包裹，致密性很好，能防止氯离子穿透，从而达到防锈的目的。④适当增加钢筋混凝土保护层的厚度，以延缓二氧化碳、氯离子等到达钢筋表面的时间。 

6.混凝土结构加固有哪些方法，各自的主要特点是什么？适用范围如何？
（1）、加大截面加固法：该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
（2）、置换混凝土加固法：该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
(3)、有粘结外包型钢加固法：该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于6000C以上高温场所；适用于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。
(4)、粘贴钢板加固法：该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
(5)、粘贴纤维增强塑料加固法：除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
(6)、绕丝法：该法的优缺点与加大截面法相近；适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。
(7)、锚栓锚固法：该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
间接加固的一般方法有：
(1)、预应力加固法：该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
(2)、增加支承加固法：该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于具体条件许可的混凝土结构加固。

7.混凝土结构加固的受力特征如何？有哪些计算假定？
加固时原混凝土结构已经受力，并产生一定的应力应变，加固属于二次受力，而加固一般都是在未卸载或部分卸载的情况下进行的，原结构已经存在着一定的应力应变，所以加固的部分并不能马上承受荷载，只有在荷载发生变化时，才能协助原结构共同分担荷载。这样颏加结构部分的应力应变始终滞后于原结构，新、旧结构不能同时达到应力峰值。发生破坏时，新加部分可能并不能达到自身的承载能力极限。同时，如果原结构构件的应力和变形较大，则新加部分的应力将处于较低水平，潜力不能充分发挥，起不到应有的加固效果。加固结构属于新、旧二次组合结构，加固部分能否达到预期效果，取决于新、旧部分能否成为整体，共同工作，即新、旧结构的结合面能否充分地传递剪力。但实际上，新、旧混凝土结合面的抗剪强度一般总是远低于一次整浇混凝土的抗剪强度，因此，在整体承载能力上二次组合结构比一次整浇结构要低一些。加固结构的这些受力特征，决定了加固结构不同于新建混凝土结构，合理的处理好这些问题，是设计、施工
的关键环节引。
二次组合结构—加固结构由原有部分与新加部分在不同时段组合而成，故称为二次组合结构。加固结构新旧部分连接及结合面是其薄弱环节，与整浇结构相比,存在整体工作共同受力问题。
二次受力结构—加固结构中的原结构，在加固前已经载荷受力（称为第一次受力），而且应力、应变水平都很高，而新加部分，只要荷载不变，并不受力，即始终处在零应力状态，只有在新增荷载下，即第二次加荷情况下，才开始受力。这样，新旧两部分的应力、应变值存在较大差异，这种现象被称为应力应变滞后，这种结构称为二次受力结构。
计算假定： (1). 原混凝土或新加混凝土压应变达混凝土极限变形值 ＝0.0033时；
(2). 原钢筋或新加钢筋拉应变达钢筋极限变形值 ＝0.01时；
(3). 混凝土达 及钢筋达 时。
加固结构承载力的近似简化计算，一般仍按一次受力整浇结构计算，但应考虑其受力特征，对截面承载力乘以整体（共同）工作系数 ＝0.9～1.0和新加部分的材料强度利用系数 ＝0.7～0.9和 ＝0.9～1.0。
8.简述湿式外包钢加固法和干式外包钢加固法的构造规定和施工要求？
 外包钢加固法是一种以角钢外包于构件四角，角钢之间用缀板连接的加同方法。外包钢加固法分干式和湿式两种情况。湿式外包钢法是在型钢与原构件之间用乳胶水泥或环氧树脂等粘结，使新旧材料之间有较好的协同工作能力，其整体性好，但湿作业工作量大；干式外包钢法是型钢与原构件之问无任何粘结，有时虽填以水泥砂浆，但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递，型钢与原构件不能整体工作，彼此只能单独受力。
  与湿式外包钢相比，干式外包钢施工更为简便，但承载力提高不如湿式外包钢有效。该法能在基本上不改变原结构构件截面尺寸的情况下，大幅度提高构件承载力，增大延性和刚度，适用于混凝土柱、梁、屋架和砖窗间墙以及烟囱等结构构件和构筑物的加固。外包钢加固法特别适用于使用上不允许增大截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力的轴心和偏心受压构件的加固。张家港加固施工速度快，现场工作量较小，加固效果好。
9.简述粘贴钢板加固法的施工工艺流程。
粘贴钢板施工工艺:流程:粘贴面处理 → 加压固定及卸荷系统准备(根据实际情况和设计要求，卸荷步骤有时省去) → 胶粘剂配制 → 涂胶和粘贴 → 固化、卸加压固定系统 → 检验 → 维护
(1).粘贴面处理：混凝土面应凿除粉饰层，油垢、污物，然后用角磨机打磨除去1-2mm厚表层，较大凹陷处用找平胶修补平整，打磨完毕用压缩空气吹净浮尘，最后用棉布沾丙酮拭净表面，待粘贴面完全干燥后备用。 
(2).加压固定及卸荷系统准备：加固构件所承受的活荷载如人员、办公机具宜暂时移去，并尽量减小施工临时荷载。加压固定宜采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的系统，该系统不仅能产生较大压力，而且加压固定的同时卸去了部分加固构件承担的荷载，能更好的使后粘钢板与原构件协同受力，加固效果最好，施工效率较高。 
（3）.胶粘剂配制：建筑结构胶为A、B两组份，取洁净容器（塑料或金属盆，不得有油污、水、杂质）和称重衡器按说明书配合比混合，并用搅拌器搅拌约5-10分钟至色泽均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡，配置场所宜通风良好。该工序所用主要物资:搅拌器、容器、衡器、腻刀、手套。
（4）.涂胶和粘贴 ：胶粘剂配制好后，用腻刀涂抹在已处理好钢板面上(或混凝土表面)，胶断面宜成三角形，中间厚3毫米左右，边缘厚1毫米左右，然后将钢板粘贴在混凝土表面，用准备好的固定加压系统固定，适当加压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度。该工序所用主要物资:加压固定及卸荷系统，腻刀、手套。
（5）.固化、卸加压固定系统：该工序所用主要物资:扳手、手套、时钟、温度计。
（6）.检验：JGN-G型结构胶操作性能极好，正常操作可达到100%的饱满度。检验时可用小锤轻击粘贴钢板，从音响判断粘贴效果，也可采用超生仪检测。若锚固区有效粘结面积少于90%，非锚固区有效粘结面积少于70%，应剥离钢板，重新粘贴。对重要构件也可采用载荷检验，一般采用分级加载至正常荷载的标准值，检测结果较直观、可靠，但费用较高，耗时也较长。需要千斤顶或配重（常用沙袋、砖块）、百分表、裂缝显微镜、衡器。
（7）.维护：加固后钢板宜采用20mm厚M15水泥砂浆抹面保护,也可采用涂防锈漆保护，以避免钢材的腐蚀。 
（8）.粘钢加固技术的适用范围：本方法适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件。本方法以环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的适用条件为限，否则应采取有效防护措施。本方法所用胶粘剂是指有充分试验依据且性能满足使用要求的，并经过国家有关部门鉴定的结构胶。当构件的混凝土强度低于C15，不宜采用本方法进行加固。
10.焊接连接缺陷有哪些，如何处理。
焊接缺陷控制
①、气孔 选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水分、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时应停止使用。
②、夹渣 正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。
③、咬边 选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。
④、未焊透、未熔合 正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干净；封底焊清根要彻底，运条摆动要适当，密切注意坡口两侧的熔合情况。
⑤、焊接裂纹 焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。