高温作用后C20混凝土强度的无损检测.pdf

试验研究 高温作用后C20混凝土强度 的无损检测 张科强,杨 波,陈丽红 (陕西理工学院 土木工程系,陕西汉中 723003) 摘 要:C20混凝土试块在450 高温下持续不同时间后自然冷却,再对其进行超声、 回弹综合 法及标准抗压强度试验,以探讨同一高温不同时间作用后混凝土强度的变化规律,分析无损检测 与标准抗压强度试验之间的关系。 关键词:超声检验;高温;混凝土;强度 中图分类号:TG115.28;TU528.01 文献标识码:A 文章编号:100026656(2002)0820339202 NONDESTRUCTIVE TESTING OF C20 CONCRETE STRENGTH AFTER HIGH TEMPERATURE ZHANG Ke2qiang, YANG Bo, CHENLi2hong (Shanxi Institute of Technology , Hanzhong Shanxi 723003 , China) Abstract : Comprehensive method of ultrasonic testing and standard compressive strength test was used to deal with C20 con2 crete heated under high temperature of 450with different time. The regularityof concrete strength with the same temperature and different time was studied and the relationship between nondestructive testing and standard compressive strength test was analyzed. Keywords :Ultrasonic testing; High temperature ; Concrete ; Strength 随着国民经济的发展,建筑业迅速发展,建筑高 层化、 房屋密度加大及新材料广泛采用都增加了建 筑物发生火灾的频率,建筑物火灾问题日益突出。 火灾高温对建筑物结构造成不同程度的损伤,要了 解结构能否满足原设计的可靠度继续正常工作,必 须对火灾后的结构进行客观评价,混凝土强度评定 是一个主要的指标。对450 高温作用后的C20混 凝土进行了无损检测试验研究,并与标准强度试验 进行对比,分析了C20混凝土受高温作用时间与强 度之间的关系。发生火灾后建筑物混凝土强度可用 无损检测方法迅速准确测得,为灾后建筑物的可靠 度评价、 加固、 修复工作提供必要的科学依据。 1 试验概况 试验分三个阶段进行,即 试件制作及养护 28d后,在常温 (10 )下用超声、 回弹法测定各混凝 收稿日期:2001211206 土试块的强度值。C20试块在450 高温下持续 不同时间。用超声、 回弹法和标准抗压强度测定 高温后混凝土的强度1。 试验采用RTX24529型高温试验炉,最高温度 1 000;CT245型超声检测分析仪、2C2A型回弹仪 和200t压力机;汉中商品混凝土公司生产的150mm 150mm150mm混凝土试块,强度等级为C20 ,水 泥为PC425号,粗骨料为卵石,细骨料为中砂,配合 比为12.113.92 ,水灰比为0.425 ,外加剂615kg ,人 工振捣,自然养护28d。试块在高温炉中持续时间 为1 ,2和5h ,各时间段试块五块,未经高温试件五 块,用于标准抗压破坏试验。 2 强度试验及分析 混凝土试块经高温冷却后采用超声、 回弹法和 标准强度试验测定其强度。试件15未经高温作 用,将超声、 回弹综合法测得的强度与标准强度试验 933 第24卷第8期 2 0 0 2年8月 无损检测 NDT Vol. 24No . 8 Aug .2 0 0 2 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 表1 试块常温及高温作用后声速值、 回弹值、 破坏强度值测试表 试件 编号 常 温 (10 )高 温 (450 )比 较 声速值 V1/ kms- 1 回弹值 d1 无损检测强度 值P1/ MPa 时间 h 声速值 V2/ kms- 1 回弹值 d2 破坏试验强度 值P2/ MPa 碳化深度 mm V1-V2 kms- 1 d1-d2 P1-P2 MPa 64.6337.028.813.5039.224.35.01.13- 2.24.5 74.6437.028.813.6939.122.23.00.95- 2.16.6 84.7839.033.114.2538.926.31.00.530.16.8 94.4538.028.914.4138.027.80.00.0401.1 104.4637.027.514.0038.725.30.00.46- 1.72.2 均值4.5937.629.413.9738.825.21.80.62- 1.24.2 114.6039.031.622.8840.325.46.01.72- 1.36.2 124.3737.026.922.9239.731.05.01.45- 2.7- 4.1 134.8238.031.823.6839.726.65.01.14- 1.75.2 144.7637.029.824.1437.719.82.00.62- 0.710.0 154.5338.029.623.8338.617.23.00.70- 0.612.4 均值4.6237.829.923.4939.224.04.21.13- 1.45.9 164.7037.029.351.7941.021.36.02.91- 48.0 174.5737.828.451.6540.024.46.02.92- 2.24.0 184.6741.035.652.1541.032.4102.5203.2 194.7840.034.852.3440.026.7102.4408.1 204.6440.033.653.4140.031.39.01.2302.3 均值4.7139.733.652.4740.327.08.02.23- 0.66.6 14.6738.027.6029.90- 2.3 24.9035.030.8029.501.3 34.7236.029.4031.40- 2.0 44.6037.028.5029.30- 0.8 54.7637.033.0026.506.5 均值4.7337.029.9029.300.54 测得的强度比较,误差为2. 0 % ,说明两种测强仪器 较精确。其余混凝土试件在450高温作用后,随 着高温作用时间的延长,冷却后混凝土强度逐渐下 降,1h内混凝土强度下降剧烈,2和5h后强度下降 较缓(表 1) 。这是由于普通混凝土受热时,在 300 后,水泥石的脱水收缩超过其受热膨胀而表现为体 积缩小,收缩率可达0. 5 %或更多,而粗骨料受热时 不断膨胀,两种相反的作用使混凝土结构逐渐开裂。 另外,硅酸盐水泥中含有相当多的游离Ca(OH)2,高 温失水变成CaO ,冷却受潮后又形成Ca (OH)2且体 积膨胀,可导致高温后未曾破坏的混凝土破坏2。 因此1h高温作用后混凝土强度下降剧烈;2和5h高 温作用后混凝土试件因脱水量减少,收缩开裂减缓, 其强度仍继续下降,但下降缓慢。 上述原因导致混凝土内部结构由相对密实变为 有大量裂缝,孔隙增大。因而采用超声波测试块声 时值时,随时间段增大,声时值增大,相应地声速值 则减小(表 1) 。 从试验结果可知,实际测量的声时和声速变化 规律与理论分析完全一致,随着高温作用时间的延 续,声速值逐渐减小。由于试件受高温的时间段不 同,混凝土表面碳化深度加大,从而测得的回弹值加 大,由于碳化作用,试块表面致密,表层混凝土强度 增大,使标准抗压强度下降较小(表 2) 。 表2450 高温作用后混凝土强度的变化平均值 试块强度试验值 MPa 时间 h 强度损失值 MPa 强度损失率 % 29.414.214 29.625.920 25.959.627 (下转第361页) 043 张科强等:高温作用后C20混凝土强度的无损检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 2.2 联箱2母材最大厚度的确定 由于四边形ABCD 为长方形, O 点与长方形 四边间距有相等也有不等的,因此联箱2最大母材 厚度的计算与联箱1不同。在图4中,作MN AB 且令AN=BM= 402 +d= 80 + 149 = 229mm,则四边形ANMB 为长方形,连接AM和B N。 联箱2对接焊缝检测面也可分成四部分,即 AGEB, BEPRC, RPHQ和QDAGH 。选AB 面为基准面,按顺时针方向检测BC, CD 和DA 面。AB 面检测的最大厚度为EF, BC 面的最大 检测厚度为EL, DA 面的最大检测厚度等于EL, CD 面的最大检测厚度为PR。 由图4几何关系知 BN =AB 2 + AN2=2392+2292=331mm 则BO= BN 2 =165.5mm BE= BO- d 2 =165- 149 2 =91mm 所以EF= BEsin=91229 331 63mm EL= BEsin=91239 331 66mm 显然ELEF,由于EF 与EL 都接近 70mm,所以AB, BC, AD 面都可以母材最佳厚度 70mm为检测厚度,以深度11调节仪器,扫查灵敏 度以70mm深处 1mm6mm孔的评定线灵敏度为 准。 由图4可知,CD 面的最大母材厚度应为PR , 由几何关系知 PR = EF+ (AD- AN) = 63 + ( 293-229 ) = 127mm 显然CD 面必须在其余三面检测好后进行检测,且 必须以深度12调节仪器,扫查灵敏度以深度 120mm处 1mm6mm孔评定线灵敏度为佳。 3 探伤条件及设备的选择 锻件对接焊缝探伤选用CTS223A超声波探伤 仪。联箱1的母材最大厚度h1= 82.5mm ,联箱2的 母材最大厚度h2= 66mm ,h2= 127mm ,根据JB 47301994标准对母材厚度的要求,宜选用K1. 0 2.0斜探头探伤。我们选用2. 5P812K1. 5斜探 头,能满足要求。联箱2的距离2波幅曲线见图5。 图5 联箱2检测用距离2波幅曲线 (以60 %波高为基准波高) 4 结论 (1)对于母材厚度不断变化的锻件联箱对接焊 缝,应确定一个最佳检测厚度来调节仪器,四个检测 面按顺序检测,减少重复探伤和漏检,十分必要。 (2)为了减少盲区和漏检,焊缝余高应磨平,检 测时探头应扫查过焊缝表面。 (3)厚锻件焊缝必须采用单面双侧检测,避免 漏检。 (上接第340页) 试验旨在建立高温后C20混凝土声速2回弹值2 强度关系,以后可通过试验分析回归出高温后混凝 土测强曲线,填补我国高温后混凝土研究的空白。 3 结论 (1) C20混凝土在450 高温作用下,随时间延 长,声速值减小,变化显著。 (2)碳化作用致使回弹值变化不大。 (3)因为碳化作用,C20混凝土在高温作用下, 随时间增长强度降低,与声速值比较变化不显著。 参考文献: 1CECS02:1988 ,结构试验方法标准S. 2 蒲心诚主编.混凝土学M.北京:建筑工业出版社, 1983.107 - 112. 163 徐满生: T L3202170冷却器联箱锻件对接焊缝的超声检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m