质量事故课件第二讲.ppt

建筑工程缺陷质量事故分析及处理第二讲建筑结构现场检测方法2.1 概述 当建筑物发生质量事故后，为了正确分析事故发生的原因，为工程质量事故的仲裁提供客观而公正的技术依据，也为建筑结构的修复、加固提供参考数据，往往有必要对发生事故的结构或构件进行必要的检测。常规的外观检查 平直度、偏离轴线的公差、尺寸的准确度、表面缺陷、砌体的咬槎情况等强度检测 材料的强度、构件承载力、钢筋配置情况等内部缺陷的检测 混凝土内部的空洞、裂缝、钢结构的裂缝、焊接缺陷等材料的化学成分分析 混凝土的集料分析、水泥成分及性能分析、钢材化学成分分析等2.1 概述对发生质量事故的结构进行检测的特点：检测工作大多在现场进行，条件差，环境干扰因素多对发生严重质量事故的结构工程，常常管理不善，经常没有完整的技术档案，有时甚至没有技术资料，因而检测工作要周到计划；有时还会遇到虚假资料的干扰，这时尤要慎重对待。对有些强度检测常常要采用非破损或少破损的方法进行，因事故现场尤其是对非倒塌事故一般不允许破坏原构件，或者从原构件上取样时只能允许有微破损，稍加加固后可不影响结构的承载力。检测数据要公正、可靠、经得起推敲。尤其是对重大事故的责任纠纷，涉及到法律责任和经济负担，为各方所重视，故所有检测数据必须真实、可信。2.2 砌体结构的检测 砌体结构构件的检测包括：材料（砖材、石材或其它块材及砂浆）强度砌筑质量（砌筑方法，砌体中砂浆饱满度界面尺寸及垂直 度）砌体裂缝砌体的承载力2.2.1 砌体裂缝的检测 砌体中的裂缝是常见的质量问题，裂缝的形态、数量及发展程度对承载力、实用性能与耐久性有很大影响，对砌体的裂缝必须全面检测。观测裂缝的长度、宽度、裂缝走向及其数量、形态等。裂缝的长度可用钢尺或一般米尺测量宽度可用塞尺、卡尺或专用裂缝宽度测量仪进行测量裂缝的走向、数量及形态应详细地标在墙体的立面图或砖柱展开图上，进而分析产生裂缝的原因并评价其对强度的影响程度。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测 砌体是由砌块和砂浆组成的复合体。有了砂浆及砌块的强度，就可按有关规范推断出砌体的承载力。砌块通常从砌体上取样，清理干净后，按常规方法进行试验，包括抗压和抗折两项。砌体中的砂浆，由于不可能做成标准的立方体试件，无法按常规试验方法测得其强度。目前常采用冲击法、点荷法与回弹仪法等来检测砌体中的砂浆强度。砌块的抗压试验：取五块砖作抗压强度试验。（1）将砖样锯成二个半砖（每个半砖长度不小于100mm），（2）放入室温净水中浸1030min，（3）取出以断口方向相反叠放，中间用净水泥砂浆粘牢，上下面用水泥砂浆抹平，养护3d后进行压力试验。加荷前测量试件两半砖叠合部分的面积A（mm2），加荷至破坏，若破坏荷载为P（N），则抗压强度为：2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测 砌块的抗折试验：另取五块砖作抗折试验。可在抗折活动支架上进行。滚轴支座置于条砖长边向内20mm，加荷压滚轴应平行于支座，且位于支座之中间L/2处，加载前测得砖之宽厚，支承距。加荷破坏荷载为P，则抗折强度为2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测根据试验结果，按表确定砖的强度等级。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测 对于砌体中的砂浆，由于不可能做成标准的立方体的试件，无法按常规试验方法测得其强度。目前常用的方法有冲击法、点荷法、与回弹仪等方法来检测砌体中砂浆的强度。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测1 冲击法冲击法是在砌体上凿取一定数量的砂浆，加工成颗粒状，由冲击锤将其粉碎。冲击将消耗一定的能量。砂浆粉碎后颗粒变小变细，其表面积增加。试验研究表明，在一定冲击作用下，砂浆颗粒增加的表面积与破碎功德增量呈线性关系，而砂浆的抗压强度与单位功德表面积增量有定量关系，从而可以据此测得砂浆的强度。试验中主要的主要设备是冲击仪，圆孔筛、砂标准筛、克天平。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测2 点荷法点荷法是通过对砂浆层施加集中“点荷”，测定试件所能承受的“点荷值”，结合试件的尺寸等因素，推算砂浆的立方体强度。这种试验类似于混凝土的劈裂试验，所以本质上是利用了砂浆的劈拉强度与抗压强度的关系。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测3 剪切法剪切法是利用砂浆的抗剪强度 来换算其强度具体做法如图所示。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测4 推出法 推出法是利用小型推出装置对砖砌体中的丁砖施加水平推力，用以间接推算出砂浆抗压强度的一种方法。这种方法适用于240mm砖墙，被推出的丁砖的顶面及两侧的砂浆层均已予清除。得极限推出力P后，即可由下式算得砂浆的抗压强度。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测5 回弹法 回弹法是根据表面硬度与强度之间有一定关系而建立的一种非破损试验法。在测定前应将砖墙上的抹灰或饰面清除干净，当清水墙灰缝已用水泥砂浆勾缝时，应将勾缝砂浆清除干净，然后用小砂轮将灰缝磨平。将回弹仪对准平缝的砂浆缝，回弹仪应与被测面垂直，保持水平位置，然后连续弹击5次，头2次为预弹，以后3次测值为准，取平均数。同时将弹击点击出的小圆坑的坑深量出。2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测2.2.2 砌块与灰缝砂浆强度的检测2.2.3 砌体强度的检测间接法有了砌体和砂浆的强度，即可按砌体结构设计规范求得砌体强度。在规范中由砌块及砂浆的强度等级可查到相应的砌体抗压强度的数值。2.2.3 砌体强度的检测直接法直接法有三种：实物取样试验顶出法测抗剪强度原位轴压测定砌体抗压强度2.2.3 砌体强度的检测实物取样试验 在墙体适当部位选取试件，一般截面尺寸为240mmx370mm或370mmx490mm，高度为较小边长的2.53倍。砌体的实际抗压强度为：2.2.3 砌体强度的检测顶出法测抗剪强度 这是一种原位测定法。选择门、窗洞口作为测区，将试验区取L（370490mm）长一段，两边凿通、齐平，加压面坐浆找平。加压用千斤顶，受力支承面要用钢垫板，逐步施加推力，此推力对砌体试件的受力面来说是剪力。砌体的抗剪强度为 据此得到的砌体抗压强度为2.2.3 砌体强度的检测2.2.3 砌体强度的检测2.2.3 砌体强度的检测原位轴压法测定砌体抗压强度 该法是用一种特制的扁千斤顶在墙体上直接测量砌体抗压强度的方法。它的测试过程在墙体垂直方向相隔五皮砖凿开两个相当于扁千斤顶的水平槽，宽240mm,高70130mm，然后在两槽内各嵌入一个千斤顶并用自平衡拉杆固定，用手动泵对槽间砌体分级加载至受压砌体的抗压强度2.2.3 砌体强度的检测2.2.3 砌体强度的检测2.2.4 混凝土质量检测钢筋混凝土结构构件的检测，主要是测定混凝土的强度，钢筋的位置与数量，混凝土裂缝及内部缺陷等。这些检测要在已有的结构或构件上进行，大多为现场操作。（1）混凝土表面裂缝及蜂窝面积的检测（2）混凝土强度的非破损检测（3）局部破损法检测混凝土的强度（4）混凝土内部缺陷的检测2.2.4 混凝土质量检测（1）混凝土表面裂缝及蜂窝面积的检测1 混凝土裂缝的检测裂缝检测的项目主要包括：裂缝的部位、数量和分布状态；裂缝的宽度、长度和深度；裂缝的形状；裂缝的走向；裂缝是否贯通，是否有析出物、是否引起混凝土剥落等2.2.4 混凝土质量检测2 蜂窝面积测定蜂窝处砂浆少、石子多，严重影响混凝土强度。蜂窝面积可用钢尺、直尺或百格网进行测量，以蜂窝面积占总面积的百分比计。2.2.4 混凝土质量检测（2）混凝土强度的非破损检测混凝土的非破损检验法是通过测定混凝土的有关物理参数，利用该物理参数与混凝土强度有一定关系来推断混凝土强度。而这种物理参数与混凝土强度的相关关系是通过对相同混凝土强度的标准试块进行试验，得到大量数据后经回归分析得到的，一般用测强曲线或强度方程来表示。常用方法：回弹仪检测混凝土强度超声脉冲法测混凝土的强度超声回弹综合法检测混凝土强度2.2.4 混凝土质量检测1 回弹仪检测混凝土强度回弹法的原理是根据混凝土表面硬度与抗压强度之间有一定关系，利用测量表面硬度来推算混凝土的强度。所用仪器是回弹仪。检测方法：回弹仪测区面积一般为200mmx200mm左右，选16个点。测区表面应清洁、平整、干燥，避免蜂窝麻面。当表面有饰面层、杂物、油垢时，可以除去或避开。回弹仪还应该避免钢筋密集区。对回弹法已经颁布了回弹法检测混凝土抗压强度技术规程2.2.4 混凝土质量检测混凝土强度的推测由平均回弹值N，再由回弹值与混凝土强度的关系曲线（测强曲线）即可查得混凝土的强度。根据使用条件和范围的不同，有三类测强曲线。（1）统一测强曲线 这是规程（JGJ/T23-2001）给出的测强曲线。它是由北京、陕西、四川、杭州等12个省市或地区进行混凝土率定的统计回归曲线。（2）地区测强曲线 这是由某省或某一地区根据本地区的具体条件率定的曲线。（3）专用测强曲线 这是专以某种工程对象所率定的曲线。2.2.4 混凝土质量检测2 超声脉冲法测混凝土强度超声脉冲法是根据超声脉冲在混凝土中的传播规律与混凝土强度有一定关系的原理，通过测定超声脉冲的参数，如传播速度或脉冲衰减值，来推断混凝土的强度。目前国产的超声脉冲仪大多是测量传播速度的。超声脉冲仪产生的电脉冲通过发射探头（电-声换能器）使声脉冲进入混凝土，然后电接受探头（声-电换能器）接收，仪器测得讯号的时间可直接化为声速表示出来，从仪器上读出声速即可由有关测强曲线求得混凝土的强度。2.2.4 混凝土质量检测2.2.4 混凝土质量检测2.2.4 混凝土质量检测测试步骤：测试要选两个对面，一边放发射探头，一边放接收探头。测点布置视结构的大小和精度而定，一般可取十个方格。一般方格边长150200mm左右，在一方格内侧三个声速，取平均值。测点应避开有缺陷及应力集中的部位，并应避开预埋件及与声通路平行而又很近的钢筋。两对面一般选择两侧面。设探头处表面要平整、干净。在探头处适当涂一薄层黄油等粘合剂，探头要压紧表面，以减少声能反射损失。2.2.4 混凝土质量检测3 超声回弹综合法检测混凝土强度由于影响混凝土强度的因素比较多，超声法和回弹法的精度受各因素影响的程度也不同，用单一方法测定往往有较大的误差，将两种方法综合运用，则可提高检测的精度，消除一些不利的影响。如测得声速，回弹值，则强度公式为：建设部已颁布了超声回弹法综合检验混凝土强度的技术规程（CECS02：88）并附有通用强度换算表可以参考应用。2.2.4 混凝土质量检测（3）局部破损法检测混凝土的强度1 钻芯法 使用专门的钻心机在混凝土构件上钻取圆柱形芯样，经过适当加工后在压力试验机上直接测定其抗压强度的一种局部破损监测方法。取芯直径常在100mm左右，只要布置适当，并修补及时，一般不会影响原构件的承载力。钻芯法有局部破损，在使用中也受到一定限制。对预应力构件，一般不允许。另外，对低强度的混凝土也不使用，对于小截面构件，钻芯直径尺寸超过构件尺寸一半，也不宜采用。2.2.4 混凝土质量检测2.2.4 混凝土质量检测钻芯法取样应注意以下几点：取芯部位应选择结构受力面小、对结构承载力影响小的部位。在结构的控制截面，应力集中区，构件接头和边缘处等，一般不宜取芯。取芯部位应避开构件中的钢筋和预埋件，特别是受力主筋。作为强度试验用的芯样，不应在混凝土有缺陷的部位取。取样应注意代表性。2.2.4 混凝土质量检测2 拔出法 是在混凝土构件中埋一锚杆（可预置也可后装），将锚杆拔出时连带脱落部分混凝土，这种拔出的力与混凝土的抗拉强度有密切关系，而混凝土拉力与抗压力是由一定关系的，从而可据此推得混凝土的抗压强度。对于质量事故的检查，主要用后置锚杆法。对此，中国工程建设标准化协会颁布了后装拔出法检测混凝土强度技术规程（CECS69:94）。强度推断，混凝土抗压强度与拔力值有直线关系，即2.2.4 混凝土质量检测2.2.4 混凝土质量检测试验步骤（a）在混凝土构件上钻孔，孔径30mm，深25mm左右；（b）在钻孔头部扩孔形，下部环形槽深；（c）将锚具放入孔内；（d）安装拔出机；（e）拔出锚杆，读下拔出机上的最大拔力值。2.2.4 混凝土质量检测（4）混凝土内部缺陷的检测混凝土结构外部缺陷和损伤，例如麻面、漏筋、外漏的蜂窝、空洞，一般易于发现，用外观检查法即可作出全面、准确地测定和评判。但对于混凝土内部缺陷，则比较困难。用于探测内部缺陷的方法有声脉法和射线法两大类。射线法是运用X射线、g射线透射混凝土，然后照像分析。这种方法穿透能力有限，在使用中需要解决人体防护的问题，在我国使用很少。声波脉冲有超声波法、声发射法等。其中超声波法已有商品化仪器，技术比较成熟。2.2.4 混凝土质量检测1缺陷部位存在及位置的检测混凝土结构内部缺陷的探测主要是根据声时、声速、声波衰减量、声频变化等参数的测量结果进行评判。作法是以较大的间距划出网格，称为第一级网格，测定网格交叉点处的声时值。然后在声速变化较大的区域，以较小的间距划出第二级网格，再测定网格点处的声速。将具有数值较大声速的点（或异常点）连接起来，则该区域即可初步定为缺陷区。2.2.4 混凝土质量检测2.2.4 混凝土质量检测 因声速值在均匀的混凝土中是比较一致的，遇到有孔洞等缺陷时，因经孔隙而变小。考虑到混凝土原材料的不均匀性，宜用统计方法盘判定异常点。试测几个声速点，若混凝土构件的厚度相同，则下列声速点可判为有缺陷，即 声速值得变化可以判断缺陷的存在，在其缺陷附近测得声时最长的点，然后用探头在构件两边，其连线应与构件垂直并通过声时最长点。然后估算缺陷尺寸的直径2.2.4 混凝土质量检测2.2.4 混凝土质量检测2 裂缝深度的测定 对于开口而又垂直于构件表面的裂缝，首先将探头放在同一构件无裂缝位置，测得其声时值；然后将探头置于裂缝两边，测出其声时值。注意两次检测时应保持探头间距离相同。裂缝深度可以按下式计算测量时应避开钢筋，一般探头离钢筋轴线的距离钢筋轴线的距离为h为好。2.2.4 混凝土质量检测2.2.4 混凝土质量检测2 裂缝深度的测定 如为开口斜裂缝，测试时首先在裂缝附近测得混凝土的平均声速v；然后将一探头置于A，另一探头跨过裂缝，先置于的D，量得AD=l1，测得ABD的声时为t2；再置于E，量得AE=l2，测得ABE的声时为t1；E离裂缝边的距离为l3。然后列方程可以求解。2.2.5 钢筋的检测1 钢筋位置的检测钢筋的检测，一般可在构件上进行。凿去保护层，即可看到钢筋的数量并测量其直径，然后与图纸对照复核。必要时，可截取钢筋作强度试验，甚至作化学成分分析。此外，可用钢筋检测仪测量钢筋的位置、数量及保护层厚度。精确扫描功能图像扫描功能计算任意点的钢筋直径总观钢筋的真实分布情况在任何一点的钢筋保护层厚度模块扫描功能总观钢筋的真实分布图 将三个精扫图自动拼接成一屏显示快速扫描功能快速确定大面积范围内钢筋的位置快速确定大面积范围内钢筋的保护层厚度快速扫描并记录功能快速探测并记录30m长度内的钢筋分布图分析计算大面积内保护层厚度，可输入计算机分析计算大面积内平均保护层厚度和偏差 钢筋扫描仪2.2.5 钢筋的检测精确扫描功能图像扫描功能计算任意点的钢筋直径总观钢筋的真实分布情况在任何一点的钢筋保护层厚度模块扫描功能总观钢筋的真实分布图 将三个精扫图自动拼接成一屏显示快速扫描功能快速确定大面积范围内钢筋的位置快速确定大面积范围内钢筋的保护层厚度快速扫描并记录功能快速探测并记录30m长度内的钢筋分布图分析计算大面积内保护层厚度，可输入计算机分析计算大面积内平均保护层厚度和偏差 钢筋扫描仪2.2.5 钢筋的检测2.2.5 钢筋的检测2 钢筋锈蚀程度的检测 在旧建筑中，钢筋锈蚀后，有效面积减小，使承载力降低，严重的危及安全甚至引起倒塌。钢筋的锈蚀程度和锈蚀速度与混凝土质量、保护层厚度、受力状况及环境条件。对锈蚀程度的主要监测方法主要有两种：直接观测法与自然电位测量法。2.2.5 钢筋的检测 直接观察法是在构件表面凿去局部保护层，将钢筋暴露出来，直接观察、测量钢筋的锈蚀程度，主要是量测锈层厚度和剩余钢筋面积。这种方法直观、可靠，但要破坏构件表面，不宜做的太多。自然电位法的基本原理是钢筋锈蚀后其电位发生变化，测定其电位变化来推断钢筋的锈蚀程度。所谓自然电位，是钢筋与周围介质（混凝土）形成一个电位，锈蚀腐蚀后钢筋表面钝化膜破坏，引起电位变化。用自然电位法测钢筋锈蚀情况，方法简便，不用复杂设备，得结果快速，可在不影响正常生产的情况下进行。但电位易受周围环境干扰，且对腐蚀的判断比较粗略，常与其它方法联合应用。2.2.6 钢结构构件的检测 钢结构构件中的型钢如由正规钢厂出厂并具合格证明，则一般材料的强度及化学成分是有保证的。检测的重点在于加工、运输、安装过程中产生的偏差与失误。主要内容有：（1）外观平整度的检测；（2）构件长细比、平整度及损伤的检测；（3）连接的检测（应作为重点）如钢材无出厂合格证明，或来路不明者，则应增加检测项目：（4）钢材及焊条的材料力学性能，必要时再检测其它化学成分。2.2.6 钢结构构件的检测 1 构件整体平整度的检测 梁和桁架构件的整体变形有垂直变形和侧向变形，因此要检测两个方向的平直度。柱子的变形主要有柱身倾斜与挠曲。检查时，可先目测，发现有异常情况或疑点时，对梁或桁架可在构件支点间拉紧一根细钢丝，然后测量各点的垂度与偏度；对柱子的倾斜度可用经纬仪检测；对柱子的挠曲度可用吊线坠法测量。2.2.6 钢结构构件的检测 2 构件长细比、局部平整度和损伤检测构件的长细比在粗心的设计中或施工时，构件的型钢代换中常被忽视而不满足要求，应在检查时重点加以复核。构件的局部平整度可用靠尺或拉线的方法检查。其局部挠曲应控制在允许范围内。构件的裂缝可用目测法检查；但主要用锤击法检查，即用包有橡皮的木锤轻轻敲击构件各部分，如声音不脆，传音不匀，有突然中断等异常情况，则必有裂缝。另外，也可用10倍放大镜逐一检查。如疑有裂缝，尚不肯定时，可用滴油的方法检查。2.2.6 钢结构构件的检测 3 连接的检测钢结构的事故往往出在连接上，故应将连接作为重点对象进行检查。连接板的检查包括：检测连接板尺寸（尤其是厚度）是否符合要求；用直尺作为靠尺检查其平整度；测量因螺栓孔等造成的实际尺寸的减少；检测有无裂缝、局部缺损等损伤。焊缝连接目前应用最广，出事故也较多。焊缝的缺陷种类很多。检查焊接缺陷时首先进行外观检查，借助于10倍放大镜观察，并可用小锤轻击，细听异常声响。必要时可用超声探伤或射线探伤。2.2.6 钢结构构件的检测2.2.6 钢结构构件的检测