泥质岩混凝土耐久性研究论文

摘 要: 建筑结构的现场检测，按结构、材料不同可分为混凝土和钢结构现场检测。通过对混凝土建筑结构、砌体结构及钢结构现场检测方法的总结、分析、评价，结合检测技术的现场应用，提出对结构现场检测技术的展望。 关键词: 建筑结构；检测方法；非破损检测；强度 引言 建筑结构的现场检测，按不同结构、不同材料可分为:混凝土结构现场检测和钢结构的现场检测，本文试对其现状和发展趋势进行分析和展望。 1、混凝土结构现场检测方法 混凝土结构宏观性能试验方法是“试件试验”。这类方法以试件破坏时的实测值，作为判断混凝土性能的依据较为直观，称为破损性实验，由于试件中的混凝土与结构中的混凝土质量、受力状况及各种条件不可能完全一致，而且对于建筑结构的现场检测也不太适用。 20 世纪30 年代混凝土非破损检测方法发展起来了，如回弹法、超声脉冲法等在不破损混凝土的条件下进行现场检测。 1. 1 回弹法 回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面，由仪器重锤回弹能量的变化，反映混凝土的弹性和塑性性质，测量混凝土的表面硬度推算抗压强度，是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法，我国已编制了规范。 回弹法的主要优点是:仪器构造简单，方法易于掌握，检测效率高，费用低廉，影响因素较少，但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度的影响，石子种类对其也有影响，要对回弹值进行不同的修正，对存在有质量疑问区域的混凝土，需用其它方法进行进一步检测。 1. 2 超声脉冲法 用超声脉冲法检测混凝土强度是测试超声波在混凝土中的传播参数，找出混凝土抗压强度与这些参数的关系，确定其抗压强度。 混凝土是各向异性的多相复合材料，内部存在广泛分布的砂浆与骨料的界面和各种缺陷，使超声波在混凝土中的传播要比在均匀介质中复杂得多，产生反射、折射和散射现象，并出现较大衰减，因此超声脉冲法检测混凝土强度虽然能够检测出混凝土内部存在的问题，但是对测试仪器、换能器与混凝土的强度和超声传播声速间的定量关系受到混凝土的原材料性质及配合比的影响；测试试件的温度和含水率的影响等，只有综合考虑各种因素和条件，建立高拟合度的专门曲线，使用时才能得到比较满意的精度。 1. 3 超声回弹综合法 超声回弹综合法是建立在超声传播和回弹值与混凝土抗压强度之间相互关系上，以声速和回弹值来综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。 超声回弹综合法在一定程度上克服了以单一指标评定混凝土强度的不足，它把石子和测试面的影响，从检测结果中加以修正，对于多指标综合，能较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用，提高了测试精度。 1. 4 钻芯法 钻芯法与前3 种方法不同。它用专用取芯机从被检测的结构或构件上直接钻取圆柱型的混凝土芯样，并根据芯样的抗压试验强度，推定混凝土的抗压强度，是一种较为直观可靠的检测混凝土强度的方法，由于需要从结构上取样，对原结构有局部损伤，所以是一种现场检测的半破损试验方法。 钻芯法为许多国家所采用，俄罗斯、美国、英国、日本、法国等都制定了各自的标准，国际标准化组织也提出了相应国际标准草案（ ISO/ DIS7034） 。 1. 5 拔出法 拔出法试验也是一种半破损检测方法，它是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内，或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓，然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力，由被拔出时的锥台型混凝土块的投影面积确定混凝土的拔出强度，并由此推算出混凝土的抗压强度。 拔出法在美国、加拿大、丹麦等国家已广泛得到应用，国际标准化组织（ ISO） 曾提出关于测定硬化混凝土拔出强度的国际标准草案（ ISO/ DIS8046） 。 1. 6 超声脉冲法 超声脉冲法是检测混凝土内部缺陷和操作应用最广泛的方法，当结构混凝土中存在缺陷或损伤时，超声脉冲通过缺陷时会产生绕射，传播的声速要比相同种类材质无缺陷混凝土的传播声速要小，声时偏长；缺陷界面上产生反射，因而能量显著衰减，波幅和频率明显降低，接收信号的波形平缓，甚至发生畸变，因此可判别混凝土的缺陷与损伤，这在工程验收、事故处理和已建建筑物可靠性鉴定工作中，可为结构补强和维修，提供可靠的判别依据。 需要特别注意的是，有波形显示的超声检测仪方可用于探伤，而无波形显示的数字式声速仪，只能提供声时和声速作为唯一的判别依据，容易造成误判。 1. 7 混凝土结构中钢筋位置和钢筋锈蚀检测1. 7. 1 钢筋位置的检测 对已建混凝土结构作可靠性诊断和对新建混凝土结构施工质量鉴定时，要求确定钢筋位置、钢筋情况，当采用钻芯法检测混凝土强度时，为所取部位避开钢筋，也常作钢筋位置检测。常用的电磁感应法检测，比较适用于配筋稀疏和混凝土保护层不太厚的情况，当钢筋位置在同一平面或在不同平面内距离较大时，测得的结果比较满意。 1. 7. 2 钢筋锈蚀的检测 混凝土若质量差、工作环境恶劣或其它原因使结构产生各种裂缝，就会造成钢筋的锈蚀。而钢筋锈蚀则导致混凝土保护层胀裂、剥落，钢筋有效面积削弱等，直接影响结构的承载能力和使用寿命，而对已建结构进行结构鉴定和可靠度诊断时，必须对钢筋锈蚀进行检测。 用半电池法测量钢筋表面与探头之间的电位差，以判断钢筋锈蚀的可能性及锈蚀程度。 2、砌体结构的现场检测方法 砌体结构主要指砖砌体，砌体强度是由砖块和砂浆强度或施工时制做的砌体试块强度来决定的，传统的检测方法是直接从砌体结构上截取试样，进行抗压强度试验而砌体结构的特点导致取样存在较大难度，取样时的扰动又会对试样产生较大损伤，从而影响试验结果。因此，砌体结构的现场原位非破损或半破损试验方法理所当然地受到重视，并广泛开展研究和工程实际应用。 2. 1 砌体强度的间接测定法 砌体强度与砂浆和砖块强度有直接关系。由砂浆和砖块强度等级可确定砌体的抗压强度，间接测定法就是使用专门的仪器和专门的测试方法，测量砂浆和砖块的某一项强度指标或与材料强度有关的某一项物理参数，并由此间接测定砌体强度。 （1） 冲击法。依据物体破碎时所消耗的功与破碎过程中新产生表面积成正比的基本原理、由事先建立的单位功表面积增量和抗压强度之间的经验公式，求得砂浆或砖块试样的强度。 （2） 回弹法。检测砖块和砂浆强度的基本原理与混凝土强度检测的回弹法相同，只是采用专门的砂浆回弹仪，因为砖的表面硬度与强度有良好的相关性，所以，此法精度高，且简单、适用。 （3） 推出法。推出法又称顶推法、剪法，具体称单砖单剪法。即把一单砖的顶面、两侧面砂浆清除，只留底面，用特制的小千斤顶将其“顶出”，在极限状态时，测得砖与砂浆的粘接抗剪强度，并根据抗剪强度与抗压强度的关系，推出抗压强度。 此外尚有筒压法、点荷法等通过测定砂浆的强度来测定砌体强度的方法，都已进行了大量的研究，取得了一定成果。 2. 2 砌体强度直接测定法 （1） 抽样检测法。主要包括切割法与取芯法，切割法切割的试件宠大，搬运过程中扰动大，造成试验结果的离散性大，耗费大量的人力、财力，只限于庞大砌体工程质量事故处理及对其它方法的校准。取芯法是对芯样作抗压和抗剪试验，对砌体扰动也很大，其试验结果不太一致。 （2） 原位检测法。主要包括扁顶法、原位轴压法和原位剪切法。扁顶法是采用扁式液压测力器装入开挖的砌体灰缝中进行砌体强度的原位检测方法，它较好地克服了取样法的不足，但设备复杂，允许的极限应变较小，测定砌体的极限强度受到限制。原位轴压法是对扁顶法的改进，其原理与其一致，测定砌体的极限抗压强度，推算其标准抗压强度，缺点是设备较沉重，使用不便，原位剪切法是在墙体上直接测试砌体通缝的抗剪强度，由于对测试部位有限制，使其应用有一定的局限性。 （3） 动测综合法。动测综合法是振动反演理论在工程上的应用。在脉动、起振机共振、自由释放或冲击等激振方式的作用下，通过测量砌体结构的频率和振型等参数，根据系统识别理论得到层间刚度，推算出各层砌体轴心抗压强度，此法从房屋整体出发，不仅能得到砌体的强度，鉴定房屋的质量，便于对房屋进行安全性评定，随着检测仪器技术的改进，算法的优选，结果的精度不断提高，很有发展前途。 （4） 微观结构法。声、波、射线等在材料中传播时，会因材料的微观结构的判别而不同，由此可推断出材料的强度。我国在砌体房屋检测的方法有应力波法和超声波法。应力波法测低强和高强砂浆砌体时，精度不高，超声波法由于影响因素较多，测试结果不理想，有待进一步提高。 3、钢结构的现场检测方法 在我国的建筑结构形式中，钢结构也是一种重要的结构形式，对已建钢结构鉴定时，检查钢结构材质，了解结构钢材的力学性能，最理想的方法就是在结构上截取试样，由拉伸试验确定其强度，但会损伤结构，影响它的正常工作，因此，常用的方法有表面硬度法、超声法等。 3. 1 表面硬度法 表面硬度法由布氏硬度仪测定，由硬度计端部的钢珠受压时在钢材表面和硬度标准试样上的凹痕直径，测得钢材的强度，换算得到钢材的强度、屈服强度。此法在检测中，由于仪器简单、使用方便、基本无损害而得到广泛的应用。 3. 2 超声法检测钢材和焊缝缺陷 超声法检测钢材，多采用脉冲反射法。超声波脉冲发射进入被测材料传播，无缺陷时，不出现缺陷反射波，反之产生部分反射，由于钢材密度比混凝土大得多，为了能检测到较小的缺陷，要求选用较高的超声频率，此法比磁粉探伤、射线探伤更有利于现场检测。 4 、结构现场检测技术展望 结构现场检测技术对工程质量事故的检测、处理方面，具有重大的应用价值，从国内外的发展状况来看，该项技术涉及到多个学科的应用技术，应进一步研究、完善，应从以下几个方面来努力、创新。 （1） 新参数、新性能指标的测试。随着材料科学的发展，许多新材料被工程所应用，建筑结构设计的不断改进，一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性，需要不断研究这些参数指标的测试方法，为工程实践服务，是当前测试技术发展的趋势。 （2） 新思想的引入、对数学模型的创新和改善。在建筑结构检测方法的研究中，引入新思想，不仅要考虑宏观力学，还要考虑微观力学，深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有一定的局限性、在新的数学模型建立时，应更加注意其边界条件，扩大使用范围，提高拟合程度。 （3） 测量仪器的改进。随着计算机的普及与发展，改进测量仪器成为必然，测量仪小型化、智能化，使测试精度不断提高，以保证现场检测的需要。 （4） 操作方法的改进。结构检测仪器的操作方法要日趋简单化，使其更适合于大面积建筑工程质量的检测。

1. 前言� 混凝土是由水泥、砂、石和水拌合后，水泥水化反应形成凝胶，将砂、石胶结而成具有一定强度的固体复合材料。其内部结构为：水和水泥作用形成水泥浆，水泥浆包裹在砂的表面，并填充于砂的空隙中成为砂浆，砂浆又包裹在石子的表面，并填充砂子的空隙。水泥浆将砂、石牢固地胶结为一整体，使混凝土具有所需的强度、耐久性等性能。混凝由于土自身的特殊性能在水利水电工程、桥梁工程等土木工程领域发挥着极其重要作用。但是混凝土原材料质量、混凝土配合比、混凝土的搅拌和输送、混凝土浇筑、养护及拆模等施工工艺对混凝土质量有较大的影响，施工过程中需对其进行严格的质量控制。� 2. 原材料的质量控制� 原材料是组成混凝土的基础,原材料品质的优劣直接影响到混凝土质量的好坏,因此首先要把好原材料质量关。� 2.1水泥的强度和体积安定性直接影响混凝土的质量。水泥的强度上下波动,混凝土的强度就会发生相应的变化;水泥的体积安定性差,就会使混凝土产生膨胀性裂缝。因此,要选择好水泥品种,根据经验,大水泥厂生产的水泥质量比较稳定可靠。� 2.2石子主要控制好级配、针片状含量和压碎值。经调研,目前,好多混凝土厂家的石子级配都不是很好,因此,如何确保石子级配连续,且在生产中切实可行,还值得进一步探讨研究。� 2.3砂最关键的是细度模数和含泥量,砂子太细或含泥过多, 会增加混凝土的干缩裂缝。另外,砂石中含泥量高,不仅影响混凝土的强度,而且影响抗冻性、抗渗性和耐久性。因此,混凝土最好采用中粗砂,且含泥量和有机质的含量必须满足规范要求。� 2.4混凝土拌和所用的水中，不应含有影响水泥水化和混凝土质量的有害物质，如使用有机杂质的沼泽水、海水等拌制混凝土,则会在混凝土表面形成盐霜。� 在混凝土生产过程中，对原材料的质量控制，除经常性的检测外，还要求质量控制人员随时掌握其含量的变化规律，并拟定相应的对策措施，如：砂石的含泥量超出标准要求时，及时反馈给生产部门，及时筛选并采取能保证混凝土质量的其它有效措施；砂子含水率通过干炒法测定，及时根据测定的含水率来调整混凝土配合比中的实际用水量和集料用量；对于相同标号之间水泥活性的变异,通过胶砂强度试验快速测定，根据水泥活性结果予以调整混凝土的配合比。水泥、砂、石子各性能指标必需达到规范要求。� 3. 混凝土配合比� 混凝土配合比是指单位体积的混凝土中各组成材料的重量比例。水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数,它们与混凝土各项性能之间有着非常密切的关系。确定这三个基本参数的基本原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上,确定混凝土水灰比,在满足混凝土施工要求的和易性基础上,根据粗骨料的规格确定混凝土单位用水量,砂在骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土施工配合比必须通过实验，满足设计技术指标和施工要求，经审批后方可使用。混凝土施工配料必须经审核后签发，严格按签发的混凝土施工配料单进行配料，严禁擅自更改。在施工配料中一旦出现漏配、少配或者错配，混凝土将不允许进仓。� 4. 模板工程质量控制� 施工方案应根据主体工程的结构体系、荷载大小、合同工期及模板的周转情况等，综合考虑所选择的模板和支撑系统。保证工程结构和构件各部分形状尺寸和相关位置的正确，对结构节点及异型部位模板合理设计(是否采用专用模板)有重要意义。模板具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的自重和侧压力，以及在施工过程中所产生的荷载。模板接缝处理方案要保证不漏浆，模板及支架系统构造要简单、装拆方便，便于钢筋绑扎、安装、清理和混凝土的浇筑、养护。� 目前施工中常用钢组合模板、木模板、胶合板模板、塑料模板等。应对模板质量(包括重复使用条件下的模板)、外型尺寸、平整度、板面的洁净程度、相应的附件(角模、连接附件)，以及支撑系统进行检查，确定模板规格。重要部位应要求预拼装。� 隔离剂选用质地优良和价格适宜的，隔离剂合理选用是提高混凝土结构、构件表面质量和降低模板工程费用的重要措施。因此,选用时应考虑脱模剂的干燥时间是否满足施工工艺要求。脱模剂的脱模效果与拆模时间有关,当脱模剂与混凝土接触面之间粘结力大于混凝土的内聚力时，往往发生表层混凝土被局部粘掉的现象，因此具体拆模时间应通过试验确定。� 5. 混凝土的搅拌及输送质量控制� 根据工程量的大小并结合施工单位自身设备条件选取相应拌和设备和运输设备，提前预测拌和设备和运输设备可能出现的故障和问题，及时安排机修人员做好设备的检查和修理工作。不能因为设备故障而停止混凝土的浇筑，确保施工过程中及时提供工程所需混凝土，满足工程的要求，保证施工进度。� 5.1混凝土拌和质量控制要点。� （1）混凝土最小拌和时间。根据拌和容量、最大骨料粒径、拌和方式等具体确定。� (2)在混凝土拌和中应定时检测骨料含水量。� (3)混凝土掺和料在现场宜用干掺法，且必须拌和均匀。� (4)混凝土拌和物出现下列情况之一，按不合格处理。①错用配合比；②混凝土配料时，任意一种材料计量失控或漏配；③拌和不均匀或夹带生料；④出口混凝土坍落度超过最大允许范围。 5.2混凝土运输过程中注意事项。� （1）运输中不致发生分离、漏浆、严重泌水、过多温度回升和坍落度损失。� （2）混凝土运输时间。根据运输时段平均气温等具体确定。� （3）低温天气应避免天气、气温等因素的影响，采取遮盖或保温设施。� （4）混凝土的自由下落度不宜大于1.5m，否则应设缓降措施，防止骨料分离。� （5）混凝土在运输过程中如果出现故障，必须及时处理。在混凝土初凝前想办法将混凝土运送到浇筑仓位，否则以不合格处理。� 6. 混凝土浇筑� 浇筑混凝土前，对模板及其支架、钢筋和预埋件必须进行检查，并做好记录，符合设计要求后，清理模板内的杂物及钢筋上的油污，堵严缝隙和孔洞，方能浇筑混凝土。� （1）混凝土浇筑前仓面要清理干净，浇筑面验仓合格后才允许进行混凝土浇筑。 � （2）为保证新老混凝土施工缝面结合良好，在浇筑第一层混凝土前，应铺与混凝土同标号的水泥砂浆2㎝～3㎝，铺设的砂浆面积应与混凝土浇筑强度相适应，铺设厚度要均匀，避免产生过厚或过薄现象。� （3）混凝土的浇筑应采用平铺法或台阶法施工，严禁采用滚浇法，应按一定厚度、次序、方向、分层进行，且浇筑层面平整，浇筑墙体时应对称均匀上升，浇筑厚度一般为30cm～50cm。 � （4）混凝土浇筑应先平仓后振捣，严禁以振捣代替平仓。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为准，将混凝土内的气泡振捣出，避免振捣时间太短或过长，造成欠振、漏振及过振，振捣完应慢慢拔出，严禁速度过快。混凝土的振捣半径应不超过振捣器有效半径的1.5倍，应将振捣器插入下层混凝土5cm左右，不应过深，以免造成下层混凝土的过振。 � （5）混凝土浇筑期间，如表面泌水较多，应及时清除，并采取措施减少泌水。严禁在模板上开孔赶水，以免带走灰浆。 � （6）在混凝土浇筑过程中，尤其是浇筑顶板，应设置位移变形观测点，设专人定期观测模板是否偏移，设专人检查、加固模板。 � （7）浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。� 7. 混凝土的养护及拆模质量控制� 7.1混凝土的养护。 为使混凝土中水泥充分水化，加速混凝土的硬化，防止混凝土自型后因曝晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响出现不正常的收缩、裂缝破坏等现象。混凝土浇筑完毕后应及时洒水养护保持混凝土表面湿润。� 混凝土表面的养护要求：� (1) 塑性混凝土应在浇筑完毕后 6-18 小时内开始洒水养护，低塑性混凝土宜在浇筑完毕后立即进行洒水养护。� (2) 混凝土应该连续养护，养护期内必须确保混凝土表面处于湿润状态。� (3) 混凝土养护时间不宜少于 28 天。� 7.2拆模。 拆模的迟早直接影响到混凝土质量和模板使用周转率。拆模时间应根据设计要求、气温和混凝土强度等级情况而定。对非承重模板，混凝土强度达到2.5MPa以上，其表面和棱角不因为拆模而损坏方可拆除。对承重模板达到规定的混凝土设计标号的百分率后才能拆模。� 8. 结束语� 混凝土工程质量的好坏，是由设计人员、监理人员和施工人员共同努力的结果。每一位负责质量的人员必需注意预防质量缺陷的发生或尽早地发现施工中可能出现的缺陷，以不误时机地采取补救措施，所有的施工人员、监理人员都应当随时监控混凝土的配制、搅拌、浇筑和养护等过程。