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摘要：本文就混凝土结构常用的检测方法与加固施工技术进行分析、整理。
关键词：混凝土结构检测 加固方法
1前言
在进行建筑结构设计和施工时，建筑结构的安全、可靠是建筑工程的头等大事。建筑物在规定的时间内，在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护)，应满足安全性，适用性和耐久性的要求。在需要对建筑物的施工质量进行评定时，或当建筑物由于某种原因不能满足某项功能的要求或对满足某项功能的要求产生怀疑时，就需要对建筑物的整体结构、结构的某一部分或某些构件进行检测。当判定被检结构存在安全隐患时，就应该对其进行加固处理，或者拆除。
2 混凝结构质量的现场检测方法
2.1 非破损检测方法
（1） 回弹法
该法采用回弹仪（施密特锤）进行检测，具有设备简单、操作简便、检测速度快、费用低等优点，故其应用较为广泛，但以此推定的混凝土强度受很多因素影响，误差较大。
（2） 超声波法
该法是利用超声波在混凝土中的传播速度来确定混凝土的强度，但由于声速与混凝土的密度和弹性模量等关系密切，而与强度仅为相关关系，故其检测的混凝土强度的误差比回弹法更大，仅能作为推定强度的辅助手段，或在求出结构芯样声速与强度的关系后推定混凝土强度。
随着检测技术研究的不断深入和发展，仪器设备不断完善，特别是该法在与其它方法并用具有一定优势，故在工程中的应用较为普遍。
（3） 超声-回弹综合法
采用回弹法和超声法综合评定混凝土强度，这是目前我国使用较广的一种结构混凝土强度非破损检测方法，它较之单一的超声法或回弹法具有精度高、适用范围广、操作间便等优点。
2.2 局部破损检测方法
采用该法与非破损检测法相结合，可提高非破损检测的精度和可信度，这已引起工程界的关注。
（1） 钻芯法
从结构混凝土中钻取芯样，检测其抗压强度从而判断混凝土结构的强度，具有准确直观的优点，成为其它检测方法的校验依据。
（2） 拔出法
在混凝土中埋设钉、螺栓等，测定其拔出时的极限拉拔力，从而推定混凝土的强度。
（4） 钉入法
测定射钉在混凝土表面的钉入深度，从而推定混凝土的强度。
2.3 常用方法的选择
（1） 回弹法
其优点是设备轻便，操作简单，能在较短时间内得出数据分析结果，但在具体工程中应用也存在着其局限性，如适用范围较小，仅为龄期1-1000d，抗压强度0-60MPa 的混凝土，且误差也较大。这是由于回弹法是根据混凝土表面硬度的回弹值来推算混凝土的强度，故只能反映混凝土表层20-30mm 深度的强度，且影响回弹值的因素也较多，如回弹仪的质量、混凝土表面的平整度、含水率、混凝土表面的碳化深度、檢测的操作过程、测区的选取等。当上述检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，需采用同条件试件或钻取混凝土芯样来进行修正。
(2) 钻芯法
从结构混凝土中钻取芯样，通过其抗压强度检测结果来判断混凝土的强度，不需进行某种物理量与强度之间的换算，是一种直观准确反映混凝土内部质量的方法，成为其它检测方法的校验依据，一般用于回弹法不适用或对回弹法检测数据有怀疑等情况。
但采用该法会对混凝土构件造成一定破坏，钻芯位置的选取和数量等均受到一定限制，且成本较高，操作较复杂，故不宜在工程检测中大量采用。它适用于下列情况：对试块抗压强度测试结果有怀疑；因材料、施工或养护不良而产生的混凝土质量问题；混凝土受冻伤、火灾、化学侵蚀或其他损害；多年使用的建筑构件混凝土。
3 结构混凝土强度现场检测实践
3.1 回弹法检测
我们在采用回弹法检测混凝土强度时，一般都使用现行有关规范提供的测强曲线，近年在惠州大亚湾地区的大量工程实践也证明该曲线是适用的，只要按规范要求进行检测，其精度应是有保证的。但我们遇到极少数这样的工程，即无法单凭回弹法检测结果确定混凝土的强度，而必须采用钻芯法加以修正。其原因是大亚湾区属亚热带气候，夏天炎热且日照时间长，混凝土构件特别是低强度构件（如出现上述情况的混凝土其设计强度均在30℃以下）若养护不好，则碳化深度会迅速增长，而对于这种短期大碳化的混凝土构件，仅用回弹法评定其强度，检测结果将出现较大偏差，无法反映混凝土的实际强度，需要用钻芯法修正。2002年4月我们在检测惠州某山庄11栋楼时就遇到这种情况，检测时9层的柱和梁混凝土龄期为164d，碳化深度却达6.0mm 以上，使用钻芯法修正后得到的修正系数分别为1.33和1.26，也即回弹法检测的误差达33%和26%。
3.2 钻芯法检测
(1) 钻芯位置的选择
按照有关规范，芯样应在结构或构件的下列部位钻取：①结构或构件受力较小的部位；②混凝土强度质量有代表性的部位；③便于钻芯机安装与操作的部位；④避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其它钢筋；⑤用钻芯法和非破损法综合测定混凝土强度时，应与非破损法取同一测区。
为适应上述原则，笔者认为检测人员在现场检测工作中必须注意以下问题：
a 必须掌握结构设计的某些规律，如柱的布筋在主框架方向比非框架方向密集，其上下两端为箍筋加密区，楼板面以上1-1.5m 范围往往是钢筋接头部位，布筋较密集；柱身受力一般为两端大，中间小；取芯时宜选在非主框架方向，在距楼面1.5m 以上结构受力较小位置。梁的受力图形为余弦波状，中间部位截面上部受压下部受拉，其两端L/4 ( 范围内剪力较大，上部受拉且常有抗剪变筋，取芯时宜选在距梁两端L/4 ( 和梁身中下部。独立基础或条形基础一般仅底部有单层钢筋，可在上部直接用取芯机钻取芯样；片筏基础或箱型基础因上表面钢筋较密，故需从侧面选取钻芯位置。
b 取芯前应根据结构图纸，并借助磁感仪等查明钢筋、预埋件和管线的位置，以确定取芯位置。
c 在混凝土结构构件中，受施工、养护或位置等影响，各部分的强度并不均一，因此选择钻芯位置时应考虑这些因素，使取芯位置的混凝土强度具有代表性，条件许可时一般应先进行非破损测试，然后根据检测目的确定钻芯位置。
(2) 实际检测中遇到的问题及其解决方法
a 外界环境条件的影响
磁感仪是钻芯法的重要辅助工具，但受现场环境及检测构件位置不同的影响，有时它并不能准确查明钢筋的位置。如在大亚湾某大楼工程取芯检测时，受到楼内发射塔的干扰，磁感仪根本无法正常运作，故需要在构件表面开槽，直接找到钢筋，才能确定取芯位置，在几家从事电器生产的厂房工程检测时也曾遇到同样情况。
b 对结构内部钢筋的损伤
目前的工程设计越来越多采用小直径高承载力的钢筋密集型结构，需钻取小直径芯样来进行检测。但规范规定钻取芯样直径不宜小于骨料最大粒径的3倍，更不得小于骨料最大粒径的2倍。我们在对大亚湾某教学楼进行检测时就遇到这种情况，柱身混凝土使用石子粒径为20-40mm，即钻取芯样的直径不得小于80mm，但柱内主筋间距仅约70mm，无法在不损伤主筋的情况下取出符合规范要求的芯样。在征得业主同意后，我们采用内径100mm 的钻头在柱身中间钻取芯样，将主筋打断后钻进近200mm 才取出合格芯样，然后凿开芯孔，用钢筋焊接机按规范要求将切断的钢筋相互焊接。
(3)对掺加粉煤灰的商品混凝土的强度检测，目前使用的商品混凝土大多掺加了粉煤灰，由于粉煤灰的质量差异、掺量不同等对混凝土强度影响很大，且这种混凝土强度增长较慢，具有早期强度低、后期强度高的特点，使得在建工程要求工期内的混凝土强度检测结果通常偏低，并由此引起纠纷。如对某商务中心工程检测中，混凝土设计强度为C60，初次钻芯时检测结果偏低，混凝土供应商提出质疑，并要求再次检测，虽仅相隔24天时间，且检测构件也相同，但后一次检测的结果却明显提高，其对比结果详见表%。
因此笔者建议对掺加粉煤灰的混凝土进行检测时，如初次检测结果不合格，应在相隔一段时间（最好在1个月以上）后再进行一次检测，根据两次检测数据来下结论，能更真实地反映混凝土的实际强度，避免造成不必要的纠纷。
4 结构混凝土现场检测的体会
4.1 混凝土强度检测对保证钢筋混凝土结构的安全性是至关重要的，检测时必须按照有關规范的要求进行操作，以尽可能真实准确地反映现场混凝土的质量状况。
4.2 注意经验总结，找出本地区检测中影响测试精度的主要因素，并尽量避免这些因素的影响，使用回弹法尤其是对强度等级较低的混凝土进行检测时，如发现短期内碳化深度大增，就必须用钻芯法修正。
4.3 为了确保结构安全，检测人员应对目前主要采用的钢筋混凝土结构体系有一定的了解，如框架结构、框剪结构、剪力墙结构、单层厂房结构等的受力情况，各种构件各部位的受力情况等，才能合理准确地选择检测部位。
4.4 对于掺加粉煤灰的混凝土，检测时要特别注意一旦发现检测结果异常时，应相隔一段时间后再次进行检测，通过前后对比使检测报告更真实地反映混凝土的实际强度，避免不必要的纠纷。
5 常用加固方法
一般所需加固的结构大都存在由于结构自身的承载能力因灾害(如火灾、腐蚀、冻害)或施工质量差或功能改变等因素的影响而导致结构承载能力不足的现象，所采用的加固方法多是从提高结构的有效受力面积出发(如加大载面法等)减小截面的应力，或者直接改变结构的受力体系，改变其传力途径(如增加支撑法等)从而降低结构构件的受力，最终达到加固的目的。a）混凝土结构加固方法，如：加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、粘钢／碳纤维加固法、全焊接补筋法、套箍加固法、喷射混凝土补强加固法、植筋法、局部修补加固法等；b)砌体结构加固方法，如：扶壁柱加固法、钢筋水泥砂浆加固法、加大截面加固法、外包钢筋混凝土柱加固法、外包钢加固法等；c)钢结构加固方法，如：改变结构计算简图、加大构件截面、加强连接法等。结构加固中需根据实际条件以及使用要求选择适宜的加固方法。
6 结束语
建筑结构的科学检测、加固是建筑工程质量、安全保障体系中的一个重要组成部分。严格遵循规范要求是建筑工程检测、加固工作的前提。建筑结构检测、加固的设备在日益发展。同时，结构的问题也经常表现出个性特征，因而检测、加固方法也必须不断发展和创新。灵活的运用检测、加固方法，可以取得事半功倍的效果。加固施工中重视施工监测，可以保证施工质量和施工安全。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：混凝土结构检测 加固方法
1前言
在进行建筑结构设计和施工时，建筑结构的安全、可靠是建筑工程的头等大事。建筑物在规定的时间内，在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护)，应满足安全性，适用性和耐久性的要求。在需要对建筑物的施工质量进行评定时，或当建筑物由于某种原因不能满足某项功能的要求或对满足某项功能的要求产生怀疑时，就需要对建筑物的整体结构、结构的某一部分或某些构件进行检测。当判定被检结构存在安全隐患时，就应该对其进行加固处理，或者拆除。
2 混凝结构质量的现场检测方法
2.1 非破损检测方法
（1） 回弹法
该法采用回弹仪（施密特锤）进行检测，具有设备简单、操作简便、检测速度快、费用低等优点，故其应用较为广泛，但以此推定的混凝土强度受很多因素影响，误差较大。
（2） 超声波法
该法是利用超声波在混凝土中的传播速度来确定混凝土的强度，但由于声速与混凝土的密度和弹性模量等关系密切，而与强度仅为相关关系，故其检测的混凝土强度的误差比回弹法更大，仅能作为推定强度的辅助手段，或在求出结构芯样声速与强度的关系后推定混凝土强度。
随着检测技术研究的不断深入和发展，仪器设备不断完善，特别是该法在与其它方法并用具有一定优势，故在工程中的应用较为普遍。
（3） 超声-回弹综合法
采用回弹法和超声法综合评定混凝土强度，这是目前我国使用较广的一种结构混凝土强度非破损检测方法，它较之单一的超声法或回弹法具有精度高、适用范围广、操作间便等优点。
2.2 局部破损检测方法
采用该法与非破损检测法相结合，可提高非破损检测的精度和可信度，这已引起工程界的关注。
（1） 钻芯法
从结构混凝土中钻取芯样，检测其抗压强度从而判断混凝土结构的强度，具有准确直观的优点，成为其它检测方法的校验依据。
（2） 拔出法
在混凝土中埋设钉、螺栓等，测定其拔出时的极限拉拔力，从而推定混凝土的强度。
（4） 钉入法
测定射钉在混凝土表面的钉入深度，从而推定混凝土的强度。
2.3 常用方法的选择
（1） 回弹法
其优点是设备轻便，操作简单，能在较短时间内得出数据分析结果，但在具体工程中应用也存在着其局限性，如适用范围较小，仅为龄期1-1000d，抗压强度0-60MPa 的混凝土，且误差也较大。这是由于回弹法是根据混凝土表面硬度的回弹值来推算混凝土的强度，故只能反映混凝土表层20-30mm 深度的强度，且影响回弹值的因素也较多，如回弹仪的质量、混凝土表面的平整度、含水率、混凝土表面的碳化深度、檢测的操作过程、测区的选取等。当上述检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，需采用同条件试件或钻取混凝土芯样来进行修正。
(2) 钻芯法
从结构混凝土中钻取芯样，通过其抗压强度检测结果来判断混凝土的强度，不需进行某种物理量与强度之间的换算，是一种直观准确反映混凝土内部质量的方法，成为其它检测方法的校验依据，一般用于回弹法不适用或对回弹法检测数据有怀疑等情况。
但采用该法会对混凝土构件造成一定破坏，钻芯位置的选取和数量等均受到一定限制，且成本较高，操作较复杂，故不宜在工程检测中大量采用。它适用于下列情况：对试块抗压强度测试结果有怀疑；因材料、施工或养护不良而产生的混凝土质量问题；混凝土受冻伤、火灾、化学侵蚀或其他损害；多年使用的建筑构件混凝土。
3 结构混凝土强度现场检测实践
3.1 回弹法检测
我们在采用回弹法检测混凝土强度时，一般都使用现行有关规范提供的测强曲线，近年在惠州大亚湾地区的大量工程实践也证明该曲线是适用的，只要按规范要求进行检测，其精度应是有保证的。但我们遇到极少数这样的工程，即无法单凭回弹法检测结果确定混凝土的强度，而必须采用钻芯法加以修正。其原因是大亚湾区属亚热带气候，夏天炎热且日照时间长，混凝土构件特别是低强度构件（如出现上述情况的混凝土其设计强度均在30℃以下）若养护不好，则碳化深度会迅速增长，而对于这种短期大碳化的混凝土构件，仅用回弹法评定其强度，检测结果将出现较大偏差，无法反映混凝土的实际强度，需要用钻芯法修正。2002年4月我们在检测惠州某山庄11栋楼时就遇到这种情况，检测时9层的柱和梁混凝土龄期为164d，碳化深度却达6.0mm 以上，使用钻芯法修正后得到的修正系数分别为1.33和1.26，也即回弹法检测的误差达33%和26%。
3.2 钻芯法检测
(1) 钻芯位置的选择
按照有关规范，芯样应在结构或构件的下列部位钻取：①结构或构件受力较小的部位；②混凝土强度质量有代表性的部位；③便于钻芯机安装与操作的部位；④避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其它钢筋；⑤用钻芯法和非破损法综合测定混凝土强度时，应与非破损法取同一测区。
为适应上述原则，笔者认为检测人员在现场检测工作中必须注意以下问题：
a 必须掌握结构设计的某些规律，如柱的布筋在主框架方向比非框架方向密集，其上下两端为箍筋加密区，楼板面以上1-1.5m 范围往往是钢筋接头部位，布筋较密集；柱身受力一般为两端大，中间小；取芯时宜选在非主框架方向，在距楼面1.5m 以上结构受力较小位置。梁的受力图形为余弦波状，中间部位截面上部受压下部受拉，其两端L/4 ( 范围内剪力较大，上部受拉且常有抗剪变筋，取芯时宜选在距梁两端L/4 ( 和梁身中下部。独立基础或条形基础一般仅底部有单层钢筋，可在上部直接用取芯机钻取芯样；片筏基础或箱型基础因上表面钢筋较密，故需从侧面选取钻芯位置。
b 取芯前应根据结构图纸，并借助磁感仪等查明钢筋、预埋件和管线的位置，以确定取芯位置。
c 在混凝土结构构件中，受施工、养护或位置等影响，各部分的强度并不均一，因此选择钻芯位置时应考虑这些因素，使取芯位置的混凝土强度具有代表性，条件许可时一般应先进行非破损测试，然后根据检测目的确定钻芯位置。
(2) 实际检测中遇到的问题及其解决方法
a 外界环境条件的影响
磁感仪是钻芯法的重要辅助工具，但受现场环境及检测构件位置不同的影响，有时它并不能准确查明钢筋的位置。如在大亚湾某大楼工程取芯检测时，受到楼内发射塔的干扰，磁感仪根本无法正常运作，故需要在构件表面开槽，直接找到钢筋，才能确定取芯位置，在几家从事电器生产的厂房工程检测时也曾遇到同样情况。
b 对结构内部钢筋的损伤
目前的工程设计越来越多采用小直径高承载力的钢筋密集型结构，需钻取小直径芯样来进行检测。但规范规定钻取芯样直径不宜小于骨料最大粒径的3倍，更不得小于骨料最大粒径的2倍。我们在对大亚湾某教学楼进行检测时就遇到这种情况，柱身混凝土使用石子粒径为20-40mm，即钻取芯样的直径不得小于80mm，但柱内主筋间距仅约70mm，无法在不损伤主筋的情况下取出符合规范要求的芯样。在征得业主同意后，我们采用内径100mm 的钻头在柱身中间钻取芯样，将主筋打断后钻进近200mm 才取出合格芯样，然后凿开芯孔，用钢筋焊接机按规范要求将切断的钢筋相互焊接。
(3)对掺加粉煤灰的商品混凝土的强度检测，目前使用的商品混凝土大多掺加了粉煤灰，由于粉煤灰的质量差异、掺量不同等对混凝土强度影响很大，且这种混凝土强度增长较慢，具有早期强度低、后期强度高的特点，使得在建工程要求工期内的混凝土强度检测结果通常偏低，并由此引起纠纷。如对某商务中心工程检测中，混凝土设计强度为C60，初次钻芯时检测结果偏低，混凝土供应商提出质疑，并要求再次检测，虽仅相隔24天时间，且检测构件也相同，但后一次检测的结果却明显提高，其对比结果详见表%。
因此笔者建议对掺加粉煤灰的混凝土进行检测时，如初次检测结果不合格，应在相隔一段时间（最好在1个月以上）后再进行一次检测，根据两次检测数据来下结论，能更真实地反映混凝土的实际强度，避免造成不必要的纠纷。
4 结构混凝土现场检测的体会
4.1 混凝土强度检测对保证钢筋混凝土结构的安全性是至关重要的，检测时必须按照有關规范的要求进行操作，以尽可能真实准确地反映现场混凝土的质量状况。
4.2 注意经验总结，找出本地区检测中影响测试精度的主要因素，并尽量避免这些因素的影响，使用回弹法尤其是对强度等级较低的混凝土进行检测时，如发现短期内碳化深度大增，就必须用钻芯法修正。
4.3 为了确保结构安全，检测人员应对目前主要采用的钢筋混凝土结构体系有一定的了解，如框架结构、框剪结构、剪力墙结构、单层厂房结构等的受力情况，各种构件各部位的受力情况等，才能合理准确地选择检测部位。
4.4 对于掺加粉煤灰的混凝土，检测时要特别注意一旦发现检测结果异常时，应相隔一段时间后再次进行检测，通过前后对比使检测报告更真实地反映混凝土的实际强度，避免不必要的纠纷。
5 常用加固方法
一般所需加固的结构大都存在由于结构自身的承载能力因灾害(如火灾、腐蚀、冻害)或施工质量差或功能改变等因素的影响而导致结构承载能力不足的现象，所采用的加固方法多是从提高结构的有效受力面积出发(如加大载面法等)减小截面的应力，或者直接改变结构的受力体系，改变其传力途径(如增加支撑法等)从而降低结构构件的受力，最终达到加固的目的。a）混凝土结构加固方法，如：加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、粘钢／碳纤维加固法、全焊接补筋法、套箍加固法、喷射混凝土补强加固法、植筋法、局部修补加固法等；b)砌体结构加固方法，如：扶壁柱加固法、钢筋水泥砂浆加固法、加大截面加固法、外包钢筋混凝土柱加固法、外包钢加固法等；c)钢结构加固方法，如：改变结构计算简图、加大构件截面、加强连接法等。结构加固中需根据实际条件以及使用要求选择适宜的加固方法。
6 结束语
建筑结构的科学检测、加固是建筑工程质量、安全保障体系中的一个重要组成部分。严格遵循规范要求是建筑工程检测、加固工作的前提。建筑结构检测、加固的设备在日益发展。同时，结构的问题也经常表现出个性特征，因而检测、加固方法也必须不断发展和创新。灵活的运用检测、加固方法，可以取得事半功倍的效果。加固施工中重视施工监测，可以保证施工质量和施工安全。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。