结构加固检测、鉴定的必要性(2)

3.混凝土结构房屋检测

既有混凝土结构房屋加固、功能改造、增层与扩建改造建设的基本前提，是针对改造对象进行结构现状、缺陷与损伤、结构构伴承载力、结构变形与裂缝等基本性能的检测，给出安全性评价结论。

既有混凝土工程结构检测应依据相关标准，按接受委托、资料收集与现场调查、制定检测方案、现场检测以及计算分析和结果评价等步骤进行。首先，在明确委托方的检测任务后，进行资料收集与现场调查工作，收集包括对象工程结构的设计图纸、设计变更、施工记录、施工验收和工程地质勘察报告等技术文件。其次，在熟悉和了解工程设计文件的基础上，现场普查确定工程结构是否按图施工、实际尺寸与设计技术文件是否相符以及有无超载或明显劣化等情况，并开展目标工程结构的实际结构状况、缺陷、使用环境条件、使用期间的加固与维修情况以及使用功能及荷载变更等调查与勘查工作。再次，基于既有钢筋混凝土结构房屋资料收集与分析、现场调查工作结果，制定具有可操作性的检测方案。检测方案中，除明确工程结构现状调查结果外，最主要应提出检测项目与检测内容、检测方法与数量、所采用的检测设备与仪器等。应根据检测项目、检测目的、工程结构状况选择适宜的检测方法及抽样方案，且应符合现行标准的相关规定；采用适宜的检测设备与仪器，按检测方案，开展现场检测、取样或试件采集等，并做好检测记录。最后，对相关数据进行计算分析与整理，提出检测报告。

（1)既有结构构件现状调查

对既有混凝土结构外观特征开展现场勘查，可总体掌握其使用状况。结构构件表面所表现出的混凝土开裂、剥落，混凝土碳化，钢筋锈蚀等均为既有混凝土结构房屋常见的外观特征。

1)混凝土结构构件实际尺寸与偏差

为探究既有混凝土结构构件的刚度、承载力等，在根据既有工程结构综合改造目的区分加固改造内容后，现状调查首先应实际量测各类结构构件，包括构件截面尺寸、标高、轴线尺寸、预埋件位置、构件垂直度、表面平整度等。混凝土结构构件的实际尺寸与设计尺寸的偏差，应符合相关标准的规定。对于受环境侵蚀和灾害影响的构件，其截面尺寸应在损伤最严重部位量测，且在检测报告中应标明量测位置并作必要的说明。

2)混凝土结构构件表面缺陷调查

由于既有混凝土房屋的结构构件一般被装饰层等覆盖，进行钢筋混凝土结构构件表面缺陷调查时，应对需要检查或怀疑有问题的结构构件的外部装饰层进行局部破损。明显影响钢筋混凝土结构构件受力性能和使用性能的表面缺陷主要有蜂窝、孔洞、露筋等。

①蜂窝：表面无水泥浆包裹、露出粗骨料、深度大于5mm且小于混凝土保护层厚度即为蜂窝。应按结构构件的类型抽查一定数量，检查方法为用钢尺或百格网量测外露石子面积。单个构件每一处的蜂窝面积以及累计蜂窝面积不应超过相关标准规定的最大限值要求。

②孔洞：无水泥浆包裹的粗骨料深度超过混凝土保护层厚度，但不超过截面尺寸1/3,即为孔洞。可凿除孔洞周围松动石子，用钢尺量取孔洞面积与深度。在梁、柱、墙、板上任何一处的孔洞面积以及累计孔洞面积不应超过相关标准规定的最大限值要求。

③露筋：若结构构件的钢筋外未包裹混凝土即为露筋。除了原始施工措施不力的原因之外，混凝土表层碳化、钢筋锈蚀膨胀等造成混凝土保护层脱落也可导致既有混凝土结构露筋。在梁、柱、墙、板上任何一处的主受力筋暴露长度以及累计长度不应超过相关标准规定的最大限值要求。

3)混凝土结构构件裂缝

既有混凝土结构通常带裂缝工作，应判断其裂缝是否对工程结构构件的安全性造成重要影响。可采用表格或图形的形式观察和记录结构构件上的裂缝位置、长度、宽度、深度、形态和数量。裂缝宽度用读数放大镜、塞尺或裂缝宽度对比表检测；裂缝深度可采用超声法检测，必要时可钻取芯样验证；其余指标可用钢尺直接量测。对于仍处于发展过程中的裂缝应定期观察，掌握裂缝发展规律。若结构构件的裂缝宽度超过相关标准规定的最大限值要求，应分析混凝土裂缝的形成原因，尤其需注意由于超载、振动等原因产生的结构裂缝。

混凝土内部缺陷，可依据相关技术标准规定采用超声法、冲击反射法等非破损方法，必要时可采用局部破损方法对非破损的检测结果进行验证。

4)混凝土结构构件实际变形

梁、板等混凝土结构构件的实际变形可直接反映其实际受力情况。对于梁、板等受弯构件，可采用激光测距仪、水准仪或钢丝拉线与钢尺量测相结合的方法实测出侧面弯曲最大处的变形。柱、屋架、托架梁以及墙板等的垂直度可用钢尺、经纬仪、激光定位仪、三轴定位仪或吊锤量测构件中轴线的偏斜程度。当然，对变形量测结果进行分析整理时，应充分考虑混凝土浇筑过程中模板膨胀、支撑变形等原因造成的施工偏差影响。

5)混凝土结构构件损伤

混凝土结构构件的损伤分为环境侵蚀损伤、灾害损伤、人为损伤、混凝土有害元素造成的损伤以及预应力锚夹具的损伤等。对于环境侵蚀，应确定侵蚀源、侵蚀程度和侵蚀速度；对于混凝土冻伤，应按相关标准规定检测判断冻融损伤深度、面积等；对于火灾等造成的损伤，应确定灾害影响区域和受灾害影响的构件，确定影响程度；对于人为的损伤，应确定损伤程度；对于预应力锚夹具损伤，宜区分预应力张拉工艺，判断预应力筋是否粘结等，计算分析预应力筋有效预应力的降低，以及由此造成的对预应力混凝土结构构件承载力、变形、裂缝控制的不利影响。

(2)混凝土结构构件中钢筋性能或质量

为验算既有混凝土结构构件的承载力，需按原始设计文件、现场调查得到的工程结构现状进行验算。其中，由于钢筋埋置在混凝土结构构件中，需对钢筋材质、配筋数量、规格以及锈蚀程度进行检验。

1)钢筋材质检验

既有混凝土结构构件中钢筋，主要应明确其规格、型号、种类、数量、直径、抗拉强度、锈蚀程度。抽样时，可采用钢筋表面硬度等非破损检验与取样检验相结合的方法进行。取样检验可凿除构件局部混凝土保护层，观察钢筋型号、截面尺寸；可凿出钢筋截取试样作力学性能试验。当然，取样时应依据一定的原则、注意试样的代表性，但更应注意取样对工程结构构件承载能力的影响，应确保既有结构构件具有足够的安全储备。如有必要，尚应对钢筋试样作化学成分分析。

2)钢筋配置数量与保护层厚度

埋置在混凝土中的钢筋属于隐蔽项目，全部凿开保护层对钢筋配置情况进行检测显然是不现实的。目前，国内外已发展了较多的钢筋定位设备，且在既有混凝土结构检测中大量应用。对于常规混凝土保护层厚度的混凝土梁，若采用单排布置纵筋，采用钢筋定位设备可清晰地识别出纵筋的位置、箍筋位置及实际间距，且能给出混凝土保护层厚度；若采用多排纵筋，宜采用局部凿除混凝土保护层厚度的方法确定纵筋用量。对于混凝土板，可区分负弯矩区和正弯矩区，在凿去装饰层后，直接确定板中受力筋位置及相应的保护层厚度。对于混凝土柱，可实测外排纵筋位置及箍筋间距等。

3)混凝土碳化深度

既有混凝土工程结构的使用寿命，可依据建筑物的使用年限、碳化深度及混凝土保护层厚度进行推测。对长期暴露于空气中的混凝土受到空气、水等综合作用而出现的碳化，可在构件表面成孔15mm,清理孔洞内碎屑后，立即将浓度为1%的酚酞酒精注入孔洞内壁边缘，用钢尺量测自混凝土表面至孔洞内部未变为红色的有代表性的交界处，该值即为混凝土碳化深度。

4)钢筋锈蚀

既有混凝土结构构件混凝土保护层碳化后，受力钢筋外的钝化膜将逐步遭到破坏，在水汽、空气的作用下，钢筋将出现锈蚀。锈蚀层的体积膨胀2~6倍，混凝土结构构件可能会很容易沿钢筋纵向出现表层裂缝，这将加快钢筋锈蚀。钢筋锈蚀后，有效受力面积减小，钢筋与混凝土之间的粘结强度降低，直接降低了结构构件的承载力。检测混凝土结构中受力筋锈蚀情况，可采用直接观测法和自然点位法。直接观测法是凿除局部混凝土保护层，使钢筋暴露，直接观察锈蚀程度；自然点位法是通过量测混凝土中钢筋点位及其变化规律，判断钢筋锈蚀程度。

（3）结构混凝土强度

既有工程结构混凝土强度一般仅检测抗压强度。根据检测作用原理，一般分为表面硬度法、微破损法、声学法、射线法、取芯法和相关综合法，具体而言，主要有回弹法、超声法、超声回弹综合法、后装拔出法及钻芯法等。各类方法的检测应符合相关技术标准的规定。

回弹法是最普遍应用的通过表面硬度确定混凝土强度的方法，仅适用于工程结构抗压强度为10~60MPa的普通混凝土抗压强度检测，适用龄期为7~1000d,不适用于检测表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土结构构件。回弹法的主要设备是回弹仪。回弹仪内置有拉簧和一定尺寸的金属撞击杆，它以一定动能弹击混凝土表面，使局部混凝土发生变形及金属撞击杆回弹，回弹能量越大，表明混凝土表面硬度越高，其抗压强度越大。回弹仪的操作、检测方法、回弹值计算、测强曲线以及混凝土强度的确定，应符合相关技术标准规定。

超声法是通过超声仪器产生高压电脉冲，激励发射换能器内的压电晶体获得高频声脉冲并传入混凝土介质，由接受换能器接收通过混凝土传来的声信号，测出超声波在混凝土中传播的时间，量取声通路的距离，计算出超声波在混凝土中传播的速度。对于配合比相同的混凝土，强度越高声速越大。超声法的检测步骤、回弹值计算、测强曲线以及混凝土强度的确定，应符合相关技术标准规定。

超声回弹综合法通过回弹数值反映混凝土表面强度，通过超声法测定声波在混凝土内部传递速度，了解混凝土内部质量。该方法所用的仪器和相应的检测过程与回弹法和超声法相同，需注意采用超声回弹综合法的测强曲线。

后装拔出法是通过测定混凝土构件表面抗拉力与抗剪力的综合指标来推断混凝土的抗压强度。被检测混凝土的表面质量应具有代表性，且混凝土的抗压强度和粗骨料的最大粒径不应超过相应技术规程限定的范围。

取芯法是在结构构件上直接钻取混凝土试样，以测得的混凝土强度值反映混凝土的质量。取芯位置应注意：受力较大的部位、安全度不足的构件截面不能取芯；构件的接头和构件的边缘，混凝土的应力复杂，不宜取芯。适宜在构件的中部取芯。相同条件的构件，一般选取在基础、墙、柱上取芯，尽可能不在梁上取芯，避开结构的钢筋，尤其是主筋等，要选取混凝土强度质量具有代表性的部位。按单个构件检测时，每个构件取芯数量不少于3个，较小构件不少于2个；对构件的局部区域检测时，应根据构件情况确定芯样的位置、数量、深度。取芯法用钻机取样，对于最大粒径小于或等于40mm的混凝土结构构件，芯样直径为100mm；最大粒径小于或等于60mm构件，芯样直径为150mm。芯样的高度一般为芯样直径的1.0倍。采用取芯法的混凝土强度退订，应符合相关技术标准的规定。

（4）结构构件性能的检验

需开展综合改造的既有混凝土结构原始设计施工技术资料缺失或不全，或需对工程结构加固后的承载力、刚度或抗裂性能进行检验时，必须进行结构构件的荷载试验。

荷载试验一般是针对受弯构件进行，且应根据检测目的和要求，确定测试区域，在测试区域内施加测试荷载，应区分承载力、刚度、抗裂等不同测试目的，确定测试荷载形式和大小。使用性能的检验主要是用于验证结构或构件在规定荷载的作用下会不会出现过大的变形和损伤，结构或构件经过检测后必须满足正常使用要求；承载力检验主要用于验证结构或构件的设计承载力；破坏性检验主要用于确定结构或模型的实际承载力。构件性能检验的测试荷载分级、施加方法和测量方法，应根据设计要求一级构件实际情况确定。

4.检测分类

建筑结构的检测可分为在建工程的结构质量检测和已有建筑物结构性能检测两大类，这两类检测内容大致相同，只是已有建筑物结构性能检测可能面对的结构损伤与材料老化的问题要多一些，现场检测遇到问题的难度要大一些。检测时，可根据结构实际情况或工程特点确定重点内容，例如钢筋混凝土结构应着重检测混凝土强度等级、钢筋配置、裂缝分布等情况；砌体结构应着重检测砌筑质量、构造措施、裂缝走向。

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