公路隧道工程幻灯片第七章混凝土衬砌质量检测

第七章衬砌质量检测 衬砌检测内容包括：混凝土强度、厚度、钢筋、混凝土缺陷和几何尺寸等检测；按检测时间可以分为：施工检测、工后检查和运营检测。第一节施工检查衬砌混凝土施工期间的质量检查包括以下内容。一、衬砌条件1、检查支护变形是否会造成衬砌混凝土厚度不足。在衬砌混凝土浇注之前，应对隧道实际轮廓进行检测。如有侵入衬砌断面的，应在浇注前进行处理，以保证衬砌混凝土厚度。 2、初期支护变形基本稳定后施工衬砌。变形基本稳定指隧道周边位移速度有明显减缓趋势；拱脚水平相对净空变化速度小于0.2mm/d；拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。特殊条件（松散堆积体、浅埋地段等）修建隧道，应及时施作二次衬砌。3、衬砌基底承载力检查——包括对地基处理、墙脚开挖尺寸、浮渣清除、排清积水的检查。4、防排水设施检查——检查排水管铺设情况，是否畅通；防水板挂在壁面上的是否严密；止水带预埋位置是否准确。 二、衬砌混凝土浇筑施工检查1、衬砌模板的质量在一定程度上决定着隧道衬砌的外观质量，并影响着衬砌的内在质量。(1)拱架应有足够的刚度。拱架是模板的依托，一般说来其强度不会存在大的问题，但其整体刚度常常引起衬砌质量问题。(2)拱架应有规整的外形。各架间的轮廊径向尺寸差不宜大于10mm；前后两端的拱架外形应尽量一致，最大径向尺寸差不大于5mm。 (3)模板长度和宽度均不宜过大。长度一般可取100cm，最大不应超过150cm；其宽度一般为50cm，并配若于块较窄的模板，宽为30cm。(4)拱架和模板设置位置应准确。架设时应按隧道中线和标高就位，反复校核，在施工允许误差范围内尽量减小误差。(5)挡头板安装可靠，封堵严实。挡头板按衬砌断面制作，安装时要注意止水带两侧以及与初期支护问的密实，固定应可靠。 2．钢筋 3．衬砌混凝土浇筑(1)衬砌混凝土配合比、强度和坍落度等检查，应根据有关规范进行。(2)应按封顶工艺施作，确保拱顶混凝土密实。(3)浇筑前，应除去喷层或防水层表面灰粉，并洒水润湿。(4)浇筑混凝土应振捣密实，防止收缩开裂，振捣时不应破坏防水层，特别要加强角落部位、钢筋密度大部位和拱顶部位的振捣检查。(5)二次衬砌宜采用全断面一次或先墙后拱法浇筑混凝土。(6)二次衬砌背后需填充注浆时，应预留注浆孔。 4．仰拱和底板(1)仰拱施工前，必须将隧底虚渣、杂物、积水等清除干净，超挖应采用同级混凝土回填。(2)仰拱宜超前拱墙二次衬砌，其超前距离宜保持3倍以上衬砌循环作业长度。(3)仰拱施工应优先选择各段一次成型，避免分部浇筑。(4)仰拱施工缝和变形缝处应作防水处理，其工艺按有关规定办理。(5)底板施工前应清除隧底虚渣、杂物和积水。(6)底板坡面应平顺，确保水流畅通。 三、拆模检查在衬砌混凝土达到一定强度之后才能拆除衬砌模板。适宜的拆模时间应根据实际采用的混凝土的强度~时间(龄期)关系曲线确定。拆除拱架、墙架和模板，应符合以下要求：(1)不承受外荷载的拱、墙，混凝土强度应达到5.0MPa，或在拆模时混凝土表面和棱角不被损坏并能承受自重。(2)承受围岩压力较大的拱、墙，封顶和封口的混凝土应达到设计强度的100％。(3)承受围岩压力较小的拱、墙，封顶和封口的混凝土应达到设计强度的70％。 四、养护1．普通混凝土养护7d，加外加剂者14d。2．覆盖或洒水养护。3．混凝土内部温度与环境温度差不得超过20℃；混凝土的降温速率最大不应超过3℃／d。 第二节回弹法检测混凝土强一、检测原理及特点(1)原理由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某种相关关系，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度(通过回弹仪读得回弹值)与混凝土表面硬度成一定的比例关系。因此以回弹值反映混凝土表面硬度，根据表面硬度则可推求混凝土的抗压强度：(2)特点检测精度不高，但是设备简单、操作方便、测试迅速，以及检测费用低廉，且不破坏混凝土的正常使用，故在现场直接测定中使用较多。 在《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ／T23—2001)中规定：回弹法检测混凝土的龄期为7-1000d，不适用于表层及内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土构件和特种成型工艺制作的混凝土的检测。这大大限制了回弹法的检测范围，例如不适用于既有建筑中混凝土龄期超过3年，以及遭受火灾、冻害、化学腐蚀等混凝土的强度检测。解决这些问题的方法主要是采用钻芯法和回弹法相结合，对这两种方法的检测数据进行适当处理，基本土可以满足上述混凝土的强度检测，但不适用于内部存在缺陷的混凝土强度检测。 二、仪器普通混凝土抗压强度≤C50时通常采用中型回弹仪；混凝土抗压强度≥C60时，宜采用重型回弹仪。传统的回弹仪检测是通过直接读取回弹仪指针所在位置读数。目前已有自记式、带微型工控机的自动记录及处理数据等功能的回弹仪。三、检测强度值的影响因素回弹法是表面硬度法的一种，是根据混凝土结构表面约6mm厚度范围的弹塑性性能，间接推定混凝土的表面强度。因此，混凝土构件的表面状态直接影响推定值的准确性和合理性。 1．原材料(1)水泥。一种观点认为，只要考虑了碳化深度的影响，可以不考虑水泥品种的影响。(2)集料。研究表明，普通混凝土用细集料的品种和粒径，只要符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)的规定，对回弹法测强的影响不显著。(3)粗集料。一般在制订地方测强曲线时，结合具体情况予以考虑。2．外加剂。在普通混凝土中，外加剂对回弹法测强的影响不显著。掺有外掺剂的混凝土测强曲线比不掺者的强度偏高1．5～5MPa。 3．成型方法。只要混凝土密实，其影响一般较小。4．养护方法及湿度。对混凝土的强度影响较大，但随强度的增加，湿度的影响逐渐减小。5．碳化及龄期。碳化使混凝土表面硬度增加，回弹值增大。6．泵送混凝土。回弹值普遍低于混凝土的实际抗压强度(试件强度)值。7．混凝土表面缺陷。表面偶尔出现异常状态，强度异常低，应考虑存在混凝土表面与内部强度差异较大的可能。8．表层钢筋。在回弹检测混凝土强度过程中，对钢筋的影响可忽略不计。 四、检测方法1．数据采集(1)抽检选定测区，在0.2x0.2m2范围内，均匀分布测点。测区应相对平整和清洁，无蜂窝、麻面和破损、裂缝现象等。在每一个检测区测取16个回弹值。每一个读数都精确到1。测点间距不小于20mm，测点距构件边缘不小于30mm。在检测时，回弹仪的轴线始终垂直于被检测区的测点所在面。(2)在有代表性的测区进行碳化深度测定。当碳化深度大于2．0mm时，应在每个测区进行碳化深度测定。 第三节超声波法检测混凝土强度一、原理及特点1．原理混凝土是由固相、液相和气相随机地交织在一起的非均匀的各向异性材料。通过大量的研究我们可以知道，当超声波在混凝土中传播时，其纵波速度的平方与混凝土的弹性模量成正比，与混凝土的密度成反比，而混凝土强度等级的高低又与其密度相关。因此，根据超声波传播速度即可推定混凝土的强度。一般来说，混凝土声速越大其强度越高。 国内外采用统计方法建立超声测强的经验公式。2．特点超声检测可以利用单一声速参数推定混凝土的强度，具有重复性好的优点。在混凝土中，水泥石的强度及其与集料的粘结能力对混凝土强度起决定作用。但是水泥石所占比例不占绝对优势，导致原料及配合比不同时，声速与强度关系发生明显变化，制约其普遍应用。 二、仪器目前，应用于混凝土的超声波检测仪有模拟式和数字式两类。前者接受信号为连续模拟量，可由时域波形信号测读声时参数；数字式接收信号转化为离散数字量，具有采集、储存数字信号、测渎声学参数和对数字信号处理的智能化功能。三、影响因素主要有七个方面1．横向尺寸效应，尺寸小误差大；2、温度和湿度，5～30℃不显著；3、钢筋，有影响； 4、粗集料，影响显著；5、水灰比，反比影响；6、混凝土龄期，7、缺陷及损伤四、检测方法(1)测区布置。在构件上均布划出不少于10个200x200mm方网格，以每个网格视为一个测区。如果对同批构件，抽检30％，且不少于4个，每个构件测区不少于10个。测区应布置在构件混凝土浇注方向的侧面，测面应清洁平整。 (2)测点布置为使混凝土测试条件、方法尽可能与率定曲线时一致，在每个测区内布置3—5对测点。五、强度推定(1)单个构件的混凝土强度推定值，取该构件各测区中最小的混凝土强度换算值。 第四节超声一回弹综合法检测混凝土强度是应用回弹法和超声法综合检测混凝土抗压强度的方法。超声法和回弹法，前者是依据混凝土的密度，而后者是依据混凝土的表面硬度。不能全面反映混凝土强度牵涉到的多种材料的指标。有资料表明，超声法误差约为120％，而回弹法约为±25％。“超声一回弹”综合法可以减弱或消除单一方法使用时的某些因素。采用综合法后，混凝土龄期和湿度的影响可以减弱，因此对于已失去混凝土组成原始资料的长龄期混凝土构件，评定其混凝土抗压强度有较好效果。 三、检测1．选择合适的换能器布置方式常用的3种测试波速的换能器布置方式：(1)对测法：最敏感，换能器直接在2个平行的测试面上相对布置。(2)斜测法：2个换能器布置在相互垂直的测试面上，用直角三角形斜边为测距，需要通过变化测距获取稳定的声速。(3)平布式(平测法)：最不敏感，2个换能器布置在同一测试面上，一般采用变动测距求出基本稳定地声速。应尽可能将换能器布置在脱模混凝土表面，并采用对布式。 第五节钻芯法检测混凝土强度一、钻芯机二、检测1．钻机选取．．常用直径芯样为50～75mm。为粗集料直径的3倍。2．钻芯数量取芯数量同一批构件不得少于3个。最小子样数n与推定的最大误差有密切关系，一般以n>5为宜，取芯位置应在整个结构上均匀布置。 第六节衬砌厚度检测一、冲击~回波法冲击回波仪在隧道衬砌混凝土检测中主要用于：(1)检查混凝土浇筑质量；(2)测试表面开放裂缝深度；(3)测试密集的裂缝、空隙和蜂窝缺陷等。1．原理利用低频的应力波传播到结构内部，被缺陷和构件底面反射回来，被安装在冲击点附近的传感器接收下来(图7-3)，并被送到数据采集及信号处理的便携式仪器。通过幅值谱分析，可以被识别出来并被用来确定结构混凝土的厚度和缺陷位置。 第七节混凝土缺陷检测一、外观缺陷检测(1)刻度放大镜刻度放大镜也称为裂缝显微镜。操作方法是将物镜对准待观测裂缝，通过旋转显微镜侧面的旋钮可将图像聚焦，目镜可以读出裂缝的宽度。(2)塞尺塞尺由标有厚度的数个薄钢片组成，可以量测裂缝的宽度和厚度。根据插人裂缝的钢片的厚度和深度，得出宽度较大的裂缝的宽度和深度。 二、超声波法基本依据为：(1)低频超声遇到缺陷产生绕射现象；(2)超声波在缺陷界面产生散射，抵达接收探头时能量明显衰减；(3)超声脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰减程度不同，接收波频谱与反射波频谱产生差异；(4)超声波在缺陷处的波形转换和叠加造成接收波形畸变等。所以在探伤时所测量的物理量是声程、声时、衰减量、接收波形及其频谱。 利用超声仪可以较为精确的确定混凝土表面的裂缝的开展深度及开展情况，方法主要包括双面检测法和单面检测法。但对于衬砌混凝土裂缝检测，一般可用的只有单面检测法。1．检测原理单面平测法的基本原理见图7-5所示。其基本假设为：(1)裂缝附近混凝土质量基本一致；(2)跨缝与不跨缝检测，其声速相同；(3)跨缝测读的首波信号绕裂缝末端至接收换能器。 谢谢！