裝配式混凝土住宅建筑檢測(cè)技術(shù)研究

陸平 江西省建筑技術(shù)促進(jìn)中心

1 前言

相較于以往結(jié)構(gòu)，無(wú)論是建造技術(shù)還是施工工藝，混凝土結(jié)構(gòu)都與之存在較大區(qū)別。作為裝配式混凝土住宅建筑最為關(guān)鍵的幾個(gè)組成部分，鋼筋、預(yù)制構(gòu)件、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線(xiàn)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)等，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮重要作用，若質(zhì)量無(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)用要求，裝配式混凝土住宅建筑使用安全將造成嚴(yán)重影響。

2 鋼筋檢測(cè)

2.1 鋼筋直徑檢測(cè)

在混凝土結(jié)構(gòu)安全中，鋼筋直徑是一個(gè)很重要的參數(shù)。在對(duì)裝配式構(gòu)件中的鋼筋直徑進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通常使用原位實(shí)測(cè)法，首先使用鋼筋探測(cè)儀對(duì)待測(cè)鋼筋進(jìn)行位置確定；然后用相應(yīng)工具對(duì)混凝土保護(hù)層進(jìn)行剔除，目的是要讓鋼筋外露，剔除的保護(hù)層長(zhǎng)度和深度都應(yīng)滿(mǎn)足準(zhǔn)確測(cè)量的規(guī)范要求；接著使用游標(biāo)卡尺對(duì)鋼筋直徑進(jìn)行測(cè)量，需精確到0.1mm，為使測(cè)量結(jié)果足夠可靠，同一位置被要求重復(fù)測(cè)量3次，并取平均值。

若要獲得鋼筋截面面積準(zhǔn)確值，可采用取樣稱(chēng)量法進(jìn)行驗(yàn)證。首先，使用鋼筋探測(cè)儀對(duì)待測(cè)鋼筋進(jìn)行位置確定；然后，沿鋼筋走向鑿開(kāi)混凝土保護(hù)層，之后對(duì)鋼筋表面混凝土進(jìn)行清洗；清洗后，截取鋼筋試件，長(zhǎng)度應(yīng)大于300mm，并用天平進(jìn)行稱(chēng)重。鋼筋直徑計(jì)算公式見(jiàn)公式（1）。

聯(lián)系工程實(shí)際，使用鋼筋探測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）檢測(cè)前需將探測(cè)儀指針調(diào)向“0”，并保證預(yù)熱充分。

（2）確定鋼筋位置后，需要對(duì)探測(cè)儀量程范圍進(jìn)行確定，對(duì)鋼筋公稱(chēng)直徑進(jìn)行確定。

（3）先在一個(gè)測(cè)試部位讀取保護(hù)層厚度測(cè)量數(shù)據(jù)，之后在相同部位繼續(xù)進(jìn)行一次重復(fù)檢測(cè)得到第2次厚度測(cè)量數(shù)據(jù)。若同一位置的2次測(cè)量數(shù)值誤差均大于1mm，則認(rèn)定數(shù)據(jù)無(wú)效，并重新進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 鋼筋腐蝕情況檢測(cè)

裝配式混凝土建筑在使用過(guò)程中，鋼筋在周?chē)鷼怏w或液體的作用下會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，由于化學(xué)反應(yīng)所引起的腐蝕損耗被稱(chēng)作鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕引發(fā)因素有很多，如自然環(huán)境、混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)、原材料及配合比、耐久性指標(biāo)，保護(hù)層厚度等。鋼筋銹蝕會(huì)在鋼筋和混凝土的界面夾層上生成稀疏的鐵蝕層，破壞兩者之間的粘結(jié)力，導(dǎo)致保護(hù)層出現(xiàn)裂縫，降低構(gòu)件的承載力，直接影響整體結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。常見(jiàn)的銹蝕有邊角脫落、順筋脹裂、表層銹蝕等。

因此為了防止鋼筋銹蝕影響整體結(jié)構(gòu)的耐久和安全性能，必須采取相對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施。目前一般采用的方法有綜合應(yīng)用分析法，電化學(xué)法（常用銹蝕儀如圖1）等。每種銹蝕的檢測(cè)技術(shù)都有它各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

圖1 鋼筋銹蝕儀

3 構(gòu)件檢測(cè)

構(gòu)件檢測(cè)內(nèi)容主要包括預(yù)制構(gòu)件缺陷、構(gòu)件尺寸偏差與變形兩個(gè)方面。

3.1 預(yù)制構(gòu)件內(nèi)外缺陷檢測(cè)

首先看外部缺陷檢測(cè)，外部缺陷檢測(cè)主要關(guān)注孔洞、蜂窩、裂縫三方面內(nèi)容。

預(yù)制構(gòu)件孔洞之所以會(huì)存在，主要是因?yàn)閮?nèi)外模板間距離過(guò)小，導(dǎo)致振搗困難，鋼筋分布過(guò)密使混凝土流向受到堵塞，從而造成混凝土澆筑不暢，下部就容易形成孔洞。

蜂窩成因主要源自以下四點(diǎn)：

（1）混凝土構(gòu)件模板漏漿，澆筑混凝土?xí)r跑漿嚴(yán)重；

（2）混凝土配合比不當(dāng)，各部分用料不準(zhǔn)，粘度差；

（3）混凝土攪拌時(shí)間太短，混合和易性差；

（4）混凝土振搗次數(shù)太少，造成局部砂漿過(guò)少。

裂縫主要由溫度變化和拆板時(shí)間所引起。當(dāng)溫度發(fā)生變化后，熱脹冷縮現(xiàn)象發(fā)生，混凝土便會(huì)形成不同形狀裂紋。而在拆板時(shí)間方面，過(guò)早拆板會(huì)影響?zhàn)B護(hù)效果，水分損失過(guò)大問(wèn)題較為嚴(yán)重，由此而引發(fā)的內(nèi)外收縮不均勻問(wèn)題導(dǎo)致混凝土表面裂開(kāi)。

然后看內(nèi)部缺陷檢測(cè)。預(yù)制構(gòu)件在制作過(guò)程中，受操作手法和材料混合均勻程度等因素影響，其內(nèi)部較易形成空洞，這些分布不均勻的空洞會(huì)嚴(yán)重影響構(gòu)件承載力強(qiáng)弱。

當(dāng)前被用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷的方法主要有兩種，一是機(jī)械波法，二是穿透輻射法。使用后者進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)，對(duì)射線(xiàn)穿透能力有嚴(yán)格限制，且對(duì)試驗(yàn)設(shè)備性能要求較高，使用時(shí)需要承擔(dān)一定安全風(fēng)險(xiǎn)，因此不適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。另外需要指出的是，若使用該方法對(duì)非勻質(zhì)混凝土進(jìn)行檢測(cè)，受射線(xiàn)穿透深度影響，檢測(cè)效果會(huì)大大降低。

超聲脈沖法是一種較常使用的機(jī)械波內(nèi)部缺陷檢測(cè)方法，它通過(guò)脈沖波在混凝土內(nèi)傳播的時(shí)間、速度等參數(shù)的變化情況來(lái)推斷內(nèi)部是否存在缺陷。由于混凝土的密實(shí)程度直接影響到超聲脈搏在其中傳播速度的快慢，因此可以推斷出，當(dāng)對(duì)多個(gè)混凝土樣土進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，只要保證原材料和測(cè)試距離，以及配合比相同，那么聲速越高，則混凝土密實(shí)度就越大；反之，則松散。

3.2 構(gòu)件變形檢測(cè)

變形檢測(cè)包括傾斜、撓度和裂縫三項(xiàng)內(nèi)容。

在傾斜檢測(cè)方面，可采用經(jīng)緯儀、激光準(zhǔn)直儀或吊錘的方法檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)應(yīng)消除施工偏差或截面尺寸變化造成的影響，并分別檢測(cè)構(gòu)件在所有相交軸線(xiàn)方向的傾斜，提供各個(gè)方向的傾斜值。檢測(cè)結(jié)束后需提供構(gòu)件上端對(duì)于下端的偏離尺寸及其與構(gòu)件高度的比值。

在撓度檢測(cè)方面，檢測(cè)儀器為水準(zhǔn)儀，檢測(cè)前首先消除截面尺寸變化或操作偏差所帶來(lái)的影響，同時(shí)提供準(zhǔn)確供跨撓度值和跨度值。檢測(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)一般沿跨度方向5個(gè)以上的測(cè)點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算得到檢驗(yàn)構(gòu)件的撓度曲線(xiàn)。之后，再借助撓度計(jì)和位移傳感器等設(shè)備一起對(duì)撓度值進(jìn)行測(cè)量。

在裂縫檢測(cè)方面，混凝土裂縫一般分為兩種，由超出承載力設(shè)計(jì)范圍缺陷的而導(dǎo)致的裂縫稱(chēng)為受力裂縫；由溫度和養(yǎng)護(hù)工藝等結(jié)構(gòu)自身原因而導(dǎo)致的裂縫稱(chēng)為非受力裂縫。進(jìn)行裂縫檢測(cè)時(shí)，需對(duì)構(gòu)件上已存在的全部裂縫逐個(gè)檢查，包括長(zhǎng)度、寬度、走向、所處位置等。若遇到裂縫數(shù)量過(guò)多情況，需使用示意圖來(lái)對(duì)每一條裂縫分布做標(biāo)識(shí)。構(gòu)件裂縫分布見(jiàn)圖2。

圖2 構(gòu)件裂縫分布示意圖

4 結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)

4.1 靜載檢驗(yàn)

結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)中的靜載檢驗(yàn)主要包含三部分內(nèi)容，即承載力檢驗(yàn)和安全性檢驗(yàn)，以及適用性檢驗(yàn)。結(jié)構(gòu)性能靜載試驗(yàn)一般不能實(shí)現(xiàn)批量檢測(cè)，只針對(duì)單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，有時(shí)單個(gè)構(gòu)件的試驗(yàn)結(jié)果又可被作為該類(lèi)構(gòu)件進(jìn)行處理的依據(jù)，因此在對(duì)檢驗(yàn)構(gòu)件進(jìn)行選擇時(shí)，需要遵循隨機(jī)抽樣原則。構(gòu)件選取時(shí)需參考以下幾點(diǎn)因素。

（1）該構(gòu)件在極端受力情況下的計(jì)算；

（2）漏洞較多或損傷最為嚴(yán)重的構(gòu)件部分；

（3）方便進(jìn)行測(cè)點(diǎn)或?qū)嵤┘虞d的部位。

在對(duì)被選擇構(gòu)件進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，需著重關(guān)注以下幾方面內(nèi)容：最大撓度、截面應(yīng)變、支座處位移、裂縫出現(xiàn)位置與時(shí)間，以及裂縫擴(kuò)展情況。在構(gòu)件常荷載作用下，依照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)被修正后的實(shí)測(cè)撓度值和裂縫表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果必須符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中所提出的要求。在安全性檢驗(yàn)荷載作用下，依照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，當(dāng)受檢構(gòu)件無(wú)明顯破壞跡象，且其實(shí)測(cè)撓度值滿(mǎn)足以下三點(diǎn)之一，可判定該構(gòu)件安全性符合標(biāo)準(zhǔn)。

（1）實(shí)測(cè)撓度與理論計(jì)算值吻合；

（2）實(shí)測(cè)撓度在荷載增加的情況下逐漸增加；

（3）構(gòu)件殘余撓度不大于最大撓度的20%。

4.2 動(dòng)力測(cè)試

動(dòng)力測(cè)試內(nèi)容主要包括自振頻率、振型和阻尼系數(shù)。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭受外力而發(fā)生改變或自身狀況發(fā)生改變時(shí)，這些參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試可根據(jù)不同測(cè)試目的選擇相應(yīng)測(cè)試方式和激振設(shè)備。

（1）測(cè)試方式

原位測(cè)試結(jié)構(gòu)的自振頻率、基本振型和阻尼比時(shí)，激勵(lì)方式宜采用天然脈動(dòng)條件下的環(huán)境激勵(lì)方式，測(cè)試時(shí)應(yīng)避免外界機(jī)械、車(chē)輛等引發(fā)的振動(dòng)。

表1 平面振型與空間振型下的測(cè)試方法

（2）激振設(shè)備

若選用穩(wěn)態(tài)正弦掃頻激振法進(jìn)行檢測(cè)，激振設(shè)備宜使用旋轉(zhuǎn)慣性機(jī)械起振機(jī)。在某些較為特殊情況下，也可考慮使用液壓伺服激振器。在使用激振器時(shí)要注意合理選擇激振力的大小，防止被測(cè)試結(jié)構(gòu)在測(cè)試中發(fā)生振型變形。激振器激勵(lì)位置應(yīng)該與結(jié)構(gòu)低階振型節(jié)點(diǎn)或節(jié)線(xiàn)相錯(cuò)開(kāi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

裝配式混凝土住宅建筑檢測(cè)技術(shù)有很多，技術(shù)應(yīng)用與檢測(cè)對(duì)象性質(zhì)有密切關(guān)聯(lián)。文章主要針對(duì)鋼筋材料、構(gòu)建、建筑結(jié)構(gòu)性能三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行論述，所提出的檢測(cè)方法、技術(shù)，以及設(shè)備也全部與檢測(cè)內(nèi)容相關(guān)。除以上內(nèi)容外，連接質(zhì)量檢測(cè)、外圍護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)、設(shè)備與管線(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)和內(nèi)裝系統(tǒng)檢測(cè)，也需要應(yīng)用到相應(yīng)內(nèi)容技術(shù)和設(shè)備，由于篇幅有限，文章不一一進(jìn)行列舉。希望本文的觀點(diǎn)能給大家?guī)?lái)幫助。