钢筋混凝土构件质量的无损伤检测方法技术

本发明专利技术是一种利用传导电流对钢筋混凝土构件，尤其是作为各种建筑设施基础的桩基质量进行无损伤性检测的方法。在供电信号连续恒定的条件下，根据在被测构件中钢筋走行方向的近旁测到的电位或电场强度的变化来判断被测构件是否存在损伤。结合对供电回路中电流强度的测量，就可以排除完全靠随机选取被测构件所可能造成的隐患，使对全部构件质量的了解和掌握更加科学、准确和可靠。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是利用传导电流对钢筋混凝土构件质量，尤其是作为各类建筑设施基础的桩基质量进行无损伤性检测的方法。钢筋混凝土构件的质量，直接影响使用这些构件的建筑设施的质量，对属于在地面上完成和使用的预制件的检测较为直观和方便，但对于作为各种建筑设施的基础而埋于地下的桩基质量的检测就较为困难，而其质量的好坏又尤其显得重要。作为建筑设施基础的桩基大体可分为打入桩和灌注桩两类。打入桩可能会因为预制桩在打入地下的过程中发生断裂等损坏;灌注桩可能会因浇灌操作过程不妥或地质条件复杂等原因而发生夹泥、缩颈等质量问题。目前对桩基质量的检测常用的有静载试验方法和动载试验方法。静载试验方法不仅所用设备笨重，费用昂贵，试验周期长，而且其检测的结果是桩基的承载能力，对得到的异常检测结果必须要结合其它工程地质勘探资料才可能对是否属于桩基自身的质量问题作出判断。同时，对大口径灌注桩采用静载试验方法也难以实现。目前正在广泛寻求的动载试验方法，如敲击法、共振法、水电效应法、机械阻抗法等，效果还不十分可靠(《建筑技术》1986(12)p5)。另外，目前还有使用超声波探测法、钻孔取芯法等检测方法。它们在检测时都要在被检测的桩基上钻孔。虽然检测结束后要进行回填，但对被检测的桩基毕竟有所损伤，同时所用设备也很昂贵。检测费用也高，而对于缩颈和某些断裂损伤等问题也尚难于判断和检查出。灌注桩的使用目前已越来越广泛，但对它的质量检测，尤其如对缩颈等质量问题的检测，目前各种检测方法普遍感到比较困难。另一方面，目前所采用的各种检测方法，当有大量构件，例如有大量桩基存在，在选择确定被检测的桩基对象时，都是采取按一定比例要求随机选取，最多再参考各桩基中重要性程度的条件而确定的。以对所选出的桩基质量的检测结果而推论全体桩基的质量。这样做虽然有一定程度的代表性，但由于总体桩基数量和被检测的桩基数量都很有限，且后者在总体数量中所占的比例也不大，一般不超过10%，若以此来推论全体桩基的质量，无疑存在了隐患，使所作的结论在实际上的科学性、准确性和真实性受到较大的影响。本专利技术的目的是提供一种检测钢筋混凝土构件质量，特别是作为建筑设施基础的桩基(尤其是灌注桩)质量的方便易行，可靠性和准确性较高的方法。本专利技术的检测方法利用地质勘探中电测井的原理，使用了传导电流的方法。通常情况下，被检测的钢筋混凝土构件都是位于地面或埋于地表土层中，其所处的环境，如围周地表土层，在施以电信号时，传导电流可以在其中导通。由电场理论可知，无限长线带电体在以它为轴线的中心分层均匀介质中，周围的电场等位面是以它为中心轴呈同心轴圆柱面形式分布，并且随与中心轴间距离的增大而减弱。当沿着此带电体长度方向上分布着不同电阻率ρ的介质时，在电阻率ρ改变的部位，在以此带电体为中心轴的圆柱面上的相应部位的电位和电场强度都会发生改变。反之，一旦这些位置上的电位和电场强度发生了改变，即可推知与此相对应的部位上，介质的电阻率ρ发生了变化。钢筋混凝土构件中的混凝土保护层的电阻率ρC和周围地表土层的电阻率ρS的大小取决于其孔隙度和其中含水率的高低。一般地讲，已固结了的混凝土层的密实度大，孔隙度小，因此含水率低，所以一般ρC＞ρS，甚至常常是ρC＞＞ρS。而地表土层一般都很疏松，含水率高，ρS低，基本近似于常水的电阻率ρW，即ρS≈ρW。当把被检测的钢筋混凝土构件中的钢筋近似视为无限长线带电体时。如果构件中钢筋之外的混凝土保护层完好无损，则在构件的钢筋走行方向上，构件外表面上的电位或电场强度的分布就应与理论上等位面的分布基本一致。如果构件发生了断裂、夹泥、缩颈等损伤，泥土或地下水就会取代损伤处的混凝土保护层而直接与构件中的钢筋接触。由于ρC≠ρS≈ρW，使得构件在钢筋走行的方向上分布了不同电阻率ρ的介质，此时在构件外表面上与损坏部位相对应的位置上测得的电位或电场强度与混凝土保护层完好部位的电位或电场强度间会表现出差异，而且ρC与ρS相差越大，损坏处的电位和电场强度的异常改变也就越显著。根据这一原理，本专利技术的检测方法是，在包括供电电源、被检测构件中的钢筋和被检测构件所处的，并能与被检测构件电性导通的周围环境在内的供电回路中，由供电电源提供连续恒定的传导电信号，如电压或电流等信号，这样就可以使得供电回路中的电流强度基本保持不变。此时被检测构件中的钢筋可近似视为无限长线带电体。当构件中有数根钢筋时，由于它们之间都是要通过金属笼相互连接和固定的，因此对一根钢筋通电，其余钢筋都会带电，其结果等于有几根无限长线性带电体存在。根据场的叠加理论。其电场的电位曲线表现仅是使幅值增大而已。供电电源所提供的传导电信号既可以是直流信号，也可以是交流信号，一般以提供直流信号为方便。但如果在检测环境中有较强的工频信号干扰时，也可改用不易与工频信号相混的低频交流信号。在被检测构件中钢筋走行的方向上，而不是在与钢筋走行方向相垂直的方向上，于靠近被检测构件的位置，用电位差计检测与被检测构件相对应的各处的电位或电场强度值。在被检测构件无损伤的正常情况下，检测到的电位或电场强度曲线应是一条平滑的曲线或直线。当被检测构件钢筋外的混凝土保护层有损伤时，相应在该处检测到的电位或电场强度曲线就会发生或凸起，或凹进，或其它形式的异常改变。其变化的表现形式与电源正负极的连接方向有关，而变化程度的大小在供电电流恒定的情况下，就与损伤的程度有关。供电电源中与周围环境连接的电极距离被检测的构件越远，检测得到的电位曲线就越接近于直线，损伤部位所引起的电位或电场强度的变化就越不易为曲线本身的变化趋势所掩盖，因而越便于识别。由电场理论可知，距离被检测构件越远，该处的电位越低。测得的信号将越弱。同时由损伤部位所引起的电位或电场强度的改变量与正常量的比值，即变化率也越小。因此检测时电位差计的测量电极应尽可能地靠近被检测构件。当然最理想的是在被检测构件的外表面进行检测，这样可获得最强的检测信号。在本专利技术的检测方法中，测量电位或电场强度时以选用高输入阻抗的电位差计进行测量为好，这样可以提高小输入信号时测量值的精度。当需要确定质量的钢筋混凝土构件的数量较多，例如有较多的建筑物基础桩基时，为避免完全凭随机方法确定被检测构件，可先将全部构件根据其结构、规格、材料和周围环境，接地条件等因素进行分类。对同类构件，在供电电源接地条件不变，供电信号保持恒定的条件下，通过供电回路中的电流计、分别逐一检测它们各自在与电源组成的回路中的电流强度。正常情况下供电回路中电源的两个电极之间依次应有钢筋-混凝土保护层-周围环境等导电介质。由于在同类构件中的各种条件基本相同，因此在上述供电条件下，在同类构件中的各个构件所组成的回路中，电流强度应基本一致。如果某一构件有损伤而使周围环境介质与钢筋直接接触。或由于其它原因使正常情况下的ρC变小，则由这种构件组成的回路中的电流强度与正常构件组成的回路中的电流强度相比，就会有不同程度的增大。因此凡在这种电流强度变大的回路中的构件，发生损伤的可能性最大，应列入重点检测对象的范围。再结合各构件的重要性因素，就可以选出和确定应重点检测的构件对象了。如果对这种发生损坏可能性最大的构件检测的结果证明是完好无损的，则由此推论其余构件质量完好，就更加科学可靠，提高了检测的准确性和实际上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无损伤性检测钢筋混凝土构件，特别是作为建筑设施基础桩基的钢筋混凝土构件质量的方法，其特征在于通过电源向包括电源、被检测构件的钢筋和被检测构件所处的，并能与被检测构件电性导通的周围环境在内的供电回路中提供连续恒定的传导电信号，于被检测构件中钢筋走行的方向上，用电位差计在靠近被检测构件的位置上检测各处的电位或电场强度值。

【技术特征摘要】
1.一种无损伤性检测钢筋混凝土构件，特别是作为建筑设施基础桩基的钢筋混凝土构件质量的方法，其特征在于通过电源向包括电源、被检测构件的钢筋和被检测构件所处的，并能与被检测构件电性导通的周围环境在内的供电回路中提供连续恒定的传导电信号，于被检测构件中钢筋走行的方向上，用电位差计...

【专利技术属性】
技术研发人员：文国良，
申请(专利权)人：国家建筑材料工业局西南地质公司物探队，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]