ICS 93.040 P 28 备案号： JT 中华人民共和国交通运输行业标准

JT/T 1166—2017

桥梁高强混凝土抗压强度无损检测¶

Non destructive testing for compressive strength of high strength concrete of bridges

2017-09-29 发布

2018-02-01 实施

中华人民共和国交通运输部发布

目次¶

前言 …… III 1 范围 …… 1 2 规范性引用文件 …… 1 3 术语和定义、符号 …… 1 4 检测方法分类 …… 2 5 检测仪器 …… 3 6 检测方法 …… 3 7 强度推定 …… 4 8 检测报告 …… 5 附录 A(规范性附录) 高强混凝土测强曲线的建立 …… 6 附录 B(资料性附录) 回弹法及超声回弹综合法高强混凝土测强曲线的建立示例 …… 8 参考文献 …… 10

前言¶

本标准按照 GB/T 1.1—2009 给出的规则起草。

本标准由全国交通工程设施(公路)标准化技术委员会(SAC/TC 223)提出并归口。

本标准主要起草单位:交通运输部公路科学研究院。

本标准参加起草单位:中交路桥建设有限公司、山东省公路桥梁检测中心、广东省佛山市公路局、清华大学、山西省建筑科学研究院、中路高科交通检测检验认证有限公司、北京公科固桥技术有限公司、北京公科桥梁技术有限公司、北京博今来科技发展中心。

本标准主要起草人:宿健、国天逵、张荣成、杨元海、李存涛、胡拯民、赵尚传、王宗纲、王宇新、任红伟、王晓晶、蒋卫民、奚英兰。

桥梁高强混凝土抗压强度无损检测

1 范围¶

本标准规定了桥梁高强混凝土抗压强度无损检测的检测方法分类、检测仪器、检测方法、强度推定和检测报告。

本标准适用于检测 C50 \~ C100 强度等级的混凝土结构或构件。

本标准不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的结构或构件。

2 规范性引用文件¶

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 9138 回弹仪

GB/T 50081 普通混凝土力学性能试验方法

GB 50204 混凝土结构工程施工及验收规范

JGJ/T 23 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程

JT/T 659 混凝土超声检测仪

3 术语和定义、符号¶

3.1 术语和定义¶

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1 测区 testing zone¶

按检测方法要求布置的,有一个或若干个测点的区域。

[GB/T 50344—2004, 定义 2.1.1]

3.1.2 测点 testing point¶

在测区内,取得检测数据的检测点。

3.1.3 测区混凝土抗压强度换算值 conversion value of concrete compressive strength of testing zone¶

根据测区混凝土声速代表值和回弹代表值，通过测强曲线换算得到的该测区现龄期混凝土的抗压强度值。

[ JGJ/T 294—2013, 定义 2.1.3 ]

3.1.4 混凝土抗压强度推定值 estimation value of strength for concrete¶

测区混凝土抗压强度换算值总体分布中保证率不低于95%的结构或构件现龄期混凝土抗压强度值。

[ JGJ/T 23—2011, 定义 2.1.4 ]

3.1.5 声速 velocity of ultrasonic wave¶

在混凝土中,超声脉冲波单位时间内传播的距离。

3.1.6 声时 time of ultrasonic wave¶

在混凝土中,超声脉冲波传播的时间。

3.1.7 波幅 amplitude of wave¶

超声脉冲波通过混凝土被换能器接收后，由超声波检测仪显示的首波信号的幅度。

3.2 符号¶

下列符号适用于本文件。

a、b、c——测强曲线回归系数；

$e_{r}$ ——相对标准差；

$f_{cu}$ ——试件抗压强度实测值,单位为兆帕(MPa);

$f_{cu}^{c}$ ——试件抗压强度换算值,单位为兆帕(MPa);

$f_{cu,i}^{c}$ ——结构或构件第i个测区混凝土抗压强度换算值,单位为兆帕(MPa);

$f_{cu,e}$ ——结构或构件混凝土抗压强度推定值,单位为兆帕(MPa);

$f_{cor,i}$ ——第 i 个混凝土芯样试件的抗压强度,单位为兆帕(MPa);

$f_{cu,i}$ ——第 i 个同条件混凝土标准试件的抗压强度,单位为兆帕(MPa);

$f_{cu,i0}^{c}$ ——第 i 个测区修正前的混凝土抗压强度换算值, 单位为兆帕(MPa), 精确到 0.1MPa;

$f_{cu,i1}^{c}$ ——第 i 个测区修正后的混凝土抗压强度换算值, 单位为兆帕(MPa), 精确到 0.1MPa;

$l_{i}$ ——第 i 个测点超声测距, 单位为毫米(mm);

$m_{f_{\mathrm{cu}}^{\mathrm{c}}}$ ——结构或构件测区混凝土抗压强度换算值的平均值，单位为兆帕（MPa），精确到 $0.1\mathrm{MPa}$

$n_{1}$ ——测区总数；

$n_{2}$ ——修正用芯样或标准试件数；

$n_{3}$ ——标准试件数；

R——测区回弹值的代表值,精确到0.1;

$R_{i}$ ——第 i 个测点的有效回弹值；

$s_{f_{cu}^{c}}$ ——结构或构件测区混凝土抗压强度换算值的标准差,单位为兆帕(MPa),精确到0.01MPa;

$t_{i}$ ——第 i 个测点声时读数, 单位为微秒( $\mu s$ );

$t_{0}$ ——声时初读数,单位为微秒( $\mu s$ );

v——测区混凝土中声速代表值,单位为千米每秒(km/s);

$\Delta_{tot}$ ——测区混凝土抗压强度修正量,单位为兆帕(MPa),精确到0.1MPa。

4 检测方法分类¶

4.1 桥梁高强混凝土抗压强度的无损检测可采用回弹法或超声回弹综合法。¶

4.2 回弹法是采用重型回弹仪得到回弹值推定混凝土抗压强度的方法。¶

4.3 超声回弹综合法是通过测定混凝土声速值和重型回弹仪得到的回弹值推定混凝土抗压强度的方法。¶

5 检测仪器¶

5.1 重型回弹仪¶

重型回弹仪应符合 GB/T 9138 的规定, 结构示意见图 1。

说明：

1——弹击杆；6——中心导杆；11——指针滑块；

2——前端盖；7——仪器外壳；12——刻度尺；

3——缓冲弹簧；8——压缩弹簧；13——导向法兰；

4——弹击拉簧；9——调整螺栓；14——尾盖。

5——弹击锤；10——指针轴；

图 1 重型回弹仪结构示意

5.2 混凝土超声检测仪¶

混凝土超声检测仪应符合 JT/T 659 的规定, 工作原理见图 2。

图 2 混凝土超声检测仪工作原理

6 检测方法¶

6.1 资料收集¶

检测前应收集以下相关资料：

a）施工图及养护维修等技术文件；

b) 混凝土用原材料及配合比；

c）混凝土浇筑日期、施工工艺、养护情况和必要的施工记录；

d) 施工过程中混凝土抗压强度试验资料；

e）结构表观状况及检测原因。

6.2 按批抽样检测条件¶

符合以下要求的结构和构件可按批抽样检测：

a）混凝土设计强度等级、成型工艺相同；

b）混凝土原材料、配合比、养护条件及龄期基本相同；

c）在施工阶段所处环境状态相同。

6.3 测区¶

6.3.1 检测时应根据桥梁的结构形式和受力特点,选择有代表性区域布置测区。¶

6.3.2 测区宜布置在结构或构件混凝土浇筑方向的侧面,每个结构或构件测区数不少于12个。¶

6.3.3 测区应尽量均布于结构或构件待测区域表面,避开预埋件,测区与结构或构件边缘的距离不宜小于100mm。¶

6.3.4 测区尺寸宜为 $200mm \times 200mm$ 。¶

6.3.5 测试面应清洁、平整、干燥，无接缝、浮浆和油垢。¶

6.4 回弹测试¶

6.4.1 测点在测区范围内宜均匀分布,相邻两测点间距不宜小于30mm;测点不应分布在混凝土表面有气孔或外露粗集料上,且与外露钢筋、预埋件的距离不宜小于100mm。¶

6.4.2 结构或构件每一测区应回弹16个测点,或在待测区两个相对测试面各回弹8个测点,同一测点只允许弹击一次,每一测点回弹值精确到1。¶

6.4.3 测试时,重型回弹仪纵轴线应始终与混凝土表面保持垂直,缓慢施压,准确读数,快速复位。¶

6.4.4 按 JGJ/T 23 的规定, 计算测区回弹值时, 在每一测区 16 个测点回弹值中, 应剔除 3 个最大值和 3 个最小值, 将余下的 10 个测点回弹值按式(1)计算, 其结果作为该测区回弹值的代表值。¶

\[R = \frac{1}{10} \sum_{i=1}^{10} R_{i}\tag{1}\]

6.5 超声测试¶

6.5.1 采用超声回弹综合法检测时,应在回弹测试完毕的测区内进行超声测试。¶

6.5.2 超声测试宜采用对测,每一测区布置3个测点。¶

6.5.3 发射和接收的超声换能器辐射面应通过耦合剂与混凝土测试面良好耦合。¶

6.5.4 声时测量应精确到 $0.1 \mu s$ ，声速计算应精确到 $0.01 km/s$ 。超声测距测量应精确到 1 mm，且测量误差应在超声测距的 $\pm 1\\%$ 之内。¶

6.5.5 测点声速值出现异常时,应及时补测。¶

6.5.6 测区混凝土中声速代表值应为该测区中3个测点的声速值平均值,按式(2)计算。¶

\[v = \frac {1}{3} \sum_ {i = 1} ^ {3} \frac {l _ {i}}{t _ {i} - t _ {0}}\tag{2}\]

7 强度推定¶

7.1 测区强度换算值计算¶

7.1.1 测强曲线应按附录 A 的要求制定,测强曲线建立的示例参照附录 B。¶

7.1.2 结构或构件中第 i 个测区混凝土抗压强度换算值, 可按 6.4 和 6.5 求出相应测区测试参数代表值, 代入事先建立的测强曲线求得。¶

7.2 测区换算强度平均值、测区换算强度标准差及结构混凝土抗压强度推定¶

7.2.1 结构或构件的测区混凝土换算强度平均值可根据各测区的混凝土抗压强度换算值计算。测区换算强度平均值、测区换算强度标准差应按式(3)和式(4)计算。¶

\[ m _ {f _ {\mathrm{cu}} ^ {\mathrm{c}}} = \frac {1}{n _ {1}} \sum_ {i = 1} ^ {n _ {1}} f _ {\mathrm{cu}, i} ^ {\mathrm{c}}\qquad{\color{white}(3)}s _ {f _ {\mathrm{cu}} ^ {\mathrm{c}}} = \sqrt {\frac {\sum_ {i = 1} ^ {n _ {1}} \left(f _ {\mathrm{cu} , i} ^ {\mathrm{c}}\right) ^ {2} - n _ {1} \left(m _ {f _ {\mathrm{cu}} ^ {\mathrm{c}}}\right) ^ {2}}{n _ {1} - 1}}\qquad{\color{white}(4)} \]

7.2.2 结构或构件混凝土抗压强度推定值 $f_{cu,e}$ 应按式(5)计算。¶

\[f _ {\mathrm{cu,e}} = m _ {f _ {\mathrm{cu}} ^ {\mathrm{c}}} - 1.645 s _ {f _ {\mathrm{cu}} ^ {\mathrm{c}}}\tag{5}\]

7.2.3 对按批量检测的桥梁结构或构件,当该批结构或构件混凝土抗压强度标准差出现下列情况之一时,则该批结构或构件应全部按单个构件检测:a) $m_{f_{cu}^c}\leqslant50.0\,\mathrm{MPa}, s_{f_{cu}^c}>5.50\,\mathrm{MPa}$¶

b) $m_{f_{cu}^c}>50.0\,\mathrm{MPa}, s_{f_{cu}^c}>6.50\,\mathrm{MPa}$

7.3 测区混凝土抗压强度换算值修正¶

7.3.1 当检测条件与测强曲线适用条件有较大差异或曲线未经验证时，应优先采用从结构或构件受力较小部位测区内钻取混凝土芯样或采用同条件标准试件，对测区混凝土抗压强度换算值进行修正，试件数量不应少于3个，试件抗压强度试验按 GB/T 50081 的规定执行。¶

7.3.2 测区混凝土抗压强度修正量按式(6)或式(7)计算。¶

\[ \Delta_ {\text { tot }} = \frac {1}{n _ {2}} \sum_ {i = 1} ^ {n _ {2}} f _ {\text { cor }, i} - \frac {1}{n _ {2}} \sum_ {i = 1} ^ {n _ {2}} f _ {\text { cu }, i} ^ {\mathrm{c}}\qquad{\color{white}(6)}\Delta_ {\mathrm{tot}} = \frac {1}{n _ {2}} \sum_ {i = 1} ^ {n _ {2}} f _ {\mathrm{cu}, i} - \frac {1}{n _ {2}} \sum_ {i = 1} ^ {n _ {2}} f _ {\mathrm{cu}, i} ^ {\mathrm{c}}\qquad{\color{white}(7)} \]

7.3.3 测区混凝土抗压强度换算值的修正应按式(8)计算。¶

\[f _ {\mathrm{cu}, i 1} ^ {\mathrm{c}} = f _ {\mathrm{cu}, i 0} ^ {\mathrm{c}} + \Delta_ {\mathrm{tot}}\tag{8}\]

8 检测报告¶

8.1 检测报告应信息完整、齐全,至少包括以下内容:¶

a）基本信息（工程名称、工程地址、委托单位、设计单位、监理单位、施工单位）；

b) 被测桥梁结构或构件信息(含检测部位、混凝土浇筑日期、检测原因);

c) 检测依据;

d) 检测时间；

e) 检测仪器;

f) 检测数据；

g）报告主检人、审核人和批准人签字；

h）报告日期；

i) 检测单位公章。

8.2 宜在报告中添加所检测构件简图和测区测点布置图等内容。¶

附录 A¶

(规范性附录)

高强混凝土测强曲线的建立¶

A.1 试验准备¶

根据相应桥梁结构和构件的配合比制备混凝土抗压强度等级 C50 \~ C100、边长 150mm 立方体标准试件，在试验前的准备工作按下列步骤进行：

a）试模应符合 GB/T 50081、GB 50204 的要求；

b）每一混凝土抗压强度等级的试件数最少为24个，根据需要适当备份，采用同一盘混凝土均匀装模振捣成型；

c）试件拆模后按“品”字形堆放在不受日晒雨淋处自然养护，以备在各龄期测试用；

d) 试件测试龄期应分为 3d、7d、14d、28d、60d、90d、180d、365d 等；

e）同一强度等级的混凝土，在每个测试龄期测试3个试件。

A.2 试验仪器¶

试验仪器应符合第 5 章要求。

A.3 试验步骤和数据处理¶

试验步骤和数据处理要求如下：

a）将被测试件表面上的尘土、污物等擦拭干净，以同一强度等级混凝土的3个试件作为一组，依次编号。

b) 在试件测试面上标示超声测点。取试件浇筑方向侧面为测试面，在两个相对测试面上分别标示出相对应的3个测点，见图A.1。

说明：

1——混凝土浇筑顶面；

2——回弹测点；

3——超声测点。

图 A.1 测点布置示意

c) 测量试件的超声测距。采用钢卷尺或钢板尺，在两个超声测试面的两侧边缘处对应超声波测点高度逐点测量两测试面的垂直距离 $l_{1}$ 、 $l_{2}$ 、 $l_{3}$ ，取两边缘对应垂直距离的平均值作为测点的超声测距值。

d) 测量试件的声时值。在试件两个测试面的对应测点位置涂抹耦合剂，将一对发射和接收换能器耦合在对应测点上，并始终保持两个换能器的轴线在同一直线上。逐点测读声时值 $t_1$ 、 $t_2$ 、 $t_3$ 。

e) 计算声速值。分别计算 3 个测点的声速值。取 3 个测点声速的平均值作为该试件的混凝土中声速代表值 v，按式(2)计算。

f) 测量回弹值。应先将试件超声测试面的耦合剂擦拭干净，再置于压力机上下承压板之间，使另外一对侧面朝向便于回弹测试的方向，然后加压至 $60\mathrm{kN}\sim 100\mathrm{kN}$ 持荷。分别在试件两个相对侧面上各测8点回弹值，精确到1。剔除3个较大值和3个较小值，取余下10个有效回弹值的平均值作为该试件的回弹代表值 $R$ ，计算精确到0.1。

g）抗压强度试验。回弹值测试完毕后，卸荷将回弹测试面放置在压力机承压板正中，按 GB/T 50081 的规定速度连续均匀加荷至破坏。计算抗压强度实测值 $f_{cu}$ ，精确到 0.1 MPa。

A.4 测强曲线建立¶

A.4.1 将各标准立方体试件测试所得的声速值(v)、回弹值(R)和试件抗压强度实测值 $f_{cu}$ 汇总。¶

A.4.2 回弹法宜采用式(A.1)的回归方程式计算。¶

\[f _ {\mathrm{cu}} ^ {c} = a + b R + c R ^ {2}\tag{A.1}\]

A.4.3 超声回弹综合法宜采用式(A.2)的回归方程式计算。¶

\[f _ {\mathrm{cu}} ^ {c} = a v ^ {b} R ^ {c}\tag{A.2}\]

A.4.4 测强曲线的相对标准差按式(A.3)计算,应符合表 A.1 要求。¶

\[e _ {r} = \sqrt {\frac {\sum_ {i = 1} ^ {n _ {3}} \left(\frac {f _ {\mathrm{cu} , i} ^ {c}}{f _ {\mathrm{cu} , i}} - 1\right) ^ {2}}{n _ {3}}} \times 100 \%\tag{A.3}\]

表 A.1

序号	测强曲线名称	$e_{r}$
1	超声回弹综合法专用测强曲线	$⩽ 12%$
2	超声回弹综合法地区测强曲线	$⩽ 14%$
3	回弹法专用测强曲线	$⩽ 14%$
4	回弹法地区测强曲线	$⩽ 17%$

附录 B¶

(资料性附录)¶

回弹法及超声回弹综合法高强混凝土测强曲线的建立示例¶

B.1 试验准备¶

B.1.1 按 A.1 要求, 制备混凝土抗压强度等级为 C50、C60、C70、C80, 试件尺寸边长 150mm 的立方体试件, 模拟现场施工情况采用自然养护。¶

B.1.2 试验龄期按 A.1d) 进行。¶

B.2 仪器选用¶

B.2.1 超声仪选用符合 5.2 要求的混凝土超声波检测仪。¶

B.2.2 回弹仪选用标称动能为 4.5J 的重型回弹仪：¶

a）回弹仪弹击锤脱钩时，指针滑块示值刻线应对应于仪器外壳的上刻线处，示值允许误差为 $\pm0.4mm$ ;

b) 在洛氏硬度 HRC60 ±2、质量 20.0kg 的钢钻上，回弹仪率定值为 $88 \pm 2$ 。

B.3 回弹法测强曲线拟合处理¶

B.3.1 采用最小二乘法对666组(每一组为1个试件,每一组数据包括16个回弹值、1个抗压试验强度值)数据处理,得到 $e_{r}=14\\%$ (符合表A.1)及曲线公式见式(B.1)。¶

\[f _ {\mathrm{cu}} ^ {c} = 4.5 + 0.026 R + 0.0155 R ^ {2}\tag{B.1}\]

B.3.2 根据式(B.1)的测强曲线及测试数据分布情况见图 B.1, 图中纵坐标为试件抗压强度 $f_{cu}$ ，单位为兆帕(MPa)，横坐标为试件回弹代表值 R。¶

图 B.1 回弹值与混凝土抗压强度之间的关系

B.4 超声回弹综合法测强曲线拟合处理¶

B.4.1 采用最小二乘法对666组(每一组为1个试件,每一组数据包括3个超声声速值、16个回弹值、1个抗压试验强度值)数据处理,得到曲线公式见式(B.2)。¶

\[f _ {\mathrm{cu}} ^ {\mathrm{c}} = 0.045 v ^ {0.68} R ^ {1.5}\tag{B.2}\]

B.4.2 试验时试件强度在 5.8MPa \~ 96.4MPa 之间, 龄期分为 3d、7d、14d、28d、60d、90d、180d、365d 等。曲线公式的相关系数 r=0.93，相对标准差 $e_{r}=14\\%$ 。¶

B.4.3 不同强度等级的混凝土 $f_{cu}^{c}-R-v$ 关系见图 B.2。¶

图B.2 $f_{\mathrm{cu}}^{\mathrm{c}} - R - \nu$ 的关系