摘 要: 建筑结构的现场检测，按结构、材料不同可分为混凝土和钢结构现场检测。通过对混凝土建筑结构、砌体结构及钢结构现场检测方法的总结、分析、评价，结合检测技术的现场应用，提出对结构现场检测技术的展望。
关键词: 建筑结构；检测方法；非破损检测；强度
引言
建筑结构的现场检测，按不同结构、不同材料可分为:混凝土结构现场检测和钢结构的现场检测，本文试对其现状和发展趋势进行分析和展望。
1、混凝土结构现场检测方法
混凝土结构宏观性能试验方法是“试件试验”。这类方法以试件破坏时的实测值，作为判断混凝土性能的依据较为直观，称为破损性实验，由于试件中的混凝土与结构中的混凝土质量、受力状况及各种条件不可能完全一致，而且对于建筑结构的现场检测也不太适用。
20 世纪30 年代混凝土非破损检测方法发展起来了，如回弹法、超声脉冲法等在不破损混凝土的条件下进行现场检测。
1. 1 回弹法
回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面，由仪器重锤回弹能量的变化，反映混凝土的弹性和塑性性质，测量混凝土的表面硬度推算抗压强度，是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法，我国已编制了规范。
回弹法的主要优点是:仪器构造简单，方法易于掌握，检测效率高，费用低廉，影响因素较少，但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度的影响，石子种类对其也有影响，要对回弹值进行不同的修正，对存在有质量疑问区域的混凝土，需用其它方法进行进一步检测。
1. 2 超声脉冲法
用超声脉冲法检测混凝土强度是测试超声波在混凝土中的传播参数，找出混凝土抗压强度与这些参数的关系，确定其抗压强度。
混凝土是各向异性的多相复合材料，内部存在广泛分布的砂浆与骨料的界面和各种缺陷，使超声波在混凝土中的传播要比在均匀介质中复杂得多，产生反射、折射和散射现象，并出现较大衰减，因此超声脉冲法检测混凝土强度虽然能够检测出混凝土内部存在的问题，但是对测试仪器、换能器与混凝土的强度和超声传播声速间的定量关系受到混凝土的原材料性质及配合比的影响；测试试件的温度和含水率的影响等，只有综合考虑各种因素和条件，建立高拟合度的专门曲线，使用时才能得到比较满意的精度。
1. 3 超声回弹综合法
超声回弹综合法是建立在超声传播和回弹值与混凝土抗压强度之间相互关系上，以声速和回弹值来综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。
超声回弹综合法在一定程度上克服了以单一指标评定混凝土强度的不足，它把石子和测试面的影响，从检测结果中加以修正，对于多指标综合，能较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用，提高了测试精度。
1. 4 钻芯法
钻芯法与前3 种方法不同。它用专用取芯机从被检测的结构或构件上直接钻取圆柱型的混凝土芯样，并根据芯样的抗压试验强度，推定混凝土的抗压强度，是一种较为直观可靠的检测混凝土强度的方法，由于需要从结构上取样，对原结构有局部损伤，所以是一种现场检测的半破损试验方法。
钻芯法为许多国家所采用，俄罗斯、美国、英国、日本、法国等都制定了各自的标准，国际标准化组织也提出了相应国际标准草案（ ISO/ DIS7034） 。
1. 5 拔出法
拔出法试验也是一种半破损检测方法，它是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内，或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓，然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力，由被拔出时的锥台型混凝土块的投影面积确定混凝土的拔出强度，并由此推算出混凝土的抗压强度。
拔出法在美国、加拿大、丹麦等国家已广泛得到应用，国际标准化组织（ ISO） 曾提出关于测定硬化混凝土拔出强度的国际标准草案（ ISO/ DIS8046） 。
1. 6 超声脉冲法
超声脉冲法是检测混凝土内部缺陷和操作应用最广泛的方法，当结构混凝土中存在缺陷或损伤时，超声脉冲通过缺陷时会产生绕射，传播的声速要比相同种类材质无缺陷混凝土的传播声速要小，声时偏长；缺陷界面上产生反射，因而能量显著衰减，波幅和频率明显降低，接收信号的波形平缓，甚至发生畸变，因此可判别混凝土的缺陷与损伤，这在工程验收、事故处理和已建建筑物可靠性鉴定工作中，可为结构补强和维修，提供可靠的判别依据。
需要特别注意的是，有波形显示的超声检测仪方可用于探伤，而无波形显示的数字式声速仪，只能提供声时和声速作为唯一的判别依据，容易造成误判。
1. 7 混凝土结构中钢筋位置和钢筋锈蚀检测
1. 7. 1 钢筋位置的检测
对已建混凝土结构作可靠性诊断和对新建混凝土结构施工质量鉴定时，要求确定钢筋位置、钢筋情况，当采用钻芯法检测混凝土强度时，为所取部位避开钢筋，也常作钢筋位置检测。
常用的电磁感应法检测，比较适用于配筋稀疏和混凝土保护层不太厚的情况，当钢筋位置在同一平面或在不同平面内距离较大时，测得的结果比较满意。
1. 7. 2 钢筋锈蚀的检测
混凝土若质量差、工作环境恶劣或其它原因使结构产生各种裂缝，就会造成钢筋的锈蚀。而钢筋锈蚀则导致混凝土保护层胀裂、剥落，钢筋有效面积削弱等，直接影响结构的承载能力和使用寿命，而对已建结构进行结构鉴定和可靠度诊断时，必须对钢筋锈蚀进行检测。
用半电池法测量钢筋表面与探头之间的电位差，以判断钢筋锈蚀的可能性及锈蚀程度。
2、砌体结构的现场检测方法
砌体结构主要指砖砌体，砌体强度是由砖块和砂浆强度或施工时制做的砌体试块强度来决定的，传统的检测方法是直接从砌体结构上截取试样，进行抗压强度试验而砌体结构的特点导致取样存在较大难度，取样时的扰动又会对试样产生较大损伤，从而影响试验结果。因此，砌体结构的现场原位非破损或半破损试验方法理所当然地受到重视，并广泛开展研究和工程实际应用。
2. 1 砌体强度的间接测定法
砌体强度与砂浆和砖块强度有直接关系。由砂浆和砖块强度等级可确定砌体的抗压强度，间接测定法就是使用专门的仪器和专门的测试方法，测量砂浆和砖块的某一项强度指标或与材料强度有关的某一项物理参数，并由此间接测定砌体强度。
（1） 冲击法。依据物体破碎时所消耗的功与破碎过程中新产生表面积成正比的基本原理、由事先建立的单位功表面积增量和抗压强度之间的经验公式，求得砂浆或砖块试样的强度。
（2） 回弹法。检测砖块和砂浆强度的基本原理与混凝土强度检测的回弹法相同，只是采用专门的砂浆回弹仪，因为砖的表面硬度与强度有良好的相关性，所以，此法精度高，且简单、适用。
（3） 推出法。推出法又称顶推法、剪法，具体称单砖单剪法。即把一单砖的顶面、两侧面砂浆清除，只留底面，用特制的小千斤顶将其“顶出”，在极限状态时，测得砖与砂浆的粘接抗剪强度，并根据抗剪强度与抗压强度的关系，推出抗压强度。
此外尚有筒压法、点荷法等通过测定砂浆的强度来测定砌体强度的方法，都已进行了大量的研究，取得了一定成果。
2. 2 砌体强度直接测定法
（1） 抽样检测法。主要包括切割法与取芯法，切割法切割的试件宠大，搬运过程中扰动大，造成试验结果的离散性大，耗费大量的人力、财力，只限于庞大砌体工程质量事故处理及对其它方法的校准。取芯法是对芯样作抗压和抗剪试验，对砌体扰动也很大，其试验结果不太一致。
（2） 原位检测法。主要包括扁顶法、原位轴压法和原位剪切法。扁顶法是采用扁式液压测力器装入开挖的砌体灰缝中进行砌体强度的原位检测方法，它较好地克服了取样法的不足，但设备复杂，允许的极限应变较小，测定砌体的极限强度受到限制。原位轴压法是对扁顶法的改进，其原理与其一致，测定砌体的极限抗压强度，推算其标准抗压强度，缺点是设备较沉重，使用不便，原位剪切法是在墙体上直接测试砌体通缝的抗剪强度，由于对测试部位有限制，使其应用有一定的局限性。
（3） 动测综合法。动测综合法是振动反演理论在工程上的应用。在脉动、起振机共振、自由释放或冲击等激振方式的作用下，通过测量砌体结构的频率和振型等参数，根据系统识别理论得到层间刚度，推算出各层砌体轴心抗压强度，此法从房屋整体出发，不仅能得到砌体的强度，鉴定房屋的质量，便于对房屋进行安全性评定，随着检测仪器技术的改进，算法的优选，结果的精度不断提高，很有发展前途。
（4） 微观结构法。声、波、射线等在材料中传播时，会因材料的微观结构的判别而不同，由此可推断出材料的强度。我国在砌体房屋检测的方法有应力波法和超声波法。应力波法测低强和高强砂浆砌体时，精度不高，超声波法由于影响因素较多，测试结果不理想，有待进一步提高。
3、钢结构的现场检测方法
在我国的建筑结构形式中，钢结构也是一种重要的结构形式，对已建钢结构鉴定时，检查钢结构材质，了解结构钢材的力学性能，最理想的方法就是在结构上截取试样，由拉伸试验确定其强度，但会损伤结构，影响它的正常工作，因此，常用的方法有表面硬度法、超声法等。
3. 1 表面硬度法
表面硬度法由布氏硬度仪测定，由硬度计端部的钢珠受压时在钢材表面和硬度标准试样上的凹痕直径，测得钢材的强度，换算得到钢材的强度、屈服强度。此法在检测中，由于仪器简单、使用方便、基本无损害而得到广泛的应用。
3. 2 超声法检测钢材和焊缝缺陷
超声法检测钢材，多采用脉冲反射法。超声波脉冲发射进入被测材料传播，无缺陷时，不出现缺陷反射波，反之产生部分反射，由于钢材密度比混凝土大得多，为了能检测到较小的缺陷，要求选用较高的超声频率，此法比磁粉探伤、射线探伤更有利于现场检测。
4 、结构现场检测技术展望
结构现场检测技术对工程质量事故的检测、处理方面，具有重大的应用价值，从国内外的发展状况来看，该项技术涉及到多个学科的应用技术，应进一步研究、完善，应从以下几个方面来努力、创新。
（1） 新参数、新性能指标的测试。随着材料科学的发展，许多新材料被工程所应用，建筑结构设计的不断改进，一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性，需要不断研究这些参数指标的测试方法，为工程实践服务，是当前测试技术发展的趋势。
（2） 新思想的引入、对数学模型的创新和改善。在建筑结构检测方法的研究中，引入新思想，不仅要考虑宏观力学，还要考虑微观力学，深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有一定的局限性、在新的数学模型建立时，应更加注意其边界条件，扩大使用范围，提高拟合程度。
（3） 测量仪器的改进。随着计算机的普及与发展，改进测量仪器成为必然，测量仪小型化、智能化，使测试精度不断提高，以保证现场检测的需要。
（4） 操作方法的改进。结构检测仪器的操作方法要日趋简单化，使其更适合于大面积建筑工程质量的检测。
建议按《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03，第3.2 钻芯确定混凝土强度推定值有关规定换算。
声回弹综合法检测混凝土强度技术应用
摘 要：随着建筑市场管理日趋完善，建筑工程施工质量验收统一标准中的十六字指导思想“验评分离，强化验收，完善手段，过程控制”在工程中的具体应用得以实现，“完善手段”这一指导思想在工程质量验收中也就显示出越来越重要的地位；用科学的检测数据来判断，避免减少人为因素的干扰和主观评价的影响，同时监理规范的“平行检查”中增加检测手段控制，这些都为工程质量验收结构完整和使用功能的完善提供保证。
关键字：超声回弹,混凝土,强度,技术应用
上世纪六十年代罗马尼亚的建筑及建筑经济科学研究院，率先提出采用超声回弹综合法对混凝土强度进行检测起，我国从1976年也开始对此方法进行了全面及大量的检测，并于1988年制订了中国工程建设标准化协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS 02：88）。2005年由中国建筑科学研究院会同有关单位再次对《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》进行了修订，并于2005年12月1日执行《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS 02：2005。简称《综合法》。为了执行《综合法》，国家规范在《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107—87）中规定：“当时混凝土试件强度的代表性有怀疑时，可采用从结构或构件中钻取试件的方法或采用非破损检验方法，按有关标准的规定对结构或构件中混凝土的强度进行推定”。《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2002）中也有规定，“当混凝土试件强度评定不合格时，可采用非破损或局部破损的检验测方法，按国家现行有关标准的规定对结构构件中的混凝土强度进行推定，并作为处理的依据”。
1. 《综合法》的定义及优点
超声回弹检测混凝土强度技术简称“综合法”，是混凝土强度的无损检测中的非破损方法之一。所谓综合法就是采用两种或两种以上的无损检测方法（超声波脉冲速度—回弹值），获取多种物理参量，并建立强度与多项物理参量的综合相关关系，以便从不同角度综合评价混凝土的强度。由于综合法采用多项物理参数，能较全面地反映构成混凝土强度的各种因素，并且还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素，因而它比单一物理量的无损检测方法（回弹法、超声法）具有更高的准确性和可靠性。单一的回弹法和超声法，同一影响因素对不同方法影响程度不同，有的甚至完全相反。例如:当混凝土的强度等级相同，生产工艺和配合比基本相同的混凝土标养试件在用单一的回弹法和超声法进行强度检测时发现，混凝土龄期和混凝土湿度，对回弹法来讲，随着混凝土龄期的增长，混凝土表面硬化，加上混凝土表面结硬，使回弹值偏高，对潮湿混凝土表面硬度降低，回弹值显著偏低。对超声法来讲，情况却相反，随着龄期增长，混凝土内部逐渐趋于干燥，传播速度偏低，对潮湿混凝土传播速度要比干燥混凝土要快。如果将两种单一方法结合后，混凝土龄期和湿度的影响可以相互抵消而不加考虑了。这样，综合法正是利用了两种对构件损伤最小，一个利用构件内部的物理指标，一个从表面硬度着手，起到由表至内多侧面综合反应混凝土抗压强度，正因为是多侧面反应混凝土强度指标，故有较好的相关性，另外，综合法和半破损法的钻芯法相比也有一定的优点，钻芯法由于要造成结构或构件局部结构破坏，不宜在一结构中大面积使用。这样“超声波脉冲速度—回弹值”综合法成了混凝土强度无损检测技术的一个重要发展方法。
某工程实例：存在问题检测结果（综合法的比较）
试件
编号
测定强度fcu(MPa)误差（er）%试件综合法超声法回弹法综合法超声法回弹法2. 《综合法》的工程应用 （1）监理工程实践中，常常由于施工控制不严或施工过程中某种意外事故可能影响混凝土的质量，以及发现预留试块的取样、制作、养护、抗压试验等不符合有关技术规程或标准所规定的条款，怀疑预留的试块强度不能代表结构混凝土的实际强度，如：预留试块的丢失、同条件养护和标养不真实，都应优先采用综合法。
（2）当需要了解混凝土在施工期间的强度增长情况，以便满足结构或构件的拆模、出养护池、出厂、吊装、预应力筋张拉或放张，以及施工期间负荷对混凝土强度的要求时。如：冬期施工等，都应优先采用综合法。
（3）对已建成结构需要进行维修、加层、拆除等决策时，或受灾害性因素影响时，可优先采用综合法对原有混凝土强度进行强度推定，以便提供改建、加固设计时的基本强度参数和其他设计依据。
（4）另外，国际上对建筑物结构的检测已扩大到设计基准期内的检测，对混凝土强度部分都应优先采用综合法。
3.建立适合自己的测强曲线
用混凝土试块的抗压强度与无损检测的参数之间建立起来的关系曲线，称为测强曲线。超声回弹综合法测强曲线，是以混凝土试块的抗压强度与超声声速值、回弹值，选择响应的数学来拟合它们之间的相关关系。建立适合自己的测强曲线，采用本地区（或以某一工程为对象）具有代表性的混凝土原材料、成型养护工艺和龄期为基本条件，制作一定数量的试块，进行非破损测试后，再进行破损试验建立的测强曲线。这样建立起来的测强曲线其
现场适应性和强度测试精度均优于统一的测强曲线。另外，在各地区纷纷建立自己的测强曲线时候，保定市也建立起了自己的测强曲线。
4. 《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS 02：2005新增部分工程应用
（1）综合法使用的回弹仪和超声波检测仪，必须具有产品合格证及检定证。对于混凝土超声波检测仪，符合《混凝土超声波检测仪》JG/T5004检定要求的模拟式和数字式超声波检测仪，均可用于综合法测试。回弹仪检定有效期为半年，混凝土超声波检测仪有效期为一年。
（2）综合法新增加了超声波平测、角测等内容：
角测法：当混凝土被测部位只能提供两个相邻表面时，虽然无法进行对测，但可以采用丁角方法检测。即将一对F、S换能器分别耦合于被测构件的两个相邻表面进行逐点测试，两个换能器的轴线形成90°夹角。例如：检测旁边存在墙体、管道等障碍物的混凝土柱子。
平测法。当混凝土被测部位只能提供一个测试表面时，可采用平测法检测。将一对F、S换能器置于被测结构同一表面，以一定测试距离进行逐点检测。比如：检测路面、飞机跑道、隧道壁等结构。另外，超声测试宜优先采用对测或角测，当被测构件不具备对测或角测条件时，可采用单面平测法。平测时两个换能器连线与附近钢筋线保持40°～50°夹角，以减少钢筋的影响，超声测距宜在350mm～450mm。因为综合法强度换算表中超声波声速是以对测的纵波声速回归计算的，如单面平测大部分接受到的是表面波，不能直接查读强度换算表，需要进行修正后使用强度换算表。
（3）在测强曲线的修订中延长测强曲线龄期、增加强度范围、增加高强混凝土和泵送混凝土内容等。规程6.0.1第6点龄期7～2000d（原7～730d,如超过此龄期时，可钻取混凝土芯样进行修改）；第7点混凝土强度：10～70MPa（原C10～C50），从而使混凝土受检时间、范围得到更广泛的应用
钻芯法检测混凝土强度，是近年来国外推行较广的一种半破损检测结构中混凝土强度的有效方法。适用情况a．对试块抗压强度的测试结果有怀疑时。b．因材料、施工或养护不良而发生混凝土质量问题时。c．混凝土遭受冻害、火灾、化学侵蚀或其他损害时。d．需检测经多年使用的建筑结构或构筑物中混凝土强度时。
