金属物理力学性能试验方法.

混凝土用热轧钢筋拉伸、冷弯试验

一、钢筋拉伸试验

1. 混凝土用热轧光圆钢筋及带肋钢筋牌号及公称直径、横截面面积

（1）钢筋的牌号及其含义

类别牌号牌号构成英文字母含义

热轧光圆钢筋HPB235由HPB+屈服强度

特征值构成

HPB—热轧光圆钢筋的英文（Hot rolled

Plain Bars）缩写。

HPB300

普通热轧带肋钢筋HRB335

由HRB+屈服强度

特征值构成

HRB—热轧带肋钢筋的英文（Hot rolled

Ribbed Bars）缩写。

HRB400

HRB500

细晶粒热轧带肋钢

筋HRBF335

由HRBF+屈服强

度特征值构成

HRBF—热轧带肋钢筋的英文缩写后加“细的

英文”（Fine）首位字母。

HRBF400

HRBF500

（2）钢筋的公称直径、横截面面积

类别公称直径/mm公称横截面面积

/mm2公称直径/mm公称横截面面积

/mm2

热轧光圆钢筋5.523.7614153.9

6.533.1816201.1 850.2718254.5 1078.5420314.2 12113.1

热轧带肋钢筋

6 28.2

7 22 380.1

8 50.27 25 490.

9 10 78.54 28 615.8 12 113.1 32 804.2 14 153.9 36 1018 16 201.1 40 1257 18 254.5 50 1964 20 314.2

注：理论重量按密度为7.85 g/cm3计算。

2. 组批规则和取样方法

（1）组批规则

钢筋应按批进行检查和验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成。

每批重量通常不大于60t。超过60 t的部分，每增加40t（或不足40 t的余数），增加一个拉伸试验试样和一个弯曲试验试样。

允许由同一牌号、同一冶炼方法、同一浇注方法的不同炉罐号组成混合批。各炉罐号含碳量之差不大于0.02%，含锰量之差不大于0.15%。混合批的重量不大于60t 。

（2）取样方法

每批钢筋的检验项目，取样方法和试验方法应符合下表的规定：

钢筋种类

每组试件数量

拉伸试验

弯曲试验 热轧带肋钢筋 2根 2根 热轧光圆钢筋

2根

2根

取样方法为任选两根钢筋切取。 （3）试件要求

拉伸试件的长度L ，分别按下式计算后截取： 拉伸试件：1022h h L L ++=；

式中：L 、w L ——分别为拉伸试件和冷弯试件的长度（mm ）；

L 0——拉伸试件的标距（mm ）；

h 、h 1——分别为夹具长度和预留长度（mm ），h1＝（0.5～1）a ； a ——钢筋的公称直径（mm ）。

对于光圆钢筋一般要求夹具之间的最小自由长度不小于350mm ；

对于带肋钢筋，夹具之间的最小自由长度一般要求：25≤d 时，不小于350mm ；3225≤

2.主要仪器设备

（1）万能材料试验机：示值误差不大于1％。量程的选择：试验时达到最大荷载时，指针最好在第三象限（180°～270°）内，或者数显破坏荷载在量程的50％～75％之间。

（2）钢筋打点机或划线机、游标卡尺（精度为0.1mm ）等。 3.试样制备

拉伸试验用钢筋试件不得进行车削加工，可以用两个或一系列等分小冲点或细划线标出试件原始标距，测量标距长度L 0，精确至0.1mm ，见图-1。根据钢筋的公称直径选取公称横截面积（mm 2）。

图-1 钢筋拉伸试验试件

a －试样原始直径；L 0－标距长度；h 1－取（0.5～1）a ；h －夹具长度

4.试验步骤

①将试件上端固定在试验机上夹具内，调整试验机零点，装好描绘器、纸、笔等，再用下夹具固定试件下端。

②开动试验机进行拉伸。拉伸速度为：屈服前应力增加速度为10MPa/s ；屈服后试验机活动夹头在荷载下移动速度不大于0.5L c /min ，直至试件拉断。

③拉伸过程中，测力度盘指针停止转动时的恒定荷载，或第一次回转时的最小荷载，即为屈服荷载F s （N ）。向试件继续加荷直至试件拉断，读出最大荷载F b （N ）。

④测量试件拉断后的标距长度L 1。将已拉断的试件两端在断裂处对齐，尽量使其轴线位于同一条直线上。

如拉断处距离邻近标距端点大于L 0/3时，可用游标卡尺直接量出L 1。如拉断处距离邻近标距端点小于或等于L 0/3时，可按下述移位法确定L 1：在长段上自断点起，取等于短段格数得B 点，再取等于长段所余格数（偶数如图-2a ）之半得C 点；或者取所余格数（奇数如图-2b ）减1与加1之半得C 与C 1点。则移位后的L 1分别为AB +2BC 或AB +BC +BC 1。

BC AB L 21+= 11BC BC AB L ++=

图-2 用移位法计算标距

如果直接测量所求得的伸长率能达到技术条件要求的规定值，则可不采用移位法。 5.结果评定

①钢筋的屈服点s σ和抗拉强度b σ按下式计算：

A F s s ＝

σ A F

b

b ＝σ

式中：s σ、b σ——分别为钢筋的屈服点和抗拉强度（MPa ）；

s F 、b F ——分别为钢筋的屈服荷载和最大荷载（N ）；

A ——试件的公称横截面积（mm 2）。

当s σ、b σ大于1000MPa 时，应计算至10MPa ，按“四舍六入五单双法”修约；为200～1000MPa

时，计算至5MPa ，按“二五进位法”修约；小于200MPa 时，计算至1MPa ，小数点数字按“四舍六入五单双法”处理。

②钢筋的伸长率5δ或10δ按下式计算：

%1000

1105

?-L L L ）＝（或δδ

式中：5δ、10δ——分别为a L 50=或a L 100=时的伸长率（精确至1%）；

L 0——原标距长度5a 或10a （mm ）；

L 1——试件拉断后直接量出或按移位法的标距长度（mm ，精确至0.1mm ）。 如试件在标距端点上或标距外断裂，则试验结果无效，应重做试验。

附：GB1499.1-2008及GB1499.2-2007规定，允许用下述方法测量钢筋在最大力下总伸长率。方法如下： 1

在试样自由长度范围内，均匀划分为10mm 或5mm 的等间距标记，标记的划分和测量应符合GB/T 228

2

按GB/T228

3

选择Y 和V 两个标记，这两个标记之间的距离在拉伸试验之前至少应为100mm 。两个标记都应 当位于夹具离断裂点最远的一侧。两个标记离开夹具的距离都应不小于20mm 或钢筋公称直径d(取二者之较大者)；两个标记与断裂点之间的距离应不小于50mm 或2d(取二者之较大者)。见图A1

图 A1

在最大力作用下试样总伸长率A

gt (%)可按式A1

A gt =???

?

??+-E R L

L L m 0×100 式中：

L ——图A1所示断裂后的距离，单位为毫米（mm

L 0——试验前同样标记间的距离，单位为毫米（mm ）； R m ——抗拉强度，单位为兆帕（MPa

E——弹性模量，其值可取为2×105，单位为兆帕（MPa）。

二、冷弯试验

冷弯是桥梁钢材的重要工艺性能，用以检验钢材在常温下承受规定弯曲程度的弯曲变形能力，并显示其缺陷。

工程中经常需对钢材进行冷弯加工，冷弯试验就是模拟钢材弯曲加工而确定的。通过冷弯试验不仅能检验钢材适应冷加工的能力和显示钢材内部缺陷（如起层，非金属夹渣等）状况，而且由于冷弯时试件中部受弯部位受到冲头挤压以及弯曲和剪切的复杂作用，因此也是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力的一项指标。所以，冷弯试验对钢材质量是一种较严格的检验。

1.试样

试样的长度应根据试样厚度和所使用的试验设备确定。当采用支辊式弯曲装置时，可以按照下式确定：

a

5.0mm

=π

+

L+

d

(

(

)

)

140

式中：π——圆周率，其值取3.14；

d——弯曲压头或弯心直径；

a——试验直径。

2.试验原理及试验设备

钢筋冷弯试验是以钢筋试样经受弯曲塑性变形，不改变加力方向，直至达到规定的弯曲角度。然后卸除试验力，检查试样承受变形性能。通常检查试样弯曲部分的外面、里面和侧面，若弯曲处无裂纹、起层或断裂现象，即可认为冷弯性能合格。

冷弯试验可在压力机或万能试验机上进行。压力机或万能试验机上应配备弯曲装置。常用弯曲装置有支辊式、V形模具式、虎钳式、翻板式等四种。上述四种弯曲装置的弯曲压头（或弯心）应具有足够的硬度，支辊式的支辊和翻板式的滑块也应具有足够的硬度。

3.试验步骤

a）冷弯试件和支座b）弯曲180°c）弯曲90°

图-3 钢筋冷弯试验装置示意图

以采用支辊式弯曲装置为例介绍试验步骤与要求。

（1）试样放置于两个支点上，将一定直径的弯心在试样两个支点中间施加压力，使试样弯曲到规定的角度，或出现裂纹、裂缝、断裂为止。

（2）试样在两个支点上按一定弯心直径弯曲至两臂平行时，可一次完成试验，也可先按（1）弯曲至90°，然后放置在试验机平板之间继续施加压力，压至试样两臂平行。 （3）试验时应在平稳压力作用下，缓慢施加试验力。

（4）弯心直径必须符合相关产品标准中的规定，弯心宽度必须大于试样的宽度或直径，两支辊间距离为（d+3a ）±0.5a mm ，并且在试验过程中不允许有变化。

（5）试验应在10～35℃下进行，在控制条件下，试验在23±2℃下进行。 （6）卸除试验力以后，按有关规定进行检查并进行结果评定。

4．冷弯角度和弯心直径

品种 强度等级 公称直径（mm ）

=d 弯心直径 =a 钢筋直径

光圆钢筋

HPB235 8～22 180o a d = 螺 纹 钢 筋

HRB335 8～25 180o a d 3= 28～50 180o a d 4= HRB400 8～25 180o a d 4= 28～40 180o a d 5= HRB500

10～25 180o a d 6= 28～32

180o a d 7=

钢筋焊接接头拉伸、弯曲试验

一、名次解释：

1.钢筋闪光对焊

将两钢筋安放成对接形式，利用电阻热使接触点金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。

2.钢筋电弧焊

以焊条作为一极，钢筋为另一极，利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。

3.热影响区

焊接或热切割过程中，钢筋母材因受热的影响（但未熔化），使金属组织和力学性能发生变化的区域。

4.延性断裂

伴随明显塑性变形而形成延性断口（断裂面与拉应力垂直或倾斜，其上具有细小的凹凸，呈纤维状）的断裂。

5.脆性断裂

几乎不伴随塑性变形而形成脆性断口（断裂面通常与拉应力垂直，宏观上由具有光泽的亮面组成）的断裂。

二、焊接外观质量检验

焊接接头外观检查时，首先应由焊工对所焊接头或制品进行自检；然后由施工单位专业质量检查员检验；监理（建设）单位进行验收记录。

纵向受力钢筋焊接接头外观检查时，每一检验批中应随机抽取10%的焊接接头。

检查结果，当外观质量各小项不合格数均小于或等于抽检数的10%，则该批焊接接头外观质量评为合格。

当某一小项不合格数超过抽检数的10%时，应对该批焊接接头该小项逐个进行复检，并剔出不合格接头；对外观检查不合格接头采取修整或焊补措施后，可提交二次验收。

（一）钢筋闪光对焊接头

闪光对焊接头的质量检验，应分批进行外观检查和力学性能检验，并应按下列规定作为一个检验批；

1．在同一台班内，由同一焊工完成的300个同牌号、同直径钢筋焊接接头应作为一批。当同一台班内焊接的接头数量较少，可在一周之内累计计算；累计仍不足300个接头时，应按一批计算；

2．力学性能检验时，应从每批接头中随机切取6个接头，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验；

3．封闭环式箍筋闪光对焊接头，以600个同牌号。同规格的接头作为一批，只做拉伸试验。

闪光对焊接头外观检查结果，应符合下列要求：

1．接头处不得有横向裂纹；

2．与电极接触处的钢筋表面不得有明显烧伤；

3．接头处的弯折角不得大于3°；

4．接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm。

当模拟试件试验结果不符合要求时，应进行复验。复验应从现场焊接接头中切取，其数量和要求与初始试验相同。

（二）钢筋电弧焊接头

电弧焊接头的质量检验，应分批进行外观检查和力学性能检验，并应按下列规定作为一个检验批：1．在现浇混凝土结构中，应以300个同牌号钢筋、同型式接头作为一批；每批随机切取3个接头，做拉伸试验。

2．在装配式结构中，可按生产条件制作模拟试件，每批3个，做拉伸试验。

3．钢筋与钢板电弧搭接焊接头可只进行外观检查。

注：在同一批中若有几种不同直径的钢筋焊接接头，应在最大直径钢筋接头中切取3 个试件。

电弧焊接头外观检查结果，应符合下列要求：

1．焊缝表面应平整，不得有凹陷或焊瘤；

2．焊接接头区域不得有肉眼可见的裂纹；

3．咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值及接头尺寸的允许偏差，应符合下表的规定；

钢筋电弧焊接头尺寸偏差及缺陷允许值

名称单

位

接头型式

帮条焊搭接焊

坡口焊及熔槽

帮条焊

帮条沿接头中心线的纵向偏移mm 0.3d

接头处的弯折O 3 3 3 接头处钢筋轴线的偏移mm 0.1d 0.1d 0.1d

焊缝厚度mm +0.05d

+0.05d

焊缝宽度mm +0.1d

+0.1d

焊缝长度mm -0.3d -0.3d

横向咬边深度mm 0.5 0.5 -0.5

焊缝气孔及夹渣的数量和大

小在长2d的焊缝

表面上

个

mm2

2

6

2

6

在全部焊缝上

个

mm2

2

6

4．坡口焊、熔槽帮条焊和窄间隙焊接头的焊缝余高不得大于3mm。

当模拟试件试验结果不符合要求时，应进行复验。复验应从现场焊接接头中切取，其数量和要求与初始试验时相同。

三、力学性能试验

钢筋闪光对焊接头通常进行拉伸试验和弯曲试验。应从每批成品中切取6个试件，3个进行拉伸试验，3个进行弯曲试验。

钢筋电弧焊接头通常只做拉伸试验。

试验应在10～35℃室温下进行。

1．拉伸试验：

用静拉伸力对试样轴向拉伸时应连续而平稳，加载速率宜为10～30MPa/s；

将试样拉至断裂(或出现缩颈) 可从测力盘上读取最大力，或从拉伸曲线图上确定试验过程中的最大力；

试验中，当试验设备发生故障或操作不当而影响试验数据时，试验结果应视为无效；

当在试样断口上发现气孔、夹渣、未焊透、烧伤等焊接缺陷时，应在试验记录中注明；

抗拉强度应按下式计算:

钢筋闪光对焊接头、电弧焊接头拉伸试验结果均应符合下列要求：

（1）3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该牌号钢筋规定的抗拉强度；HRB400钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于570N/mm2；

（2）至少应有2个试件断于焊缝之外，并应呈延性断裂。当达到上述2顶要求时，应评定该批接头为抗拉强度合格。

当试验结果有2个试件抗拉强度小于钢筋规定的抗拉强度；或3个试件均在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，则一次判定该批接头为不合格品。

当试验结果有1个试件的抗拉强度小于规定值，或2个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂，其抗拉强度均小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，应进行复验。

复验时，应再切取6个试作。复验结果，当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值，或有3个试件断于焊缝或热影响区呈脆性断裂，其抗拉强度小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，应判定该批接头为不合格品。

注：当接头试件虽断于焊缝或热影响区，呈脆性断裂，但其抗拉强度大于或等于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时，可按断于焊缝或热影响区之外，称延性断裂同等对待。

2．弯曲试验

钢筋闪光对焊接头弯曲试验应符合下列规定：

（1）试样的长度宜为两支辊内侧距离另加150mm ；

（2）应将试样受压面的金属毛刺和镦粗变形部分去除至与母材外表齐平；

（3）弯曲试验可在压力机或万能试验机上进行；

（4）进行弯曲试验时试样应放在两支点上，并应使焊缝中心与压头中心线一致；

（5）应缓慢地对试样施加弯曲力直至达到规定的弯曲角度或出现裂纹、破断为止；

（6）压头弯心直径和弯曲角度应按下表的规定确定。

钢筋闪光对焊接头弯曲试验指标

钢筋牌号弯心直径弯曲角(°)

HPB235 2d 90

HRB335 4d 90

HRB400 5d 90

HRB500 7d 90 注：1、d 为钢筋直径(mm)；

2、直径大于25mm的钢筋焊接接头，弯心直径应增加1倍钢筋直径。

当试验结果，弯至90°，有2个或3个试件外侧（含焊缝和热影响区）未发生破裂，应评定该批接头弯曲试验合格。

当3个试件均发生破裂，则一次判定该批接头为不合格品。

当有2个试件试佯发生破裂，应进行复验。

复验时，应再切取6个试伴。复验结果，当有3个试件发生破裂财，应判定该接头为不合格品。

注：当试件外侧横向裂纹宽度达到0.5mm时，应认定已经破裂。

泥浆性能指标试验

一、泥浆比重试验：

1．试验仪器：泥浆比重计

2．试验方法：将要测定的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，再置于支架上，移动游码，使杠杆水平，读出游码左侧的刻度即为泥浆的相对密度。

图-1为国内常用NB-1型泥浆比重计：

图-1 NB-1型泥浆比重计

NB-1型泥浆比重计是一个不等臂的天平，它的杠杆刀口搁在可固定安装在工作台的座子上，杠杆左侧为盛泥浆的杯，容积固定不变，杠杆右侧为有刻度的游码装置，移动游码可在标尺上直接读出泥浆重量。杠杆的平衡可由杠杆顶部的水平泡指标。

二、泥浆粘度试验：

1．试验仪器：标准漏斗粘度计

2．试验方法：用两端开口杯分别量取200mL和500mL的泥浆，用筛网滤去大的砂粒，再将泥浆倒入漏斗，使泥浆从漏斗流出，流满500mL量杯所需的时间即为泥浆的粘度。（校正方法：漏斗中加满700mL的清水，流出500mL的时间应为15s，如偏差超过±1s，则测定的结果应进行修正）图-2为国内常用1006型泥浆粘度计。

图-2 1006型泥浆粘度计图-3 图-3 NA-1型泥浆含砂量计

三、泥浆的含砂率试验：

1．试验仪器：含砂率计

2．操作程序：

把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处，加清水至标有“水”的刻线处，堵死管口并摇振。

倾倒该混合物于滤筒中，丢以通过滤筛的液体，再加清水于测管中，摇振后再倒入滤筒中。反复之，直至测管内清洁为止。

用清水冲洗筛网上所得的砂子，剔除残留泥浆。

把漏斗套进滤筒，然后慢慢翻转过来，并把漏斗插入测管内。用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。

待砂子沉淀后，读出砂子的百分含量。

将仪器清洗并擦干，收入箱内。

图-3为NA-1型泥浆含砂量计。

四、泥浆胶体率试验：

1．试验仪器：带刻度量杯

2．试验方法：泥浆的胶体率是泥浆中粘土水化分散程度及其悬浮状态稳定性的简易且有效的衡量。将100mL泥浆倒入有刻度的量筒中，静置24h，观察泥浆析出水分的情况。如上部析水5mL，则表明泥浆胶体率为95%。一般要求泥浆的胶体率在96%以上。

五、泥浆失水率和泥皮厚度试验：

可采用教材推荐滤纸试验方法。此外也可采用专门试验仪器测定，如NS-1型气压泥浆式失水量测定器（图-4）适用于现场或实验室测量泥浆失水量，一定体积的泥浆在规定空气压力下流出的滤液量即为失水量。

图-4 NS-1型气压泥浆式失水量测定器图-5 ZNS型泥浆失水量测定仪ZNS型泥浆失水量测定仪(图-5)

该仪器使用于测量钻孔泥浆（在定压力作用下，以一定过滤面积条件下和在一定时间内）的静失水量，同时也可测量钻井泥浆失水后所形成的泥饼厚度。

六、泥浆酸碱度试验：

采用PH试纸测定。

低应变反射波法检测桩基础完整性试验

一、试验仪器：

桩基低应变测试系统：反射波法检测系统由传感器、激振锤、一体化检测仪和打印机等组成，其中

一体化检测仪由信号采集及处理仪和相应的分析软件等组成。

二、试验目的：

检测桩身的完整性，推断缺陷的类型，对桩长进行校核，对桩身混凝土强度作出估计。

三、准备工作：

⑴检测前首先应搜集有关技术资料。

⑵根据现场实际情况选择合适的激振设备、传感器及检测仪，检查测试系统各部分之间是否连接良好，确认整个测试系统处于正常工作状态。

⑶桩顶应凿至新鲜混凝土面，并用打磨机将测点和激振点磨平。

⑷应测量并记录桩顶截面尺寸。

⑸混凝土灌注桩的检测宜在成桩14d以后进行。

⑹打入或静压式预制桩的检测应在相邻桩打完后进行。

四、现场测试：

1．传感器安装应符合下列规定：

①传感器的安装可采用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结应牢固，并与桩顶面垂直。

②对混凝土灌注桩，传感器宜安装在距桩中心1/2~2/3半径处，且距离桩的主筋不宜小于50mm。当桩径不大于1000mm时不宜少于2个测点；当桩径大于1000mm时不宜少于4个测点。

③对混凝土预制桩，当边长不大于600mm时不宜少于2个测点；当边长大于600mm时不宜少于3个测点。

④对预应力混凝土管桩不应少于2个测点。

2．激振时应符合下列规定：

①混凝土灌注桩、混凝土预制桩的激振点宜在桩顶中心部位；预应力混凝土管桩的激振点和传感器安装点与桩中心连线的夹角不应小于45°。

②激振锤和激振参数宜通过现场对比试验选定。短桩或浅部缺陷桩的检测宜采用轻锤短脉冲激振；长桩、大直径桩成深部缺陷桩的检测宜采用重锤宽脉冲激振，也可采用不同的锤垫来调整激振脉冲宽度。

③采用力棒激振时，应自由下落；采用力锤敲击时，应使其作用力方向与桩顶面垂直。

3．检测工作应遵守下列规定：

①采样频率和最小的采样长度应根据桩长和波形分析确定。

②各测点的重复检测次数不应少于3次，且检测波形具有良好的一致性。

③当干扰较大时，可采用信号增强技术进行重复激振，提高信噪比；当信号一致性差时，应分析原

因，排除入为和检测仪器等干扰因素，重新检测。

④对存在缺陷的桩应改变检测条件重复检测，相互验证。

五、实测曲线的判读及缺陷位置的计算：

1．桩身完整性分析宜以时域曲线为主，辅以频域分析；并结合施工情况、岩土工程勘察资料和波型特征等因素进行综合分析判定。

2．桩身缺陷位置应按下列公式计算：

x

x f c

c t x ??=???=

2120001 式中：x ——测点至桩身缺陷之间的距离(m)；

x t ?——时域信号第一峰与缺陷反射波峰间的时间差(m)； x f ?——幅频曲线所对应缺陷的相邻谐振峰间的频差(Hz)； c ——桩身波速(m/s)，无法确定时用c m 值替代。

六、试验结论：

根据实测曲线的判读及缺陷位置的计算结果对桩的质量作出结论。

Ⅰ类桩：桩端反射较明显，无缺陷反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围。 Ⅱ类桩：桩端反射较明显，但有局部缺陷所产生的反射信号，混凝土波速处于正常范围。 Ⅲ类桩：桩端反射不明显，可见缺陷二次反射波信号，或有桩端反射但波速明显偏低。

Ⅳ类桩：无桩端反射信号，可见因缺陷引起的多次强反射信号，或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长。

超声波法检测桩基础完整性试验

一、适用范围

声波透射法适用于检测桩径大于800mm 以上混凝土灌注桩的完整性。

二、检测仪器与设备

1、检测仪系统应包括信号放大器、数据采集及处理存储器、径向振动换能器等。

2、检测仪应具有—发双收功能。

三、现场检测技术

1、预埋检测管应符合下列规定：

①当桩径不大于1500mm 时，应埋没三根管；当桩径大于1500mm 时，应埋设四根管。

②声测管宜采用金属管，其内径应比换能器外径大15mm ，管的连接宜采用螺纹连接，且不漏水。 ③声测管应牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，且互相平行、定位准确，并埋设至桩底，管口宜高出桩顶面300mm 以上。

④声测管管底应封闭，管口应加盖。

⑤声测管的布置以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向进行编号和分组，每两根编为一组。

2、检测前的准备应符合下列规定： ①被检桩的混凝土龄期应大于14d 。 ②声测管内应灌满清水，且保证畅通。

③标定超声波检测仪发射至接收的系统延迟时间t0。

④准确量测声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，量测精度为±1mm 。 ⑤取芯孔的垂直度误差不应大于0.5％，检测前应进行孔内清洗。 3、检测方法应符合下列要求：

①测点间距不宜大于250mm 。发射与接收换能器应以相同标高同步升降，其累计相对高差不应大于20mm ，并随时校正。

②在对同一根桩的检测过程中，声波发射电压应保持不变。

③对于声时值和波幅值出现异常的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。

4、现场检测步骤

(1)将装设有扶正器的接收及发射换能器置于检测管内，调试仪器的有关参数，直至显示出清晰的接收波形，且使最大波幅达到显示屏的2/3左右为宜。

(2)检测宜由检测管底部开始，将发射与接收换能器置于同一标高，测取声时，波幅或频率，并进行记录。

(3)发射与接收换能器应同步升降，测量点距小于或等于250mm ，各测点发射与接收换能器累计相对高差不应大于20mm ，并应随时校正；发现读数异常时，应加密测量点距。

(4)一根桩有多根检测管时，按分组进行测试。

四、检测数据的处理与桩身完整性判定

1、声速判据

当实测混凝土声速值低于声速临界值时应将其作为可疑缺陷区。

D i v v

式中：v i ——第i 个测点声速值(km/s)；

v D ——声速临界值(km/s)。

声速临界值采用正常混凝土声速平均值与2倍声速标准差之差，即：

v D v v σ2-=

∑==n

i i n

v v 1/

1

)(1

2

--=

∑=n v v

n

i i

v σ

式中：n ——测点数；

v i ——混凝土中第i 测点声速值(km/s)； v ——声速平均值(km/s)；

v σ——声速标准差。

2、波幅(衰减量)判据法

用波幅平均值减6dB 作为波幅临界值，当实测波幅低于波幅临界值时，应将其作为可疑缺陷区。

6

-=m D A A

∑

==n

i i

m n

A A 1

式中：A D ——波幅临界值(dB)；

A m ——波幅平均值(dB)；

A i ——第i 个测点相对波幅值(dB)； n ——测点数。 3、PSD 判据法

采用斜率法作为辅助异常判据依据，当PSD 值在某测点附近变化明显时，应将其作为可疑缺陷区。

12

1)(----=

i i i i z z t t PSD

式中：i t 和1-i t 为相邻两测点的声时值（s μ），i z 和1-i z 为相邻两测点的深度（m ）。

五、桩身完整性类别判定：

Ⅰ类桩：各声测剖面每个测点的声速、波幅均大于临界值，波形正常。 Ⅱ类桩：某一声测剖面个别测点的声速、波幅略小于临界值，但波形基本正常。

Ⅲ类桩：某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值小于临界值，PSD 值变大，波形畸变。

Ⅳ类桩：某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值明显小于临界值，PSD 值突变，波形严重畸变。

金属洛氏硬度试验

一、试验设备：

洛氏硬度计（机）

二、测试原理：

洛氏硬度试验是将顶角为120°金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压头，在一定载荷F作用下压入被测金属表面，保持一定时间后卸掉载荷。根据压痕的深度h确定被测金属的硬度值。根据所加的载荷和压头不同，洛氏硬度值有三种标度：HRA、HRB、HRC。

洛氏硬度机

洛氏硬度试验是在洛氏硬度机上进行，如上图所示。实验时试样放在工作台上，按顺时针方向转动手轮，使工作台上升至试样与压头接触。继续转动手轮，通过压头和压轴顶起杠杆，并带动指示器表盘的指针转动，待小指针指到黑点时，试样即已加上98N的强载荷，随后转动指示器表盘使大指针对准“0”（测HRB时对准“30”），按下按钮释放转盘。在砝码的作用下，顶杆在缓冲器的控制下匀缓下降。主载荷通过杠杆、压轴和压头作用于试样上。停留规定时间后，扳动手柄，使转盘顺时针方向转动至原来被锁住的位置。由于转盘上齿轮使扇齿轮、齿条同时运动而将顶杆顶起卸掉主载荷。这时指针所指的读数（HRC、HRA读C标尺，HRB读B标尺）即为所求的洛氏硬度值。

三、试验方法：

试验一般在10～25℃室温进行。对于温度要求严格的试验，应控制在（23±5℃）之内。

1．清理试样表面，并根据试样的材料、形状、选择压头、载荷和工作台。

2．把试样放在工作台上，按洛氏硬度计的操作规程进行试验。前后共测三点，取其平均值为洛氏硬度值。

回弹法检测混凝土抗压强度试验

一、检测仪器及要求

1、混凝土回弹仪：

（1）回弹仪除应符合《回弹仪》GB/T9138标准外，还应符合下列技术要求：

①水平弹击时，弹击锤脱钩瞬间，中型回弹仪的标称能量为2.207J; 重型回弹仪的标称能量为5.5J;

②弹击锤与弹击杆碰撞的瞬间，弹击拉簧处于自由状态，此时弹击锤起跳点相应于指针指示刻度尺上“0”处；

③在洛氏硬度HRC为60±2的钢砧上，中型回弹仪的率定值为80±2；重型回弹仪率定值为83±1；

④数字式回弹仪应带有指针直读示值系统，数字显示的回弹值与指针直读示值相差不超过1。

（2）回弹仪使用时的环境温度应为（-4～40）℃。

（3）回弹仪率定试验应在室温为（5～35）℃的条件下进行。率定时，钢砧应稳固地平放在刚度大的物体上。测定回弹值时，取连续向下弹击三次的稳定回弹平均值。弹击杆应分三次旋转，每次旋转90度，弹击杆每旋转一次的率定平均值中型回弹仪应为80±2，重型回弹仪应为83±1。

2、混凝土碳化深度测量设备。

二、检测一般规定

1、混凝土强度检测宜具有下列资料：

①工程名称、设计单位、施工单位；

②构件名称、数量及混凝土类型、强度等级；

③水泥安定性；外加剂、掺合料品种；混凝土配合比等；

④施工模板，混凝土浇筑、养护情况及浇筑日期等；

⑤必要的设计图纸和施工记录；

⑥检测原因。

2、混凝土强度检测可采用下列两种方式，其适用范围及构件数量应符合下列规定：

①单个检测：适用于单个构件的检测；

②批量检测：适用于混凝土强度等级、原材料、配合比相同，养护条件基本一致且龄期相近的同类构件。按批进行检测的构件，抽检数量不得少于同批构件总数的30%且构件数量不得少于10件。抽检构件时，应随机抽取并使所选构件具有代表性。

3、每一构件的测区应符合下列规定：

①测区数不应少于10个，对某一方向尺寸不大于4.5m且另一方向尺寸不大于0.3m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个；

②相邻两测区的间距应控制在2m 以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m ，且不宜小于0.2m ；

③测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面。当不能满足这一要求时，可选在使回弹仪处于非水平方向检测混凝土浇筑侧面、表面或底面；

④测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件；

⑤测区的面积不宜大于0.09m 2；

⑥测区表面应为混凝土原浆面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑；

⑦对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。

4、测区应标有清晰的编号，必要时应在记录纸上描述测区布置示意图和外观质量情况。

三、回弹值测量

1、检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，快速复位。

2、测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm ；测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm 。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次。每一测区应读取16个回弹值，每一测点的回弹值读数至1。

四、碳化深度值测量

1、回弹值测量完毕后，应在有代表性的测区位置上测量碳化深度值，测点不应少于构件测区数的30%，取其平均值作为该构件每个测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0mm 时，应在每一测区分别测量碳化深度值。

2、碳化深度值的测量，可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm 的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应清除，不得用水擦洗。采用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清晰时，用碳化深度测量仪测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值，每次读数精确至0.25mm 。

五、回弹值的计算

1、计算测区平均回弹值，应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，用余下的10个回弹值按下式计算：

式中 R m ——测区平均回弹值，精确至0.1； R i ——第i 个测点的回弹值。

2、非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，应按下式修正：

10

R R 10

1

i i m ∑==

ααa m m R R R +=

式中 αm R ——非水平状态检测时测区的平均回弹值，精确至0.1； αa R ——非水平状态检测时回弹值修正值，应按规程附录B 选用。

3、水平方向检测混凝土浇筑表面或浇筑底面时，应按下列公式修正：

t a t

m m R R R += b a b m m R R R +=

式中 t

m R 、b m R —水平方向检测混凝土浇筑表面、底面时，测区的平均回弹值，精确至0.1；

t

a R 、

b a R ——混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值，应按规程附录C 采用。

4、当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土的浇筑侧面时，应先按规程附录D 对回弹值进行角度修正，再按规程附录E 对修正后的值进行浇筑面修正。

六、混凝土强度的计算

1、构件第i 个测区混凝土强度换算值，由本规程附录A 、附录B 、附录C 查表得出。

2、构件的测区混凝土强度平均值应根据各测区的混凝土强度换算值计算。当测区数为10个及以上时，应计算强度标准差。平均值及标准差应按下列公式计算：

n

f

m n

i ∑==

1

c

i

cu,f c cu

()

()

1

1

2

f 2c i

cu,f c

cu

c cu

--=

∑=n m n f S n

i

式中

c

cu

f m ——构件测区混凝土强度换算值的平均值（MPa ），精确至0.1MPa ；

n ——对于单个检测的构件，取一个构件的测区数；对批量检测的构件，取被抽检构件测区数之和；

c cu

f S ——结构或构件测区混凝土强度换算值的标准差（MPa ）

，精确至0.01MPa 。 3、构件的现龄期混凝土强度推定值（f cu,e ）应按下列公式确定： （1）当构件测区数少于10个时：

c min

,cu e ,cu f f = 式中 c

m i n c u ,f ——构件中最小的测区混凝土强度换算值。

（2）当构件的测区强度值中出现小于10.0MPa 时：

f cu,e ＜10.0MPa

（3）当构件测区数不少于10个或按批量检测时，应按下列公式计算：

c

cu

f e

cu,m f

—

c cu

f 645.1S

4、对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：

（1）当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa 时：

c cu

f S ＞4.5MPa ；

（2）当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa 且不大于60MPa 时：

c cu

f S ＞5.5MPa ；

（3）当该批构件混凝土强度平均值大于60MPa 时：

c cu

f S ＞6.5MPa ；

注：本节所列方法为回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（征求意见稿），与现行规程不一致时，请参照现行规程（JGJ/T23-2001）。