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結構檢測與項目

第二章 建築物檢測

2.3 檢測方法

2.3.1 結構檢測與項目

現場檢測項目主要有以下各項:

(1) 混凝土強度。

(2) 構材缺陷、構材尺寸偏差、裂縫及外觀品質。

(3) 鋼筋腐蝕情況及配置。

(4) 必要之現場結構荷載試驗。

(5) 建築物內外之非結構材是否會掉落損人。

現場檢測宜優先考量選用對結構或構材無損傷的檢測方法。當選用 局部破壞性的取樣檢測方法時,宜選擇結構構材受力較小的部位,並不 得損害結構的安全性。

當對古積建築和有紀念性的既有建築結構進行檢測時,應避免對建 築結構造成損壞。重要和大型公共建築的結構動力測試,應根據結構的 特性和檢測目的,分別採用環境振動或是強迫振動等方法了解結構物之 特性。

[說明] 對鋼筋混凝土結構其首要的檢測項目是混凝土的強度,其次是根據建築物的 實際情況來選擇檢測項目。例如,當混凝土梁、板、柱、牆等構材存在有明顯裂縫 存在時,則需檢測裂縫的寬度和深度;有時,為進一步了解裂縫擴展原因,還需於 裂縫附近區域檢測其鋼筋腐蝕情況及配置;當混凝土中鋼筋銹蝕較嚴重時,需檢測鋼 筋的銹蝕程度,必要時,檢測混凝土氯離子含量;所以檢測項目需根據建築物的實 際情況進行確定。

混凝土強度檢測: 混凝土強度的檢驗與相關試驗應按現行 CNS 國家標準進行,混凝 土強度的現場檢測方法,分為非破壞檢測法和局部破壞檢測法。局部破壞性檢測法 是在不影響結構承載力的前提下,從結構物上直接取出試體進行試驗或進行局部破

第二章 建築物檢測

壞試驗,根據試驗結果確定混凝土抗壓強度的方法,常用的方法有鑽心取樣法等。

鑽心取樣法除可測定強度外,還可用來檢測混凝土中性化和是否曾遭受火災或化學 侵蝕等之用。

非破壞檢測法是以某物理量與混凝土試體強度間的關係為基本依據,在不損壞 結構的前提下,測試混凝上的此些物理量,並按其關係推算出混凝土的抗壓強度。

常用的非破壞檢測法技術有回彈法、超音波檢測、超音波回彈綜合法、雷達波檢測 法等,其中回彈法不適用於混凝土表層與內部有明顯差異或內部存在缺陷情況下之 檢測,對測試前表面潮濕的混凝土,應待風乾後再進行測試。用回彈法進行檢測時,

需取至少3 個鑽心取樣混凝土試體之抗壓強度來進行修正,修正係數是鑽心試體強 度與其所對應測區的回彈強度之比,取各修正係數的平均值作為其修止係數。

混凝土缺陷調查: 用於檢測混凝土內部缺陷的方法有超音波脈衝法和射線法兩大 類。由於超音波傳播速度的快慢與混凝土的密實程度有直接關係,聲速高則混凝土 密實,相之反則混凝土不密實,用超聲波檢測混凝土缺陷的基本依據為利用脈衝波 在條件相同(指混凝土的材料、配合比、齡期和測試距離)的混凝土中傳播的時間(或 速度)、接收波的振幅和頻率等聲學參數的相對變化,來判斷混凝土的缺陷。當有空 洞或裂縫存在時,便破壞了混凝土的整體性,聲波只能繞過空洞或裂縫傳播到接收 器,因此傳播的路程增大,其相應的聲速降低。

混凝土內部的缺陷除用超聲波檢測外,也可以用混凝土鑽取直徑約20 mm 的試 體後直接觀察,但由於大部分混凝土中的缺陷位置難以確定,所以不宜採用鑽心檢 測,一般都用超音波等非破壞性方法。

混凝土裂縫調查: 結構評估中對裂縫的調查,主要包括裂縫的長度、寬度、深度、

走向、形態、分布特徵、是否穩定等內容。測量裂縫寬度常用裂縫比對尺或讀數放 大鏡,裂縫比對尺上面印有粗細不等、標注寬度值的平行線條,將其覆蓋於裂縫上,

可比較出裂縫的寬度。這種方法簡便快速,適用於各種環境條件。

裂縫寬度一般為不均勻的,工程鑑定關注的是特定位置的最大裂縫寬度。限制 裂縫寬度的主要目的,是防止腐蝕性物質滲人而導致鋼筋銹蝕,因此,量測裂縫寬 度的位置應在受力較大之主筋附近,如梁的彎曲裂縫檢測以在梁受拉側主筋處為 宜。另裂縫深度檢測方式可採用鑿開法或超音波檢測。構件上檢視出現明顯裂縫 時,應先判定裂縫是否趨於穩定,裂縫是否有害,然後根據裂縫特徵判定裂縫原因,

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並考慮修補措施。

裂縫是否趨於穩定可根據以下方式判定:

(1) 定期對裂縫寬度及長度進行觀測與記錄。觀測的方法是在裂縫位置及裂縫頂 端塗覆石膏,如果在相當長時間後石膏沒有開裂,則裂縫應已經趨於穩定。但有些 裂縫是隨時間和環境變化的,如溫度裂縫在冬天寬度增大,夏天寬度縮小。所謂不 穩定裂縫,主要包括隨時間持續不斷增大的荷載裂縫、沉陷裂縫等。

(2) 鋼筋應力是影響裂縫寬度的主要因素,因此可以經由鋼筋應力的計算來判定 裂縫是否穩定,如果鋼筋應力小於0.8 倍降伏應力,則裂縫應處於穩定狀態。

鋼筋位置與鋼筋銹蝕程度的檢測: 測定鋼筋位置和保護層厚度的目的是為了確定鋼 筋混凝土構材的實際配筋情況。鋼筋配置對構材的受力性有相當大且直接的影響,

而保護層厚度對構材的耐久性有影響。結構構材中的鋼筋銹蝕後,鋼筋截面積減 小,鋼筋與混凝土的握裹力降低,銹蝕產生的膨脹力還會引起混凝土保護層剝落,

鋼筋銹蝕對構材的強度和耐久性有嚴重影響。

鋼筋位置與鋼筋銹蝕程度的檢測: 鋼筋配置是否正確對構件的受力能力有直接的影 響,而保護層厚度對構件的耐久性有影響。例如受彎構件受拉主筋配置過高(保護層 過大),將使構件斷面的有效深度減小,從而使斷面的抗彎承載能力降低,反之,保 護層過薄,則混凝土碳化深度易深入到鋼筋位置,使鋼筋的抗蝕性降低,構件的耐 久性也隨之降低。結構構材中的鋼筋銹蝕後,鋼筋截面積減小,鋼筋與混凝土的握 裹力降低,銹蝕產生的膨脹力還會引起混凝土保護層剝落,鋼筋銹蝕對構材的強度 和耐久性有嚴重影響。鋼筋位置和保護層厚度的測定可採用電磁波(雷達)感應儀或 其他儀器。檢測鋼筋銹蝕的方法有鑿開法、取樣法和自然電位法,鑿開法為鑿開混 凝土保護層,用鋼絲刷去浮銹,再用游標卡尺測量鋼筋直徑,主要量測鋼筋截面有 缺損部位的直徑及據此計算鋼筋斷面損失率;自然電位法是利用電化學原理來定性 判斷混凝土中鋼筋銹蝕程度的一種方法,當混凝土中的鋼筋銹蝕時,鋼筋表面便有 腐蝕電流,鋼筋表面與混凝土表面間存在電位差,電位差的大小與鋼筋銹蝕程度有 關,運用電位測量裝置,可大致判斷鋼筋銹蝕的範圍及其嚴重程度。

結構的靜載試驗: 雖然結構構件可以通過檢測方法和理論計算求得結構承載力,但 是由於各種檢測方法的精度不同以及理論計算模式與實際情況的差別等,當結構性

第二章 建築物檢測

能難以通過計算證明是否滿之規定要求時,則荷載試驗將是結構性能綜合評定的最 可行的方法。

構件撓度和裂縫寬度檢驗: 在正常使用狀態下,鋼筋混凝土設計規範對受彎構件規 定了其容許最大撓度,對一般構件則規定了容許最大裂縫寬度值。因此,撓度和裂 縫寬度的檢驗,就是進行正常使用下之一種載重試驗,量測構件的最大撓度和最大 裂縫寬度,並與規範的最大允許值比較而判斷結構性能。

建築結構檢測的抽樣方案,可根據檢測項目的特點按下列原則選擇:

(1) 對於外部既有缺陷的檢查,宜運用全數檢測方案。

(2) 幾何尺寸與尺寸偏差的檢測,可選用抽樣調查方案。

(3) 結構連接構材的檢測,應選擇對結構安全影響大的部位進行抽樣。

(4) 結構構材材料性質檢測,應選擇同類構材中載重相對較大和施工品質相對 較差部份或受疑曾受到災害影響、環境侵蝕等具有代表性的構材,並宜以下列部位 為檢測重點:

(a) 出現滲水漏水部位的構件。

(b) 受到較大反覆荷載或載重作用的構件。

(c) 暴露在室外的構件,受到腐蝕性介質侵蝕的構件。

(d) 與侵蝕性土壤直接接觸的構件。

(e) 懷疑有安全隱憂的構件。

(f) 容易受到磨損、衝擊損傷的構件。