鉆芯檢測(cè)法影響因素探究★

王 驍 葛 楠 張玉敏 陳艷華 初建宇 陳海彬

(河北聯(lián)合大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

·建筑材料及應(yīng)用·

鉆芯檢測(cè)法影響因素探究★

王 驍 葛 楠 張玉敏 陳艷華 初建宇 陳海彬

(河北聯(lián)合大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

介紹了鉆芯法的應(yīng)用范圍，對(duì)鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行了總結(jié)分析，并提出了應(yīng)用鉆芯法時(shí)應(yīng)注意的問題，最后指出了在未來發(fā)展小芯樣混凝土檢測(cè)技術(shù)的必要性。

鉆芯法，混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，無損檢測(cè)

0 引言

混凝土作為當(dāng)前建筑工程中應(yīng)用最多的工程材料，其工程質(zhì)量是評(píng)定結(jié)構(gòu)性能的主要參數(shù)之一，尤其對(duì)一些重要構(gòu)件，必須嚴(yán)格控制具體部位的混凝土質(zhì)量情況，對(duì)混凝土強(qiáng)度和密實(shí)程度進(jìn)行檢測(cè)和鑒定，以保證結(jié)構(gòu)整體安全性和可靠性要求。目前常用的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法為留設(shè)同條件標(biāo)準(zhǔn)試塊檢測(cè)法，但由于混凝土材料的復(fù)雜性和養(yǎng)護(hù)條件的多樣性，往往導(dǎo)致檢測(cè)強(qiáng)度出現(xiàn)偏差。近年來隨著混凝土無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使得混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的準(zhǔn)確性越來越高，其中鉆芯法和拉拔法等半破損檢測(cè)方法，由于是直接在構(gòu)件上制作試塊，因此準(zhǔn)確性更高。王軍波[1]對(duì)同等條件下混凝土構(gòu)件分別采用拔出法、折斷法、回彈法和超聲法等方法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，并對(duì)其95%保證率的測(cè)量誤差進(jìn)行比較，其中鉆芯法測(cè)量誤差為8%，在所有檢測(cè)方法中準(zhǔn)確性最高。在工程應(yīng)用時(shí)鉆芯法經(jīng)常同其他無損檢測(cè)方法結(jié)合使用，以提高無損檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 鉆芯法應(yīng)用范圍

一般情況下，混凝土強(qiáng)度檢測(cè)按照GB 50204—2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[2]規(guī)定，留設(shè)標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。出現(xiàn)下列情況時(shí)，可以采用鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度：

1)當(dāng)對(duì)留設(shè)的立方體試塊抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生懷疑時(shí)。包括檢測(cè)試塊強(qiáng)度過高，混凝土實(shí)際外觀水平較差，或者檢測(cè)試塊強(qiáng)度過低，混凝土外觀情況較好等。制作混凝土試塊時(shí)影響因素較多，如試塊留設(shè)批次、試塊制作水平以及養(yǎng)護(hù)條件等，都會(huì)造成試塊抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)較大偏差，影響檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。

2)當(dāng)出現(xiàn)工程質(zhì)量事故時(shí)?；炷两M成材料具有復(fù)雜性和多樣性，當(dāng)混凝土原材料或外加劑質(zhì)量控制不到位，或施工現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)時(shí)，容易出現(xiàn)質(zhì)量事故，此時(shí)，可采用鉆芯法檢測(cè)混凝土質(zhì)量，并作為事故責(zé)任認(rèn)定的依據(jù)。

3)當(dāng)混凝土構(gòu)件遭受侵害時(shí)?；炷翗?gòu)件在使用期間遭受到火災(zāi)、化學(xué)腐蝕時(shí)，可采用鉆芯法檢測(cè)其質(zhì)量情況。此外對(duì)于一些老舊樓的改造與加固工作，也可采用鉆芯法進(jìn)行輔助檢測(cè)。

4)對(duì)于工程質(zhì)量和使用條件有特殊要求的工程，需要了解混凝土構(gòu)件內(nèi)部情況和強(qiáng)度時(shí)，如機(jī)場(chǎng)跑道、地下工程等。

5)當(dāng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位對(duì)混凝土工程質(zhì)量產(chǎn)生懷疑時(shí)，需要按照有關(guān)規(guī)定對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行檢測(cè)。

鉆芯法以其精度高、可靠性好、直觀有效等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在混凝土質(zhì)量檢測(cè)方面，但是在應(yīng)用鉆芯法時(shí)，需要注意當(dāng)混凝土強(qiáng)度較低(低于10 MPa)時(shí)，鉆取芯樣表面粗糙、不完整，無法保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)混凝土強(qiáng)度過高(高于60 MPa)時(shí)，由于芯樣脆性較高、敏感性較強(qiáng)，檢測(cè)強(qiáng)度一般降低10%～20%。同時(shí)鉆芯后孔洞需要進(jìn)行修補(bǔ)，以保證構(gòu)件強(qiáng)度不低于鉆芯前強(qiáng)度，因此取樣時(shí)應(yīng)在保證準(zhǔn)確性的前提下，盡量少的鉆取芯樣。

2 鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度影響因素

2.1 鉆芯機(jī)械的影響

鉆芯取樣前必須檢查鉆頭的完整性，避免使用存在明顯缺陷的鉆頭。在鉆芯過程中必須保證鉆芯機(jī)安裝穩(wěn)定，以減小鉆頭的震動(dòng)對(duì)芯樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的損傷，以致芯樣強(qiáng)度偏低，在鉆取過程中必須有熟練的操作技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)。鉆頭要選取適宜的尺寸，一般規(guī)定，芯樣直徑為粗骨料的3倍，鋼筋過于密集或者芯樣位置比較特殊的情況下可為粗骨料最大直徑的2倍。在鉆芯過程中鉆取的速度要均勻穩(wěn)定，建議為5 mm/min～10 mm/min，高強(qiáng)混凝土不應(yīng)超過5 mm/min，保證足夠的冷卻水流量，一般為3 L/min～5 L/min，避免金剛石鉆頭因?yàn)闇囟冗^高而損壞，同時(shí)使混凝土碎屑能夠及時(shí)排出，避免影響鉆芯速度和芯樣的表面質(zhì)量。

2.2 芯樣尺寸的影響

我國(guó)CECS 03∶2007鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[3]中規(guī)定，鉆取芯樣直徑為100 mm或150 mm，高徑比為1，但是經(jīng)常出現(xiàn)主筋破壞的情況，特別是對(duì)一些配筋率比較高的構(gòu)件，因此有學(xué)者曾探討直徑為75 mm的小芯樣試件的抗壓強(qiáng)度與立方體試塊抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，結(jié)果表明它們之間具有良好的線性相關(guān)性[4，5]。芯樣鉆取時(shí)要保證其直徑在粗骨料粒徑的2倍以上，原因是粗骨料與膠結(jié)料之間的膠結(jié)作用是試件的薄弱環(huán)節(jié)，在受力時(shí)會(huì)首先產(chǎn)生剪切破壞，造成混凝土抗壓強(qiáng)度值偏低，進(jìn)而影響試驗(yàn)的結(jié)果。

2.3 芯樣表面加工情況的影響

芯樣端面作為抗壓試驗(yàn)的承壓面，其平整度對(duì)試件抗壓強(qiáng)度影響較大，除此之外，垂直度不滿足要求也會(huì)造成試件偏心受壓，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度偏低，因此國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)芯樣試件的平整度和垂直度都有嚴(yán)格要求。芯樣表面加工一般采用磨平的方式，但對(duì)于鉆取過程中，出現(xiàn)石子部位掉角等不能磨平的情況時(shí)，往往需要對(duì)試件表面進(jìn)行補(bǔ)平處理，常用做法是采用水泥凈漿補(bǔ)平，也可采用環(huán)氧膠泥、硫磺等進(jìn)行補(bǔ)平。宋雙陽[7]通過對(duì)比不同補(bǔ)平方式下相同直徑芯樣的抗壓強(qiáng)度，得出不同補(bǔ)平方式的強(qiáng)度對(duì)比系數(shù)。

2.4 芯樣中鋼筋的影響

在工程實(shí)際中，經(jīng)常出現(xiàn)鉆到鋼筋的現(xiàn)象，芯樣進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)，在縱向方向承受壓力，若鋼筋與承壓方向一致，將會(huì)導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度偏大，因此試件應(yīng)盡量避免有鋼筋存在。當(dāng)無法避免時(shí)，允許芯樣中存在橫向鋼筋，但每個(gè)試件中最多只能有兩根，且直徑小于10 mm，與端面距離在10 mm以上。

2.5 芯樣抗壓試驗(yàn)的影響

混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊的加載速度對(duì)其強(qiáng)度有一定的影響，對(duì)鉆芯試件同樣如此，加載速度過快會(huì)使檢測(cè)芯樣強(qiáng)度偏大，同時(shí)芯樣表面的油污會(huì)使檢測(cè)結(jié)果偏小。因此鉆芯試樣檢測(cè)應(yīng)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為，芯樣養(yǎng)護(hù)應(yīng)在(20±5)℃的清水中浸泡40 h～48 h，試驗(yàn)前取出在干燥環(huán)境下放置3 d，并清除油污、水漬，連續(xù)加載速率為0.3 MPa/s～0.8 MPa/s。

3 結(jié)語

鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度直觀有效、精度高，已成為其他無損檢測(cè)方法的校驗(yàn)依據(jù)，鉆芯法目前還存在一定局限性，主要表現(xiàn)在對(duì)構(gòu)件的損壞，因此探究小芯樣檢測(cè)技術(shù)，研究小芯樣試塊與標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊換算關(guān)系的準(zhǔn)確性，將成為鉆芯法檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

[1] 王軍波.房屋安全鑒定技術(shù)中的幾個(gè)問題[J].建筑技術(shù)開發(fā),1997,24(2):33-34.

[2] GB 50204—2011,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] CECS 03∶2007,鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 劉 輝.小直徑混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度應(yīng)用性研究[J].工程質(zhì)量,2010,29(10):22-25.

[5] 劉紅義,張勁泉,程壽山，等.混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度尺寸效應(yīng)研究[J].混凝土,2012(2):36-38.

[6] 劉夢(mèng)溪.不同直徑的混凝土芯樣強(qiáng)度探討[J].四川建筑科學(xué)研究,2010,36(3):208-211.

[7] 宋雙陽.混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)技術(shù)研究[D].天津:天津大學(xué),2008.

Research on influential factors of core-drilling method★

Wang Xiao Ge Nan Zhang Yumin Chen Yanhua Chu Jianyu Chen Haibin

(ArchitecturalEngineeringCollege,HebeiUnitedUniversity,Tangshan063009,China)

The paper introduces the application scopes for the core-drilling method, sums up the analysis of the influential factors for the core-drilling to inspect the concrete strength, points out some attentive problems in the adoption of the core-drilling method, and indicates the necessity to develop small core concrete inspection technique in future.

core-drilling method, concrete strength checking, nondestructive testing

2015-02-07★：國(guó)家基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：51478162，51378170)；國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2013BAJ10B09-2)；河北省基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：E2014209089，E2015209020)

王 驍(1993- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)11-0101-02

TU502

A