國內(nèi)外小芯樣法研究綜述

許紅葉

摘要：小芯樣法是與大芯樣法（常規(guī)芯樣法）相對(duì)應(yīng)的一種微損檢測(cè)方法，最早出現(xiàn)在天津，發(fā)展一直不是太好，25年的歷史進(jìn)程中，只有80篇中外文獻(xiàn)，研究方向絕大部分集中在強(qiáng)度研究，其他混凝土質(zhì)量方面（裂縫寬度、碳化深度和完整性）涉及不多，檢測(cè)理論與實(shí)踐不足，導(dǎo)致目前檢測(cè)規(guī)范或規(guī)程尚未收錄小芯樣法的研究成果，建立統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)尚需進(jìn)一步研究。

Abstract： The small core sample method is a kind of micro-damage detection method corresponding to the large core sample method （conventional core sample method）. It first appeared in Tianjin， and its development has not been very good. In the 25 years of history， there are only 80 Chinese and foreign literature， and most of the research direction focuses on the study of strength， the study on the concrete quality （the width of the crack， depth and integrity of carbonation） is not enough， and the detection theory and practice is not enough， so in the current test norms or procedures have not yet included the study results of small core sample method， and the establishment of a unified testing standards still need further study.

關(guān)鍵詞：小芯樣;質(zhì)量評(píng)估;研究綜述

Key words： small core sample;quality assessment;research review

中圖分類號(hào)：TU317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）07-0240-02

0 引言

工程結(jié)構(gòu)最常用的材料是混凝土，混凝土的質(zhì)量一直以來都是工程界非常關(guān)心的問題，也是學(xué)術(shù)界重點(diǎn)關(guān)注的研究方向。對(duì)于大構(gòu)件、復(fù)雜程度低，鉆芯法是一種微破損的檢測(cè)方法，由于鉆芯面和構(gòu)件本身相比占有比重較小，因此對(duì)構(gòu)件本身影響很小，是一種直觀和精確的檢測(cè)方法。但是隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)工程結(jié)構(gòu)的需求不斷提高，構(gòu)件里面的鋼筋種類越來越多，越來越密集，傳統(tǒng)的芯樣（我們稱為傳統(tǒng)芯樣）鉆取難度越來越大，檢測(cè)效果無法保證，這個(gè)時(shí)候小芯樣（直徑<100mm）法應(yīng)運(yùn)而生，為了便于推廣小芯樣法，我們有必要對(duì)其過去和未來做一定深度的認(rèn)知。

1 起源

國內(nèi)最早的關(guān)于小芯樣法的文獻(xiàn)是1993年出現(xiàn)的。天津港灣工程研究所的柳瑞杰最早在1993年第4期四川建筑研究上發(fā)表了利用小芯樣確定現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度的文章，研究的直徑是50mm。國外最早的是2001年出現(xiàn)的，學(xué)者寺田謙在Concrete Journal上發(fā)表的有關(guān)小芯樣混凝土結(jié)構(gòu)評(píng)估方法的論文，最小直徑18～26mm。在此之后國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者關(guān)注的最多的是混凝土的強(qiáng)度，其次是尺寸效應(yīng)。后續(xù)出現(xiàn)的研究也多集中在此，變化的只是芯樣構(gòu)件所處的環(huán)境不一樣。國內(nèi)外的學(xué)者對(duì)于小芯樣的研究主要集中在70～100mm，這個(gè)范圍對(duì)于小芯樣法的運(yùn)用，沒有體現(xiàn)出太大的優(yōu)勢(shì)。但是在2005年以后，關(guān)注直徑34.5～70mm，隨著研究直徑的進(jìn)一步下調(diào)，小芯樣法的優(yōu)勢(shì)逐步體現(xiàn)。這里有一個(gè)特例就是1996年直徑達(dá)到了19mm，這是到2017年為止，國內(nèi)最小的小芯樣直徑。

2 已有研究缺陷

從文獻(xiàn)（含專利）中我們發(fā)現(xiàn)小芯樣的研究主要集中在強(qiáng)度方面，比重高達(dá)8成。研究芯樣直徑比較分散，從18mm到70mm，有各種直徑的芯樣，由于尺寸效應(yīng)的緣故，導(dǎo)致結(jié)果離散性較大。當(dāng)實(shí)驗(yàn)研究成果考慮地域差異的影響，則成果適用性將受到很大的影響。

難點(diǎn)1：小芯樣加工問題，端面平整度，有無可以不加工直接進(jìn)行檢測(cè);難點(diǎn)2：小芯樣是否需要確定標(biāo)準(zhǔn)直徑或者當(dāng)量直徑;難點(diǎn)3：小芯樣試件質(zhì)量評(píng)估是否需要考慮鋼筋的影響;難點(diǎn)4：目前的影響混凝土質(zhì)量評(píng)估的因素是否全面，有無遺漏。

以上四個(gè)難點(diǎn)直接影響評(píng)估結(jié)果的權(quán)威性和可信度。

從已有的文獻(xiàn)資料分析，發(fā)現(xiàn)這四個(gè)難點(diǎn)并未得到很好的解決，只能說是部分的解決了，但是檢測(cè)效果尚未得到廣泛認(rèn)同，需要時(shí)間來沉淀。

從目前強(qiáng)度研究關(guān)注度高，說明廣大工程檢測(cè)技術(shù)人員已經(jīng)充分的意識(shí)到，強(qiáng)度是混凝土質(zhì)量評(píng)估的首要指標(biāo)。

但從工程實(shí)際出發(fā)，強(qiáng)度指標(biāo)并不是唯一指標(biāo)。目前研究比較多的原因：一是強(qiáng)度大，一般混凝土質(zhì)量相對(duì)較高，但由于相互之間并不是正比例關(guān)系，故所得的成果一般都是從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，經(jīng)過回歸分析得出一些實(shí)驗(yàn)公式，這些公式物理含義并不是很明晰，只是從數(shù)學(xué)角度得出，應(yīng)用起來有一定的障礙。二是強(qiáng)度在檢測(cè)過程中比較好測(cè)，物理原理非常清晰，試件與原有結(jié)構(gòu)的關(guān)系比較明確，但是由于芯樣在原有結(jié)構(gòu)中屬于三向受力狀態(tài)，在萬能試驗(yàn)機(jī)上是單向受壓狀態(tài)，這就導(dǎo)致試件的強(qiáng)度結(jié)果并不能直接用在結(jié)構(gòu)上，需要進(jìn)行修正，但是目前的研究成果并未反應(yīng)這一點(diǎn)。endprint

3 發(fā)展方向

研究團(tuán)隊(duì)研究了國內(nèi)外有關(guān)小芯樣法的文獻(xiàn)，共計(jì)80篇，其中包括兩篇專利成果。從1993年到2015年文獻(xiàn)量及研究方向見表1所示，文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)散點(diǎn)圖見圖1所示。

由統(tǒng)計(jì)表和散點(diǎn)圖可見，小芯樣法文獻(xiàn)2013年～2015年出現(xiàn)了一個(gè)研究的小高峰，2016年和2017年屬于“空窗期”，研究熱點(diǎn)主要集中在強(qiáng)度、鑒定、應(yīng)用、回歸分析及尺寸效應(yīng)方面，進(jìn)一步歸納合并“同類項(xiàng)”，可以歸納出四大研究方向：強(qiáng)度、裂縫寬度、碳化深度和完整性。

這四個(gè)方向目前研究的熱度也不一樣，強(qiáng)度所占比重最高達(dá)到8成，完整性占1成，裂縫寬度和碳化深度占1成。從新修訂的檢測(cè)規(guī)范，我們發(fā)現(xiàn)完整性的研究將爆發(fā)出新的活力，占有比重將會(huì)進(jìn)一步提高，原有的完整性基本上是從定性分析來考慮，主觀因素影響大，檢測(cè)結(jié)果更多的依賴檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)，可信度并不高。新的完整性規(guī)定開始有定性向定量轉(zhuǎn)變，目前的研究成果已有定量現(xiàn)場實(shí)用表格及相關(guān)公式出現(xiàn)，相信經(jīng)過一段時(shí)間的工程實(shí)踐，引入規(guī)范將成定局。裂縫寬度和碳化深度都是混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，盡管目前研究的較少，但是重要性早就有所體現(xiàn)。隨著混凝土耐久性理論與實(shí)踐的快速發(fā)展，裂縫寬度和碳化深度的重要性已逐漸體現(xiàn)。由于這兩個(gè)指標(biāo)本身就是定量評(píng)價(jià)，因此在后續(xù)組合因子時(shí)將變得相對(duì)難度不大。

4 結(jié)語

小芯樣法的研究是隨著結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鋼筋用量的增加，大芯樣法變得適用性降低。小芯樣法從1993年出現(xiàn)以來，研究熱度經(jīng)歷了兩次高峰、兩次低谷，到2017為止25年的研究歷程中，有9年沒有任何文獻(xiàn)出版，盡管有著非常好的發(fā)展前景，但是投入少，見效一直不是很好，期望標(biāo)準(zhǔn)編制部門和行業(yè)協(xié)會(huì)增加相關(guān)的研究投入，更好的發(fā)掘小芯樣法的奧秘，以期為工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全提供強(qiáng)有力的保障。

參考文獻(xiàn)：

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