鉆芯法檢測(cè)評(píng)定混凝土強(qiáng)度應(yīng)用研究

趙一明

摘 要：伴隨工程建設(shè)行業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)工程質(zhì)量提出了更高的要求。鉆芯法是一種高效、快速、便捷、精度高的檢測(cè)方式，將其應(yīng)用到混凝土強(qiáng)度檢測(cè)及評(píng)定中，可有效提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文在全面了解鉆芯法工作原理的基礎(chǔ)上，闡述鉆芯取樣使用方法及強(qiáng)度推定方法，并結(jié)合具體工程案例，對(duì)鉆芯法的具有應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：鉆芯法;混凝土強(qiáng)度;工作原理

鉆芯法是一種精確、高效的檢測(cè)方法，上世紀(jì)60年代前蘇聯(lián)科學(xué)家最先應(yīng)用鉆芯法檢定混凝土構(gòu)件強(qiáng)度，用于判定其質(zhì)量。鉆芯法與預(yù)留立方體試塊推定混凝土強(qiáng)度的方法基本相同。鉆芯法在不影響構(gòu)件正常安全使用的前提下，利用某一規(guī)格鉆芯機(jī)在待檢構(gòu)件上鉆取芯樣，隨后按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)處理鉆取的芯樣，達(dá)到規(guī)范芯樣標(biāo)準(zhǔn)后，在壓力試驗(yàn)機(jī)的作用對(duì)待檢測(cè)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，進(jìn)而獲取芯樣極限抗壓強(qiáng)度。相比其他混凝土無(wú)損檢測(cè)方法，鉆芯法不僅可以保證檢測(cè)過程直觀、可靠，全面反映混凝土內(nèi)部真實(shí)情況;還能通過芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，提高檢測(cè)結(jié)果的精確度。

1 鉆芯法的工作原理

鉆芯法的工作原理為采用專用芯樣鉆機(jī)，直接在待檢測(cè)混凝土構(gòu)件上鉆取芯樣，隨后切割、加工、補(bǔ)平芯樣，在滿足試驗(yàn)要求的條件下，對(duì)按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求制作的芯樣成品進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，利用芯樣抗壓強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)立方體塊抗壓強(qiáng)度之間存在的關(guān)聯(lián)性，通過芯樣推定被檢構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度。一般來講，鉆芯法將會(huì)損傷混凝土構(gòu)件，但在構(gòu)件安全使用功能不受影響的前提下，因此，在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)應(yīng)用較為廣泛。由于鉆芯法可直接在待測(cè)構(gòu)件上進(jìn)行檢測(cè)，相比其他檢測(cè)方法，其精度更高、更為直觀。尤其是在其他檢測(cè)方法所得結(jié)果存疑的情況下，采用鉆芯法可提高結(jié)果的準(zhǔn)確性、可信度。鉆芯法檢測(cè)主要用于以下幾種情況，具體如下：1）當(dāng)混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)成型后，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，混凝土構(gòu)件的質(zhì)量有待提升，但是施工前預(yù)留的立方體試塊強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果仍符合設(shè)計(jì)要求，或兩者反之，即質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，混凝土構(gòu)件質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量好;但是預(yù)留立方體試件強(qiáng)度試驗(yàn)值卻偏低，此時(shí)便可采用鉆芯法進(jìn)行檢測(cè)，從而確定待檢混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度。2）當(dāng)混凝土構(gòu)件質(zhì)量已損傷，混凝土構(gòu)件表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量將發(fā)生一定改變，此時(shí)混凝土質(zhì)量檢測(cè)不宜選擇回彈法、超聲法，便可通過鉆芯法，來判定混凝土內(nèi)部的實(shí)際狀態(tài)。3）當(dāng)待檢測(cè)混凝土構(gòu)件使用時(shí)間較長(zhǎng)，混凝土表層已碳化或受其他因素影響，若采用回彈法等檢測(cè)，很容易出現(xiàn)較大誤差。此時(shí)，便可通過鉆芯法進(jìn)行測(cè)定，從而真實(shí)反映出待檢混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

2 鉆芯取樣使用方法及強(qiáng)度推定

芯樣鉆取機(jī)是鉆芯法最為重要的儀器，機(jī)架、鉆進(jìn)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、冷卻排渣系統(tǒng)與減速裝置是其主要構(gòu)成部分。鉆芯取樣前期，需清理干凈鉆取機(jī)的各個(gè)部件，隨后在待檢構(gòu)件上選取芯樣鉆取位置，并固定鉆機(jī)。隨后將水源接入進(jìn)水口，開啟電動(dòng)機(jī)，檢測(cè)水流冷卻排渣系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作，當(dāng)上述操作完成后，即可接通電源，開啟開關(guān)。通過規(guī)定規(guī)格的鉆頭向標(biāo)記的鉆芯位置鉆進(jìn)，直至成功取出芯樣。

在整個(gè)鉆取芯樣過程中，要時(shí)刻關(guān)注鉆頭是否接觸到異常物，或存有偏差。若在工作中，鉆頭突然卡死，需及時(shí)減速，并拔出鉆頭一定長(zhǎng)度，隨后再次鉆入，避免鉆頭被損壞。鉆芯法是以不損傷構(gòu)件安全使用為前提的，在選取鉆芯部位時(shí)，可選擇以下部位：1）混凝土構(gòu)件受力較小部位;2）便于操作及具有代表性部位;3）不得損壞構(gòu)件內(nèi)的鋼筋、管線等。

按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，在現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，從而獲取芯樣的極限抗壓承載力，并由此獲取芯樣的抗壓強(qiáng)度，其計(jì)算公式如下：

Fcu，cor=Fc/A

其中，芯樣試件混凝土抗壓強(qiáng)度可由Fcu，cor表示;單位MPa;

芯樣試件抗壓試驗(yàn)最大壓力值可由Fc表示，單位N;

芯樣試件抗壓截面面積可由A表示，單位mm2。

3 工程概況

某橋梁下部結(jié)構(gòu)橋墩設(shè)計(jì)采用C30混凝土強(qiáng)度等級(jí)，左幅1#橋墩澆筑已完成，因?yàn)楸竟こ淘诙臼┕?，氣溫較低。在澆筑混凝土過程中，經(jīng)測(cè)量混凝土入模溫度偏低，同時(shí)存在后期養(yǎng)護(hù)不到位情況，當(dāng)前混凝土已達(dá)到28天齡期?；跉鉁剌^低，混凝土受凍可能性較大，內(nèi)外質(zhì)量存有很大差異，因此，不宜采用回彈法等檢測(cè)。經(jīng)綜合考慮，為檢測(cè)橋墩混凝土強(qiáng)度，決定采用鉆芯法進(jìn)行檢測(cè)。

1）芯樣抽取。按照《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，在同一批次強(qiáng)度等級(jí)相同的混凝土內(nèi)，以平均混凝土強(qiáng)度最低的構(gòu)件為準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件的最小樣本量可控制在15個(gè)以上。單個(gè)芯樣試件檢測(cè)中，不同構(gòu)件鉆芯數(shù)量應(yīng)控制在3個(gè)以上。若構(gòu)件較小，可適當(dāng)降低鉆芯數(shù)量，可選擇2個(gè)。根據(jù)本檢測(cè)項(xiàng)目相關(guān)要求，每個(gè)批次鉆取芯樣3個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)鉆取芯樣構(gòu)件數(shù)量共24個(gè)。

2）芯樣加工處理及試驗(yàn)結(jié)果分析。選用帶水冷卻裝置的薄壁空心鉆進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)芯樣鉆取，70mm為其直徑，按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，其尺寸可控制在混凝土骨料最大粒徑3倍以上，因此，可滿足相關(guān)規(guī)定。芯樣試件高度和直徑之比實(shí)測(cè)值在0.95～1.05，芯樣加工可滿足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在芯樣加工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)鉆取的芯樣需進(jìn)行準(zhǔn)確編號(hào)，并標(biāo)注及記錄芯樣構(gòu)件名稱、方向及位置。隨后根據(jù)規(guī)范規(guī)定的高度切割芯樣，待芯樣切割好之后，需進(jìn)行打磨處理，最后經(jīng)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，獲取混凝土強(qiáng)度。

完成上述操作后，需及時(shí)修補(bǔ)鉆取結(jié)構(gòu)物芯樣后存在的孔洞，便于后期安全使用。若在受壓區(qū)混凝土選擇時(shí)出現(xiàn)問題，將會(huì)對(duì)混凝土構(gòu)件性能造成嚴(yán)重影響，甚至影響其安全性。

為更好地檢驗(yàn)混凝土抗壓強(qiáng)度，本文以多種檢驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，獲取混凝土強(qiáng)度推定值。由表1橋梁工程下部結(jié)構(gòu)橋墩混凝土強(qiáng)度推定值可知，各種鉆芯技術(shù)規(guī)范和混凝土強(qiáng)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)獲取的檢測(cè)值，雖有所不同，但計(jì)算結(jié)果差異并不明顯，基本保持在同一等級(jí)。經(jīng)分析了解到，產(chǎn)生此類差異的主要原因在于不同規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)中有著不同的處理與評(píng)定檢測(cè)數(shù)據(jù)的方法，但以工程角度來講，屬于可接受范圍，均能達(dá)到規(guī)定要求。

總之，無(wú)論采用哪部規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，都需要嚴(yán)格遵照該規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的條文要求，檢測(cè)時(shí)注意方法合理、有效，結(jié)果評(píng)定時(shí)要注重有效芯樣的數(shù)量，保證檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，混凝土是世界上使用量最大的人工土工建筑材料，混凝土強(qiáng)度直接影響工程建設(shè)的整體質(zhì)量。為此，必須重視混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法的合理選用。鉆芯法是混凝土強(qiáng)度檢測(cè)及評(píng)定的主要方法之一，其優(yōu)勢(shì)在于操作便捷、精度高，能夠真實(shí)地反映混凝土構(gòu)件質(zhì)量情況。因此，在試驗(yàn)檢測(cè)當(dāng)中，必須了解鉆芯法的工作原理，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)條文要求，規(guī)范檢測(cè)流程，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證混凝土質(zhì)量。

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