建筑主體結(jié)構(gòu)檢測中鉆芯法與回彈法的運(yùn)用探討

李林東

（廣州市市政工程試驗(yàn)檢測有限公司，廣東廣州 510660）

0 引言

現(xiàn)階段，我國建筑規(guī)模、建筑程序都在朝著現(xiàn)代化、規(guī)范化的方向發(fā)展，在此過程中，人們對建筑工程質(zhì)量要求在不斷提升，在進(jìn)行工程施工監(jiān)管時(shí)，合理應(yīng)用鉆芯法、回彈法對建筑主體的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢測，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)對其進(jìn)行處理，已經(jīng)成為保證混凝土質(zhì)量符合工程施工建設(shè)需要的重要舉措之一。

1 開展建筑主體結(jié)構(gòu)檢測工作的意義

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國建筑行業(yè)繁榮發(fā)展，越來越多的企業(yè)及個(gè)人投身到了建筑行業(yè)當(dāng)中，部分企業(yè)或個(gè)人并不具備建筑工程施工資質(zhì)，但仍參與到建筑工程施工活動(dòng)中的影響，建筑工程的安全性、使用壽命往往無法滿足人們的預(yù)期需要?，F(xiàn)階段，為切實(shí)解決上述問題，加強(qiáng)對工程的監(jiān)管，在工程施工過程中，應(yīng)用合適的檢測方法，對工程施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，及時(shí)找出工程施工過程中存在的不足，并對其進(jìn)行優(yōu)化，成為保證工程整體質(zhì)量安全的關(guān)鍵點(diǎn)之一。混凝土作為當(dāng)前建筑工程主體結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中不可或缺的重要建材，其質(zhì)量安全與工程整體質(zhì)量間存在著直接的聯(lián)系，在檢測過程中，提升對混凝土質(zhì)量檢測工作的關(guān)注度，保證混凝土建材本身以及混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量參數(shù)符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求成為一項(xiàng)極為重要的工作[1]。

2 用鉆芯法檢測混凝土質(zhì)量的方法

鉆芯法是一種利用鉆機(jī)，在建筑混凝土結(jié)構(gòu)上鉆孔，通過取芯對混凝土強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測的方式，了解建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的破損現(xiàn)場檢測手段。為保證檢測工作的可靠性，在應(yīng)用鉆芯法時(shí)，應(yīng)當(dāng)在保證混凝土芯樣位置選取、尺寸大小合適性的基礎(chǔ)上，對芯樣進(jìn)行加工，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，便于檢測人員確實(shí)了解建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。

2.1 芯樣位置選擇

在用鉆芯法了解建筑工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)以《鉆芯法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)范》為基礎(chǔ)，通過對建筑工程實(shí)際情況進(jìn)行分析后，對建筑中受壓力較小的位置進(jìn)行取芯處理，切實(shí)保證芯樣能夠反映建筑工程施工質(zhì)量的同時(shí)，避免對建筑工程整體結(jié)構(gòu)安全造成破壞。具體來說，在進(jìn)行建筑工程鉆芯取樣處理時(shí)，首先可以在工程施工現(xiàn)場，以單位為整體進(jìn)行取樣檢查，并且為避免取樣工作對建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成威脅，需要盡量將取芯數(shù)量控制在4個(gè)以下，若建筑結(jié)構(gòu)為構(gòu)件建筑，取芯的數(shù)量還需要進(jìn)一步減少。需要注意的是，在工程施工過程中，會(huì)對混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響的因素相對較多，為保證取樣工作的可靠性，取樣人員應(yīng)當(dāng)注重工程施工過程中混凝土的離散性，并且在盡量保證混凝土強(qiáng)度與均質(zhì)性的基礎(chǔ)上，在均勻平面上進(jìn)行取芯操作。同時(shí)，在確定取芯位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)在明確建筑受力、外觀特點(diǎn)等信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)行取芯操作，舉例來說，在進(jìn)行橋梁工程混凝土檢測時(shí)，若采用鉆芯法檢測混凝土的強(qiáng)度，需要將主梁懸挑到支座1m左右的位置處，并且在檢測橋墩、連接處的混凝土強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)選擇橋墩位置，進(jìn)行鉆芯操作；在檢測樁基礎(chǔ)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇靠近樁體中心的位置，進(jìn)行鉆芯操作。

2.2 芯樣尺寸選擇

在進(jìn)行建筑工程混凝土強(qiáng)度檢測時(shí)，若檢測方法為鉆芯法取樣檢測，那么為了在滿足測試需要的基礎(chǔ)上，降低對建筑工程本身的損害度，需要在明確檢測工作實(shí)際需要的基礎(chǔ)上，控制芯樣尺寸大小。一般情況下，為保證芯樣檢測質(zhì)量能夠滿足后續(xù)工作的需要，應(yīng)當(dāng)保證鉆取的芯樣直徑在骨料直徑的2倍以上，即便是在一些特殊情況下，芯樣的直徑也應(yīng)當(dāng)在骨料直徑的1倍以上。在對建筑進(jìn)行鉆芯取樣操作時(shí)，芯樣的尺寸越小，對建筑工程造成的損壞就越小，但若是檢測芯樣太小，那么芯樣的混凝土強(qiáng)度將會(huì)發(fā)生變異，檢測工作的精準(zhǔn)度越低?，F(xiàn)階段，為了進(jìn)一步降低鉆芯取樣工作的難度，芯樣的直徑大多為5cm、7.5cm或者10cm。但需要注意的是，在進(jìn)行實(shí)際的取芯操作時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)在明確實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，綜合考量部件配筋率、骨料直徑等因素，選擇合適的芯樣尺寸[2]。

2.3 芯樣加工

在完成取芯操作后，為提升芯樣質(zhì)量檢測工作的準(zhǔn)確性，需要對芯樣（圖1）進(jìn)行選擇，挑選合格的芯樣（圖1a），然后對芯樣進(jìn)行加工處理，處理好的芯樣如圖1b所示。在加工時(shí)，首先，應(yīng)保證切除兩端不平整位置后，芯樣的高精比在0.95與1.05之間；其次，用游標(biāo)卡尺對芯樣進(jìn)行測量，應(yīng)保證芯樣高速任一直徑與其平均直徑的誤差都在2mm以內(nèi)；再次，在用直尺與塞尺測量芯樣時(shí)間兩端面時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)端面在100mm內(nèi)的不平整度在0.1mm以內(nèi)；最后，用角度尺測量端面與軸線的不垂直度在1°以內(nèi)。在保證芯樣外觀符合標(biāo)準(zhǔn)后，可以先用游標(biāo)卡尺測量芯樣的直徑，然后將符合標(biāo)準(zhǔn)的芯樣放在萬能試驗(yàn)機(jī)上，對其進(jìn)行壓強(qiáng)度測試，記錄芯樣破碎時(shí)的破壞荷載，然后將記錄的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行比對，了解該建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度是否符合建筑工程的預(yù)期要求，若不滿足，則及時(shí)對其進(jìn)行處理，若滿足，開展后續(xù)工程施工，從而達(dá)到保證工程整體質(zhì)量安全的目的。

圖1 混凝土芯樣

3 用回彈法檢測混凝土質(zhì)量的方法

考慮到混凝土的抗壓強(qiáng)度與其表面硬度之間存在著一定的聯(lián)系，因此，為了解混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度，則可以用一定的力將回彈儀（圖2）的彈擊錘打擊到混凝土結(jié)構(gòu)表面，通過讀取回彈儀回彈值，并對回彈值與混凝土表面硬度比例進(jìn)行分析的方式，了解混凝土的表面硬度，然后達(dá)到推導(dǎo)混凝土抗壓強(qiáng)度的目的。在當(dāng)前建筑工程混凝土強(qiáng)度測定時(shí)，由于回彈法并不會(huì)對建筑工程整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞，因此這一方法的應(yīng)用范圍較為廣泛。

圖2 回彈儀

3.1 檢測步驟

在用回彈儀檢測混凝土強(qiáng)度時(shí)，首先，要以《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23—2011）為依據(jù)，選擇合適的測區(qū)，一般情況下，在進(jìn)行某一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件回彈檢測時(shí)，應(yīng)保證測區(qū)數(shù)量在10個(gè)以上，若構(gòu)件的某一方向尺寸在4.5m以內(nèi)，另一方向尺寸在0.3m以內(nèi)，那么測區(qū)數(shù)量可以適當(dāng)減少，但仍需保證測區(qū)的總數(shù)量在5個(gè)以上。其次，在進(jìn)行測區(qū)選擇時(shí)，應(yīng)保證回彈儀處于水平方向能夠?qū)炷翝仓?cè)界面進(jìn)行檢測，并且測區(qū)可以選擇在構(gòu)建兩個(gè)對稱可測面或者一個(gè)可測面上，均勻布置測區(qū)內(nèi)的測點(diǎn)，具體來說，相鄰兩個(gè)測區(qū)間的距離應(yīng)當(dāng)小于2m，測區(qū)與構(gòu)件端部或施工縫邊緣間的距離應(yīng)在0.2～0.5m之間。再次，在完成測區(qū)選擇工作后，為保證檢測工作的精確性，需要用砂紙將混凝土測區(qū)表面打磨光滑，然后用毛刷清除測區(qū)表面的雜質(zhì)，避免對回彈檢測工作造成不利影響。最后，在進(jìn)行薄壁或者小型構(gòu)件回彈檢測時(shí)，為避免薄壁或者構(gòu)件在測試時(shí)出現(xiàn)顫動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)在檢測前對其進(jìn)行固定處理[3]。

3.2 強(qiáng)度計(jì)算

用回彈儀對每個(gè)面積小于0.04m2的測區(qū)進(jìn)行回彈測量后，可以對測得的16個(gè)回彈值進(jìn)行處理，去掉其中3個(gè)最大與3個(gè)最小的回彈值，然后求剩下的10個(gè)回彈值的平均值，這一平均值可以被看作是最終的回彈值。在進(jìn)行回彈值計(jì)算時(shí)，若混凝土構(gòu)件并未在水平方向進(jìn)行澆筑測量處理，那么需要對回彈值進(jìn)行修正處理，在提升回彈值精準(zhǔn)度的同時(shí)，為混凝土強(qiáng)度換算前的繪制提供有效的支持。

4 鉆芯法與回彈法的應(yīng)用實(shí)例

4.1 項(xiàng)目概況

某商用樓位于A地步行街附近，為切實(shí)了解該商用樓質(zhì)量能否滿足工程施工預(yù)期要求，需要對其剪力墻混凝土強(qiáng)度能否滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求進(jìn)行測量，由于在對該商用樓的剪力墻進(jìn)行回彈法檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度存疑，于是決定用鉆芯法對混凝土剪力墻強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

4.2 回彈法

為切實(shí)了解該商用樓剪力墻混凝土強(qiáng)度，相關(guān)檢測人員先用回彈儀對剪力墻的強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)該商用樓的9層、22—25層的剪力墻混凝土強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級要求。在檢測時(shí)，先挑選合適的測區(qū)，然后結(jié)合相關(guān)的測量要求，控制測區(qū)間距在2m以內(nèi)；然后用砂紙與毛刷清潔測區(qū)，再用回彈儀對測區(qū)進(jìn)行彈力測量，并將彈力值轉(zhuǎn)化為混凝土強(qiáng)度。

4.3 鉆芯法

4.3.1 芯樣處理

在用回彈法測量后，發(fā)現(xiàn)該商用樓部分剪力墻混凝土強(qiáng)度存疑，此時(shí)遵循《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 384—2016），選擇該建筑中剪力墻混凝土抗壓強(qiáng)度相對較小的部分然后用鉆芯法鉆取芯樣，并且為了保證后續(xù)芯樣荷載強(qiáng)度測試工作的準(zhǔn)確性，保證鉆取的標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件最小樣本量在15個(gè)以上，對于部分小直徑芯樣，可以適當(dāng)增加芯樣個(gè)數(shù)。在完成芯樣鉆取工作后，用雙面鋸，切割鉆芯的兩側(cè)，并且在鋸切過程中，可以用冷水冷卻鋸面，然后用水泥砂漿對芯樣斷面進(jìn)行補(bǔ)平處理，在此操作過程中，保證水泥砂漿的補(bǔ)平厚度在5mm以內(nèi)。在正式測量芯樣荷載強(qiáng)度前，可以對芯樣的幾何尺寸進(jìn)行細(xì)致地測量。具體測量內(nèi)容包括芯樣的平均直徑、垂直度、平整度等，在保證這些參數(shù)均滿足《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 384—2016）后，開展芯樣的時(shí)間試驗(yàn)[4]。

4.3.2 芯樣試驗(yàn)

在保證芯樣高徑比、平整度、垂直度等參數(shù)均符合要求后，將其浸泡在20±5℃的清水中，浸泡時(shí)間在10～18h之間，然后取出芯樣，擦去芯樣表面的清水，在干燥的環(huán)境條件下，開展抗壓試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中，應(yīng)保證操作流程符合《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2019）的要求。在測得芯樣破碎荷載后，通過公式（1）計(jì)算芯樣的抗壓強(qiáng)度值。

式中：fcu，cor——芯樣的抗壓強(qiáng)度值，MPa；βc——芯樣強(qiáng)度換算系數(shù)，在本次測試中取值為0.1；Fc——芯樣在抗壓試驗(yàn)中的破壞荷載，N；Ac——芯樣的抗壓截面積，mm2。

4.3.3 試驗(yàn)結(jié)果

在經(jīng)過鉆芯法測試后，可以得到該商用樓的39—Y軸剪力墻柱混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為44.9MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為2.29MPa，最小值為41.5MPa，現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為41.1MPa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為40；3—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為44.8MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為1.68MPa，最小值為41.9MPa，現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為42.1MPa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為40；8—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為45.1MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為2.06MPa，最小值為41.9MPa，現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為41.8MPa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為40；16—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為45.0MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為1.83MPa，最小值為42.7MPa，現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為41.9MPa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為40；33—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為45.0MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為1.68MPa，最小值為42.5MPa，現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為42.2MPa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為40；C1以北交23—27軸剪力墻柱混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為45.0MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為2.25MPa，最小值為42.1MPa，現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為14.3MPa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為40。

5 結(jié)語

總而言之，在當(dāng)前的建筑工程施工管理過程中，為保證建筑整體的安全性，合理應(yīng)用鉆芯法、回彈法等檢測方法，對建筑工程的主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢測，在保證建筑工程質(zhì)量符合工程施工需要的基礎(chǔ)上，可以為建筑工程使用壽命的延長、人們?nèi)松碡?cái)產(chǎn)安全的保障提供有效的支持。