鉆芯法在混凝土強度非破損檢測中的應用

1、鉆芯法在混凝土強度非破損檢測中的應用非破損檢測方法以不影響結構或構件的承載能力為前提在結構上或構件上直接進行局部 破壞性試驗，或直接鉆取芯樣進行破壞性試驗，然后根據試驗值與結構混凝土標準強度的相關關 系，換算成標準強度換算值，并根據此推算出結構混凝土強度標準值的推定值或特征強度。鉆芯 法是一種簡便、直觀，檢測精度較高的局部破損的檢測方法，它作為一種出色的微破損檢測方法, 在生產施工中被廣泛應用。1鉆芯法鉆芯法是利用專用鉆機，直接從結構或構件上鉆取芯樣,進行抗壓試驗，根據芯樣的抗壓強 度推定結構或構件混凝土強度的一種局部微破損現場檢測方法。由于鉆芯法的測定值就是圓柱 狀芯樣的抗壓強度，即參考強度

2、或現場強度。它與立方體試件抗壓強度之間，除了進行必要的形 狀修正外，無需進行某種物理量與強度之間的換算。因此，普遍認為這是一種較為直觀、可靠、 精度高的檢測手段，己為較多的國家所采用。用鉆芯法進行現場檢測具有直觀、準確的特點，因而廣泛應用于工業(yè)和民用建筑、水工大壩、 橋梁、公路、機場跑道等混凝土結構或構筑物的質量檢測。它主要用于老建筑物鑒定，檢測遭受 凍害、火災、化學腐蝕等超聲-回彈綜合法或回彈法無法檢測的結構混凝土強度，和對非破損檢 測結果進行校核修正。并且，鉆取的芯樣除可進行抗壓強度試驗外,也可進行抗劈強度、抗凍性、 抗?jié)B性、吸水性及容重的測定,還可檢查混凝土的內部缺陷，如裂縫深度、接縫、

3、分層、離析、 孔洞和疏松大小及混凝土中粗骨料的級配情況。2鉆芯法原理鉆芯法試驗是利用鉆機在結構上鉆取所設計的試驗芯樣，將芯樣鋸切、磨平、晾干后，在壓 力機上進行抗壓試驗，獲得芯樣的極限抗壓強度。因為經大量試驗證明，直徑、高度均為100mm 的大芯樣試件抗壓強度與邊長150mm立方體試塊強度基本上是一致的，所以以直徑100mm,高度 與直徑的比（簡稱高徑比，記作H/D）為1的圓柱體作為標準試件，其強度可認為是構件混凝土的 實際強度;直徑75mm,高徑比為1的小芯樣作為非標準試件，其強度認為是試件的檢測強度。因 此，尋求高徑比均為l的大、小芯樣之間的強度換算關系,即可推定結構混凝土強度。為了詳細介

4、紹鉆芯法的工作過程，本文設計實驗探究鉆芯法的造作方法。3試驗方法采用省內常用砂、石、水泥等材料，制作鉆芯用混凝土試件，同時留取150mm立方體混凝土 試塊，混凝土強度等級C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80,鉆芯試件與立方體混凝土試塊都采用自然養(yǎng)護方法，鉆取直徑75mm、100mm芯樣，分析不同直徑芯樣的與150mm立方體混 凝土試塊之間的換算公式。1）試件制作:每一強度等級制作1100X650X 180mm混凝土試件一個，同時制作同條件150mm 立方體混凝土試塊六組。2）芯樣鉆取:將混凝土試件劃分為六個區(qū)，每一齡期、每一直徑在每個 區(qū)分別取一個芯樣。3）芯樣加工:

5、用切割機、磨平機將芯樣切割磨平至要求尺寸。4）芯樣尺寸測 量:平均直徑:用游標卡尺測量芯樣中部，在相互垂直的兩個位置上，取其二次測量的算術平均 值,精確至0.5mm;芯樣高度:用游標卡尺進行測量，精確至1mm;垂直度:用游標量角器測量 兩個端面與母線的夾角,精確至0.1 ；平整度:用鋼板尺或角尺緊靠在芯樣端面上，一面轉動 鋼板尺，一面用塞尺測量與芯樣端面之間的縫隙。3.1芯樣尺寸要求1）沿芯樣高度任一直徑與平均直徑相差不得大于1.5mm。2）經端面補平或磨平后的芯樣高 度誤差不大于土2mm。3）芯樣端面的不平整度在100mm長度內不超過0.1mm。4）芯樣端面與軸線 的不垂直度不超過2。5）芯

6、樣不得有裂縫或其他較大缺陷。3.2芯樣的補平方式同一試件上取出同直徑、同高徑比芯樣采用五種補平方式:水泥凈漿、水不漏、環(huán)氧膠泥、 磨平，四種方式對比如下：1）水泥凈漿:易出現干縮裂縫，需保濕養(yǎng)護，硬化時間長，水泥價低易購，適于40MPa以下混 凝土補平。2）水不漏:不易出現干縮裂縫，可控制硬化時間，在空氣中、水中都可硬化，但價格比 水泥高，專利產品市場不易購得，適于60MPa以下混凝土補平。3）環(huán)氧膠泥:不易出現干縮裂縫， 可控制硬化時間，價低易購，配合比不易控制，適于各等級混凝土補平。5）磨平:磨平后當天可作 抗壓試驗，不受補平材料性能影響，適于各等級混凝土，準確可靠。3.3抗壓強度試驗芯樣

7、及150mm立方體混凝土試塊的抗壓強度應按現行國家標準普通混凝土力學性能試驗 方法中對混凝土立方體試塊抗壓強度試驗的規(guī)定進行。鉆芯法推定結構混凝土強度，依照各個 國家標準的不同，所取芯樣的尺寸也不同，但是所測的芯樣抗壓強度均需要先換算為標準試件強 度,然后來評定結構混凝土質量。在我國，大量的試驗研究表明:高度和直徑均為100mm的芯樣的 抗壓強度,相當于邊長為150mm立方體試塊的抗壓強度。因此在CECS03:88規(guī)程中規(guī)定,用直徑 100mm,高徑比為1的芯樣試件作為鉆芯法試驗的標準試件，并給出了不同高徑比的換算系數。在 國內，結構混凝土檢測現場取芯，均以此為標準。通過試驗數據處理，回歸分析

8、、誤差分析及試驗結果的合理性分析，最終得出對于檢測強度 范圍在10-80MPa內的混凝土構件，鉆取直徑75mm小芯樣檢測方法及其強度推定方法。結論如下: 以直徑75mm,高徑比等于l的芯樣作為鉆取小直徑芯樣檢測法的標準芯樣。4鉆芯法的使用局限鉆芯法已在結構混凝土的質量檢測中得到了普遍的應用，但是，鉆芯法檢測混凝土質量除了 具有直觀可靠，精度高的優(yōu)點之外，也有一定的局限性，具體表現為：1）鉆取芯樣時對結構混凝土造成局部損傷，因此對于鉆芯位置的選擇和鉆芯數量等均受到 了一定的限制,而且它所代表的區(qū)域也是有限的。2）鉆芯機及芯樣加工配套機具與非破損測試 儀器比較笨重，移動不方便，測試成本較高。3）鉆

9、芯后的空洞需要補修，尤其當鉆斷鋼筋時更增加 了修補的工作難度。因此在結構現場檢測中，考慮結構的安全，盡量減少取芯數量，采用鉆芯法與 非破損檢測方法綜合使用,一方面利用非破損法可以大量測試而不損傷結構的特點，另一方面又 可利用鉆芯法提高非破損檢測精度，使二者相輔相成。這也將成為鉆芯法的發(fā)展趨勢。5結論鉆取小直徑芯樣法能夠直觀、準確地反映結構混凝土強度不受齡期、碳化深度等影響，實 驗證明是一種優(yōu)秀的取樣方法,適用范圍較廣。但由于混凝土是一種多相復合材料，勻質性差， 大多數非破損檢測方法均是接推定強度,影響因素較多，盡量采用多種檢測方法相結合,互相彌 補不足。參考文獻國家建筑工程質量監(jiān)督檢驗中心.混

10、凝土無損檢測技術.中國建材工業(yè)出版社.崔士起,宋雙陽,等.鉆芯法檢測混凝土強度技術研究與應用課題回彈法檢測作業(yè)指導書1目的為保證使用回彈儀檢測普通混凝土抗壓強度的準確度和精度，編 制本細則。2適用范圍2.1本細則僅適用于本中心進行工程結構普通混凝土抗壓強度的檢測和 結果評定。2.2采用單一回彈法檢測混凝土抗壓強度時，混凝土的齡期宜在141000天范圍以 內，混凝土立方體抗壓強度在10MPa60MPa范圍內。2.3對于遭受火災、凍傷、化學侵蝕及 存在缺陷等情況下的構件混凝土抗壓強度，當混凝土受影響層能剔除且回彈測區(qū)的質量符合回 彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)第4.1

11、.3條第6項的要求時，可按本細則 的規(guī)定進行檢測。2. 4遭受火災、凍傷、化學侵蝕等構件混凝土抗壓強度的損失情況，可采用 回彈法結合取芯修正的方法檢測。2.5當有下列情況之一時，應制定專用測強曲線或采取取樣 修正的方法：特殊方法成型的混凝土；摻加引氣劑的混凝土；檢測部位曲率半徑小于 250mm； 潮濕或浸水的混凝土。3編制依據回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001 )；回彈法、超聲法和綜合法檢測長齡期混凝土抗壓強度技術規(guī)程 (DB21/T834-2000);建筑結構檢測技術標準(GB/T50344-2004)。14檢測技術4.1抽樣方法與抽樣數量4.1.1回彈法檢測混凝土

12、強度可采用全數檢測、按檢測批檢測和 單個構件檢測等抽樣方法，具體采取的抽樣方法和抽樣數量應根據工程或結構的情況與委托方 協(xié)商確定。4.1.2按檢測批檢測時，應將混凝土強度等級、成型工藝、養(yǎng)護條件相同，齡期相近 的構件可作為一個檢測批，每個檢測批的檢測構件宜隨機確定，檢測批構件的數量可采取下述 方法確定：按回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JG/T23-2001)的規(guī)定確定抽樣數 量；檢測構件的數量大于或等于建筑結構檢測技術標準(GB/T 50344-2004)關于樣本最 小容量的要求，該規(guī)范的關于樣本最小容量的要求見下表：表4.1.2建筑結構抽樣檢測的最小樣本容量檢測批的容量檢測類別和樣本最小

13、容量檢測批的容量檢測類別和樣本 最小容量 ABC A B C2-89-1516-2526-5051-9091-150151-280281-500 2235581320 2358132032503581320325080501-12001201-32003201-1000010001-3500035001-150000150001-500000500000325080125200315500- 801252003155008001250- 12520031550080012502000-注：檢測類 別A適用于一般施工質量的檢測，檢測類別B適用于結構質量或性能的檢測，檢測類別C適用 于結構質量或性

14、能的嚴格檢測或復檢。與有關當事方協(xié)商一致的抽樣數量。4.1.3當檢測數 量不能滿足第4.1.2條要求時，宜按單個構件進行檢測。4.1.4在檢測批檢測時，每個構件的測 區(qū)可為510個，但應保證推定區(qū)間滿足建筑結構檢測技術標準(GB/T 50344-2004)對于 檢測批推定區(qū)間的限制要求。4.1.5單個構件檢測時每個構件的測區(qū)數不宜少于10個；對尺寸 較小或次要的構件，回彈測區(qū)數可酌情減少，但不宜少于5個；特殊情況，可根據實際情況確 定測區(qū)數量。4.1.6相鄰兩測區(qū)的間距宜控制在2m以內，測區(qū)離構件邊緣的距離不宜小于0.1 m，并應避開預埋件。測區(qū)面積宜在0.04m2左右。4.2回彈值測量4.2

15、.1測區(qū)中測點的布置， 應符合回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JG/T 23-2001)的相關規(guī)定。4.2.2回彈值的測 量操作應符合回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)第4.2節(jié)的相關規(guī)定。 4.2.3檢測時如彈擊點落在裂縫、氣孔、裂縫或外露的石子上，該回彈值應作廢。4.2.4檢測時 如回彈儀出現滑塊移位不正常、彈擊錘不掛鉤或無法脫鉤等異常情況，應更換回彈儀，并對使 用該回彈儀檢測數據進行確認。有必要時應對該回彈儀檢測的構件編號進行登記。4.2.5對于鋼、 木模混用的工程，應對所測構件或測區(qū)的模板種類進行記錄。4.3碳化深度測量4.3.1構件混凝 土碳化深度的測量

16、的數量可按下述方法確定：單個構件檢測時，應按回彈法檢測混凝土抗 壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)第4.3節(jié)規(guī)定的數量測量混凝土構件的碳化深度；進行 檢測批檢測時，可按回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)第4.3節(jié)規(guī)定的 數量測量混凝土構件的碳化深度；也可測量檢測批混凝土平均碳化深度。4.3.2構件混凝土平均 碳化深度的量測可在混凝土芯樣上取得，也可在構件上測量，但應取得足夠多的測點，保證碳 化深度平均值的代表性。4.3.3構件混凝土碳化深度的測點宜采用錘鑿成孔，不宜采用電錘成孔。 4.3.4碳化深度測量宜在酚酞溶液滴定5分鐘后進行。4.3.5當采取鉆芯法或

17、立方體試塊對回彈 換算強度修正時，可不測定構件混凝土的碳化深度。5測試數據計算5.1回彈數據處理5.1.1對 回彈數據的處理應基本按回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)第5章的規(guī) 定進行，但宜考慮下述調整系數：(1)向上彈擊時，乘以0.97的調整系數；向下彈擊時，乘 以1.06的調整系數；對鋼模構件，乘以0.83的調整系數。應按下述步驟使用修正系數和調 整系數：(1)進行彈擊角度修正；進行彈擊角度系數調整；進行彈擊面(澆筑面)修正； 進行模板系數調整。5.1.2當采用地方測強曲線時，應按相應地方標準的規(guī)定進行回彈數據 的處理，當地方標準未考慮上述調整系數時，經過必要的

18、驗證，可以考慮進行相應的調整。5.2 混凝土強度計算5.2.1測區(qū)混凝土強度換算值的計算可依據修正或調整后的測區(qū)回彈平均值按 下述方法計算：按回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)附錄A提供的 表格計算；按相關地方標準提供的公式或圖表計算；當采用鉆芯或立方體試塊修正且未 取得混凝土碳化深度值時，可按上述標準碳化深度為零時計算換算強度。對泵送混凝土可按回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)第4.1.6條的規(guī)定計算測區(qū)強度換算 值。5.2.2采用回彈法現場檢測預制預應力圓孔板時，測區(qū)強度換算值應乘以1.10的專項調整 系數。5.3換算強度的修正5.3.1采用回彈法檢測混凝土強度時，回彈換算強度宜有鉆芯或立方 體試塊抗壓強度的驗證或修正。5.3.2當回彈測試時混凝土的齡期超過1000天且按回彈法檢 測混凝土抗壓強度技術規(guī)程(JGJ/T 23-2001)或沒有相應齡期混凝土回彈換算強度的地方標準 計算換算強度時，應對回彈換算強度進行驗證或修正。5.3.3對回彈換算強度進行驗證或修正可 采取鉆芯法或立方體試塊的方法，具體驗證與修正可按下述標準的規(guī)定進行：回彈法檢測 混凝土抗壓強度技術規(guī)程 (JGJ/T 23-2001)； 鉆芯法檢測混凝土強度檢測細則(CQJC/D1/02)；(3)建筑結構檢測技術標準(GB/T 50344-2004)。6