關(guān)于鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度應(yīng)用方法的探討

宋立力 曹 猛

（1重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院 重慶 400039；2重慶市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站檢測中心 重慶 400015）

建筑工程結(jié)構(gòu)檢測有回彈法、拔出法、鉆芯法、超聲法、超聲回彈綜合法等，針對所檢對象的重要程度或者現(xiàn)場情況選擇檢測方法。比如對結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生懷疑時(shí)，大家可能首先想到選用回彈法，因?yàn)榛貜椃▽儆跓o損檢測技術(shù)，具備實(shí)用性、快速性及便攜性，且不會損傷混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能和形態(tài)。但是由于回彈法只能根據(jù)混凝土表面的回彈值來確定強(qiáng)度，對內(nèi)部質(zhì)量無法進(jìn)行考證，所以在檢測對象為重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)宜選用鉆芯法。鉆芯法是利用混凝土鉆芯機(jī)，直接從所需檢測的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上鉆取混凝土芯樣，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加工處理后，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，根據(jù)芯樣的抗壓強(qiáng)度推定結(jié)構(gòu)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的一種局部破損的檢測方法，因直觀、可靠、準(zhǔn)確度高而廣泛運(yùn)用于混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場質(zhì)量檢測中。鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度這個(gè)項(xiàng)目，整個(gè)檢測流程應(yīng)是取樣——加工——抗壓——計(jì)算，相對于大多數(shù)檢測項(xiàng)目，鉆芯法對操作人員的專業(yè)素質(zhì)要求較為嚴(yán)格，從現(xiàn)場取樣到芯樣加工，最后抗壓，整個(gè)過程要靠操作人員高精度的來完成每一個(gè)步驟，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差都有可能導(dǎo)致最終結(jié)果值的偏離。并且鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度可以說是構(gòu)件強(qiáng)度檢測的“最后一道防線”，如果有偏離的最終結(jié)果值不滿足設(shè)計(jì)需要，就會給工程建設(shè)帶來及大的損失。本文主要是結(jié)合個(gè)人的檢測經(jīng)驗(yàn)及對標(biāo)準(zhǔn)的理解，對鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度提出一些個(gè)人看法。

1 取芯部位及鉆芯筒直徑的選擇

1）一般情況下委托單位要求對部分或者單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行鉆芯法檢測都是針對較為重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如委托方無特別指定位置要求，那么在選擇取芯位置時(shí)就一定要謹(jǐn)慎。如果檢測構(gòu)件為框架梁，則盡量選擇在中和軸上彎矩M=0處鉆取。但對單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行檢測時(shí)，3個(gè)有效芯樣宜均分在梁跨左、中、右3處，左右兩處取樣應(yīng)處于在梁跨1/3處，因此受力較小。如檢測構(gòu)件為柱，取芯部位宜選擇柱身上、中、下3處，同樣上下兩處取樣也應(yīng)處于柱身1/3處，因?yàn)橹跐矒v時(shí)混凝土是從下到上進(jìn)行的，振搗后，下半部粗骨料比上半部偏少，一般說來柱下半部的混凝土強(qiáng)度要高于上半部。同時(shí)，利用鋼筋掃描儀準(zhǔn)確定位出受力鋼筋的具體位置，避免傷及受力鋼筋也可以保證芯樣的有效性。鉆取芯樣時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求架設(shè)鉆芯設(shè)備。因多數(shù)混凝土鉆芯設(shè)備均為人工手動(dòng)控制進(jìn)鉆，在進(jìn)鉆速度上就只能根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來控制，雖現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)上沒對進(jìn)鉆速度作進(jìn)一步明確，但實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，一旦失去速度控制，致使鉆筒與芯樣發(fā)生軸心偏離，極易造成所取芯樣形態(tài)的不規(guī)則。如鋼筋定位儀定位后仍無法避免拉結(jié)鋼筋被鉆時(shí)，更是要控制好進(jìn)鉆速度，否則容易導(dǎo)致卡鉆甚至電機(jī)損壞等后果。

2）根據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》CECS03：2007 (以下簡稱CECS03) 3.1條的要求，其標(biāo)準(zhǔn)芯樣的公稱直徑宜為100mm，如因設(shè)計(jì)安全考慮選用小直徑芯樣鉆取時(shí)，所選鉆筒直徑不得小于骨料最大粒徑的2倍[1]。極少同行往往在選擇鉆筒直徑時(shí)忽略此要求，只把對結(jié)構(gòu)安全影響性作為應(yīng)用小直徑鉆筒的依據(jù)，最后由于所用芯樣直徑與骨料最大粒徑發(fā)生沖突導(dǎo)致已鉆取并已加工及抗壓的芯樣成為無效芯樣，所測數(shù)據(jù)也無效，將造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

故應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)選擇鉆筒直徑，確保所取芯樣的有效性和完整性。

那么應(yīng)該如何在檢測前正確的選擇鉆筒直徑呢，如因構(gòu)件結(jié)構(gòu)安全原因不能選用100mm標(biāo)準(zhǔn)直徑，那么首先就必須得確定所測構(gòu)件中骨料的最大粒徑 ，個(gè)人建議采用局部破損的方法取得所測構(gòu)件試樣中已離散后的骨料，使用游標(biāo)卡尺對粗骨料一一進(jìn)行排查，從而依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判斷能否使用70mm鉆筒進(jìn)行取樣。進(jìn)行批量檢測時(shí)，對同類型同工藝同時(shí)間的構(gòu)件需分別對兩個(gè)及其兩個(gè)以上的構(gòu)件進(jìn)行局部破損取樣。

2 芯樣的加工及抗壓檢測

1）CECS03標(biāo)準(zhǔn)對芯樣的加工技術(shù)要求作了明確的解釋，但由于加工機(jī)械以及人為操作因素極易導(dǎo)致芯樣在加工過程中成為無效芯樣。在芯樣加工前應(yīng)對加工設(shè)備仔細(xì)檢查，確保功能性完整。由于對芯樣的高徑比作出了要求，個(gè)人建議在使用自動(dòng)切割機(jī)切割100mm標(biāo)準(zhǔn)芯樣時(shí)將雙刀的間距適當(dāng)?shù)恼{(diào)整為105mm至110mm(針對可以調(diào)整間距的機(jī)型)，并根據(jù)骨料類型合理選擇雙刀推進(jìn)速度(70mm芯樣可采用同樣的比例進(jìn)行調(diào)整)。因?yàn)樵谶^程當(dāng)中刀片高速與切割面產(chǎn)生作用力，如此時(shí)芯樣表面有粗骨料粘聚性不強(qiáng)就極易導(dǎo)致骨料發(fā)生離散，造成芯樣的高徑比不滿足要求。芯樣加工還有最重要的一個(gè)工序就是使用雙端面磨平機(jī)將芯樣兩端按要求打磨平整，此工序要求操作人員的熟練精準(zhǔn)度較高，需要注意的就是在打磨時(shí)雙磨平輪轉(zhuǎn)速和進(jìn)刀速度，建議在打磨前使用游標(biāo)卡尺將需打磨的尺寸用記號筆進(jìn)行標(biāo)注，確保試件高度滿足要求。芯樣在試驗(yàn)前不能忽視對其幾何尺寸如：平均直徑、芯樣高度、垂直度、平整度尺寸測量，每一個(gè)尺寸測量值都會對最終結(jié)果值產(chǎn)生影響。

2）試件抗壓試驗(yàn)

對芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)估計(jì)是鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度這一項(xiàng)目所有步驟中最為簡單的一步，的確，只要按照標(biāo)準(zhǔn)的程序進(jìn)行試件的養(yǎng)護(hù)，參照混凝土立方體試件的試驗(yàn)方法就可以完成。但很多同行可能會忽略《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002中對試驗(yàn)過程中的加荷速度的控制(混凝土強(qiáng)度＜C30時(shí)，加荷速度應(yīng)為0.3～0.5MPa；混凝土強(qiáng)度等級≥C30且＜C30時(shí)加荷速度應(yīng)為0.5～0.8MPa，)[2]，根據(jù)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加荷速度對芯樣抗壓試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值影響較大，所以在進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行加荷速度控制。

3 批量檢測混凝土抗壓強(qiáng)度

3.1 合理劃分檢測批

檢測批的確定尤為重要，一個(gè)檢測批應(yīng)該選擇相同的混凝土強(qiáng)度等級、生產(chǎn)工藝、原材料、配合比及養(yǎng)護(hù)條件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這樣才能確保檢測結(jié)果值的代表性。

3.2 芯樣數(shù)量的確定

根據(jù)現(xiàn)場要求或者設(shè)計(jì)需要必須開展鉆芯批量檢測時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測批的容量來確定，如確定使用標(biāo)準(zhǔn)芯樣檢測時(shí)，最少的試件樣本則不能少于15個(gè)[1]，否則無法應(yīng)用推定區(qū)間系數(shù)。

3.3 檢測批混凝土強(qiáng)度值確定

首先根據(jù)公式計(jì)算出上限值與下限值(上限值系數(shù)和下限值系數(shù)按附錄查詢)，最后以上限值作為該檢測批混凝土強(qiáng)度的推定值。這里需要特別注意的是“上限值與下限值之間的差值不宜大于5.0MPa和0.1倍平均值兩者的較大值”[1]，如果最終結(jié)果計(jì)算值不滿足上述要求，則需要運(yùn)用《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋 正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》GB/T 4883-2008中已知標(biāo)準(zhǔn)差情形離群值的判斷規(guī)則來處理，通常會使用奈爾(Nair)檢驗(yàn)法將樣本數(shù)值帶入公式進(jìn)行分析[3]，值得注意的是CECS03中3.2.3條說明“當(dāng)確有試驗(yàn)依據(jù)時(shí)，可對芯樣試件抗壓強(qiáng)度樣本的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行符合實(shí)際情況的修正或調(diào)整”，那么如果通過奈爾(Nair)檢驗(yàn)法仍無法有效剔除離群值就必須在已破壞的芯樣上找出合理的依據(jù)(比如芯樣內(nèi)部氣孔較多或者由于受壓面未完全接觸導(dǎo)致破壞形態(tài)不規(guī)則等情形)，再對標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行合理的調(diào)整或修改。針對以上情形，我們不難發(fā)現(xiàn)如在有條件的情況下盡量在取芯時(shí)將樣本數(shù)量擴(kuò)大及確保有效芯樣完整性，將有效的滿足最終強(qiáng)度推定值的確定。

4 結(jié)論

對于工程質(zhì)量檢測項(xiàng)目來說，任何一個(gè)檢測項(xiàng)目都尤為重要，因?yàn)樗P(guān)系著國家和人民的財(cái)產(chǎn)及生命的安全，若在工程質(zhì)量檢測中由于人為或者未知的機(jī)械故障等因素導(dǎo)致檢測結(jié)果值的偏離，那么后果將會非常嚴(yán)重。作為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測的“最后一道防線”，鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度這一項(xiàng)目的重要性毋庸置疑。綜上所述，采用鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度，一定要十分注意所選擇混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測部位，并根據(jù)粗骨料粒徑和結(jié)構(gòu)配筋率，選取適當(dāng)?shù)男緲映叽?，加工芯樣?guī)避任何的人為因素，正確應(yīng)用試驗(yàn)方法和計(jì)算方法，合理處理異常離群值，加強(qiáng)對容易出現(xiàn)偏差的試驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控。這樣才能確?；炷翉?qiáng)度推定值的公正性和準(zhǔn)確性。

[1]《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》CECS03：2007

[2]《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002

[3]《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋 正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》GB/T 4883-2008