鉆芯修正方法應(yīng)用研究

黃圣銓

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建省綠色建筑技術(shù)重點實驗室 福建福州 350025)

0 引言

回彈法是目前最廣泛使用的結(jié)構(gòu)實體混凝土強度無損檢測方法。但回彈法是以混凝土表面硬度來推算混凝土強度，需要借助技術(shù)規(guī)范要求的測強曲線進行強度換算[1]，其所測得的混凝土強度并不是混凝土的實際強度，僅僅是換算強度，當(dāng)被檢混凝土現(xiàn)狀和測強曲線適用條件存在較大差異，回彈法的檢測結(jié)果會有較大誤差。

鉆芯法是一種常用的結(jié)構(gòu)實體混凝土檢測方法，能夠直觀、可靠地反映混凝土構(gòu)件的內(nèi)部實際情況。對于有些特殊的混凝土是不能通過無損檢測法檢測出來，或者對其他間接測強方法的檢測結(jié)果有質(zhì)疑時，可以運用鉆芯法檢測。但依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》CECS 03∶2007規(guī)定，直接采用鉆芯法測強，則必須在構(gòu)件上鉆取3個芯樣[2]，對構(gòu)件破壞較大。

鉆芯修正方法，是在回彈法檢測的構(gòu)件樣本中，抽取若干數(shù)量的受檢構(gòu)件，在每個構(gòu)件上選取代表性的回彈法測區(qū)鉆取1個芯樣進行混凝土抗壓強度檢測，計算測區(qū)混凝土強度修正量或修正系數(shù)，并對整個樣本的回彈法檢測結(jié)果進行修正。鉆芯修正方法提高了回彈法的檢測精度，同時減小了對混凝土構(gòu)件的破壞。

鉆芯修正方法，是回彈法和鉆芯法的結(jié)合，能夠提高回彈法檢測精度。但是現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011[3]對鉆芯修正方法的具體細節(jié)規(guī)定得不夠詳細?；?，筆者擬結(jié)合工程檢測實踐，總結(jié)了在鉆芯修正過程中遇到的問題，并提出解決的建議。

1 實際工程檢測中遇到的問題

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011對鉆芯修正的芯樣數(shù)量作了規(guī)定，“對同一強度等級混凝土修正時，芯樣數(shù)量不應(yīng)少于6個”[1]，但在實際工程檢測中，采用回彈法進行抽檢時，會遇到抽檢構(gòu)件數(shù)量不足6個，或者對檢測結(jié)果存在疑問的構(gòu)件不足6個的情況。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顯然僅考慮了抽檢數(shù)量較多情形下的鉆芯修正。當(dāng)對單個構(gòu)件回彈法檢測結(jié)果有疑問時，如果直接采用鉆芯法進行復(fù)檢，則必須在構(gòu)件上鉆取3個芯樣[2]，對構(gòu)件破壞較大；如果采用鉆芯修正，又會遇到芯樣數(shù)量不足6個無法修正的問題。

在實際工程檢測中, 由于回彈法操作不規(guī)范，或者芯樣試件在取樣、加工和試驗的過程中操作不規(guī)范，以及構(gòu)件混凝土自身的復(fù)雜性，同一批次構(gòu)件鉆芯修正偏差量往往離散較大，偶爾會出現(xiàn)個別構(gòu)件的鉆芯修正量明顯偏離其余構(gòu)件修正量，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011并未對此加以限制。若對修正量的離群值不做分析處理，會導(dǎo)致修正后的檢測結(jié)果與實際值相差甚遠，反而引入更大的誤差，失去鉆芯修正的意義。

針對上述問題，福建省地方標(biāo)準(zhǔn)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》DBJ/T 13-71-2015對鉆芯修正方法的條文做了補充和完善[3]。

(1)在單個構(gòu)件檢測的情況下，且需要進行混凝土強度換算值修正的受檢構(gòu)件總數(shù)不足6個時，應(yīng)在每個構(gòu)件上選取一個代表性的測區(qū)鉆取芯樣進行一對一的修正，即每個構(gòu)件單獨計算修正量，該修正量不得用于其他構(gòu)件。

(2)在受檢構(gòu)件較多的情況下，計算修正量時，可將每個芯樣試件混凝土抗壓強度值與其對應(yīng)的測區(qū)混凝土換算值進行一一比較。當(dāng)對個別數(shù)據(jù)的偏差存在疑問時，可依據(jù)《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理和解釋正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》GB/T 4883[4]的要求對離群值進行檢驗、舍棄，離群值檢驗方法有格拉布斯檢驗法、t檢驗法、標(biāo)準(zhǔn)差檢驗法等。

2 有關(guān)鉆芯修正量計算的工程檢測應(yīng)用實例

2.1 案列1：回彈法按單個構(gòu)件檢測的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行鉆芯修正

某層實驗樓在進行“一柱一梁”結(jié)構(gòu)驗收抽檢時，回彈檢測共計抽取12根梁柱構(gòu)件，發(fā)現(xiàn)所抽取的二層柱、三層柱構(gòu)件的回彈推定値低于設(shè)計強度等級C40，分別為37.2MPa、35.8MPa，其測區(qū)強度換算值如表1所示；其余構(gòu)件回彈推定值均符合相應(yīng)設(shè)計要求。在與建設(shè)單位溝通后，決定對所檢二層柱、三層柱構(gòu)件采用鉆芯法進行修正。鉆芯部位選擇在回彈強度最小換算值的測區(qū)上，在二層柱構(gòu)件第4測區(qū)、三層柱構(gòu)件第7測區(qū)上分別鉆取1個芯樣進行抗壓強度檢測。經(jīng)鉆芯檢測，芯樣試件混凝土強度與對應(yīng)的測區(qū)混凝土強度換算值的偏差值如表2所示。經(jīng)鉆芯修正，二層柱、三層柱回彈推定值分別為41.9MPa、43.0MPa，達到設(shè)計強度等級C40；同時，二層柱、三層柱對應(yīng)修正量不得用于其他構(gòu)件。

表1 某實驗樓二層柱、三層柱回彈法測區(qū)強度換算值 MPa

表2 某實驗樓鉆芯修正計算結(jié)果 MPa

2.2 案列2:回彈法按批檢測的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行鉆芯修正

某食堂3層框架柱共計58根構(gòu)件，采用設(shè)計強度等級為C35的泵送混凝土，由于送檢的標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓強度值未達到設(shè)計強度等級，按批進行回彈法檢測，隨機抽取18根3層柱，構(gòu)件編號為構(gòu)件1～構(gòu)件18。經(jīng)回彈法檢測，通過本省泵送混凝土測強曲線計算得到的所有檢測構(gòu)件混凝土強度推定值為(22.6～39.3)MPa，按批強度推定值為32.0MPa，批標(biāo)準(zhǔn)差為3.37MPa，如表3所示。其中5個構(gòu)件強度推定值未達到設(shè)計強度等級C35。從表3可以看出，構(gòu)件4混凝土強度推定值明顯偏低，查看回彈檢測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其測區(qū)回彈平均值為31.1～37.0，碳化深度平均值達到5.0mmm，測區(qū)混凝土強度換算值的標(biāo)準(zhǔn)差為3.24MPa。鑒于構(gòu)件4數(shù)據(jù)較異常，以及按批強度推定值低于C35，采用鉆芯法對抽樣樣本回彈數(shù)據(jù)進行修正。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2011規(guī)定，“對同一強度等級混凝土修正時，芯樣數(shù)量不應(yīng)少于6個”，同時考慮構(gòu)件4數(shù)據(jù)異常，選取7個構(gòu)件進行鉆芯。所選構(gòu)件除構(gòu)件4外，其余6個構(gòu)件的強度推定值涵蓋回彈強度推定值高、中、低的范圍，其中強度推定值低于C35的構(gòu)件占50%。在所選構(gòu)件強度換算值最小的測區(qū)上，各鉆取1個芯樣進行抗壓強度檢測。芯樣取出后，觀察并記錄表面狀況，發(fā)現(xiàn)構(gòu)件4芯樣表面浮漿較厚，厚度達到約46mm。經(jīng)鉆芯檢測，芯樣試件混凝土強度與對應(yīng)的測區(qū)混凝土強度換算值的偏差值如表4所示。

表3 某食堂三層柱回彈法檢測結(jié)果 MPa

表4 某食堂鉆芯修正計算結(jié)果 MPa

使用格拉布斯(Grubbs)[4]檢驗法對偏差值δ進行離群值的判定，具體計算過程如下:

鉆芯樣本的數(shù)據(jù)個數(shù)為n，將單個芯樣混凝土抗壓強度值與其對應(yīng)測區(qū)混凝土強度換算值之間的偏差值δi從小到大排列(δ1、δ2、δ3、…、δn-1、δn)，按式(1)、式(2)分別計算樣本平均值△和標(biāo)準(zhǔn)偏差S△，利用式(3)、式(4)計算可疑值(最大值或最小值)的格拉布斯統(tǒng)計量Gn、Gn′值：

(1)

(2)

Gn=(δn-Δ)/SΔ

(3)

Gn′=(Δ-δ1)/SΔ

(4)

設(shè)定檢出水平α為5%，剔除水平α′為1%，按照雙側(cè)情形檢驗，檢出水平對應(yīng)臨界值為G0.975，剔除水平對應(yīng)臨界值為G0.995。

若Gn>Gn′，且Gn>G0.975，則判斷δn為離群值，否則判斷無離群值；

若Gn>Gn′，且Gn>G0.995，則判斷δn為統(tǒng)計離群值，可考慮剔除；

若Gn′>Gn，且Gn′>G0.975，則判斷δ1為離群值，否則判斷無離群值；

若Gn′>Gn，且Gn′>G0.995，則判斷δ1為統(tǒng)計離群值，可考慮剔除。

G0.975、G0.995為格拉布斯檢驗臨界值，可根據(jù)樣本數(shù)量n由格拉布斯 (Grubbs)的臨界值表[4]查得。樣本數(shù)據(jù)的檢驗計算結(jié)果如表5所示，Gn>Gn′，且Gn>G0.995，構(gòu)件4的偏差值為統(tǒng)計離群值，可予以剔除。對剩余6個偏差值進行格拉布斯(Grubbs)檢驗，未發(fā)現(xiàn)離群值，重新計算修正量為2.4MPa。而對于構(gòu)件4，由于混凝土浮漿較厚，表層與內(nèi)部質(zhì)量不一致，應(yīng)以鉆芯法檢測結(jié)果為準(zhǔn)，單獨計算修正量進行一對一的修正。通過施工現(xiàn)場調(diào)查了解，構(gòu)件4混凝土是該批構(gòu)件最早澆筑的，其混凝土受洗泵管漿料的影響導(dǎo)致表面浮漿較厚，而在芯樣試件加工過程中則將表面浮漿完全切除了。由于構(gòu)件4表面浮漿過厚，超過保護層厚度，會使構(gòu)件的截面尺寸減小，也會削弱構(gòu)件的承載能力，在檢測結(jié)果中予以注明，并應(yīng)在有條件的情況下對類似情況的構(gòu)件進行排查。

經(jīng)鉆芯修正，所有檢測構(gòu)件混凝土強度推定值為(35.1～41.7)MPa，按批推定強度值為36.5MPa。

表5 格拉布斯 (Grubbs)檢驗法計算結(jié)果

3 結(jié)語

鉆芯修正方法，兼具回彈法和鉆芯法的優(yōu)點，在實際工程結(jié)構(gòu)混凝土強度檢測中得到廣泛應(yīng)用。結(jié)合工程實踐，正確應(yīng)用鉆芯修正方法，才能達到修正回彈法檢測結(jié)果目的。為了提高鉆芯修正方法的檢測精度，減小檢測誤差，應(yīng)該注意以下幾點。

(1)規(guī)范回彈法和鉆芯法的檢測操作，以免測試失誤造成檢測誤差增大。

(2)正確認識鉆芯修正方法的概念及其計算方法。對于單個構(gòu)件，在采用鉆芯修正方法進一步檢測時，應(yīng)參考回彈法檢測數(shù)據(jù)，在強度最小換算值或者接近最小換算值的測區(qū)附件布置鉆芯點，以便更準(zhǔn)確地了解其強度狀況。對于按批檢測的構(gòu)件，選取鉆芯構(gòu)件時，應(yīng)參考回彈法檢測數(shù)據(jù)，所選構(gòu)件的強度推定值應(yīng)盡量涵蓋所有檢測數(shù)據(jù)范圍，而回彈推定強度較低的構(gòu)件宜占較大的比例。

(3)回彈法鉆芯修正時，每個芯樣試件的混凝土抗壓強度值與對應(yīng)的測區(qū)混凝土換算值的偏差值應(yīng)該以修正量為數(shù)學(xué)期望成正態(tài)分布，當(dāng)不符合此規(guī)律時，則可能存在離群值，會對修正量帶來偏差，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)時可進行離群值的檢驗和舍棄。為了便于查找原因，芯樣取出后，應(yīng)仔細觀察芯樣表面浮漿狀況和其他異常狀況，做好記錄。如果浮漿厚度過大，應(yīng)以鉆芯法檢測結(jié)果為準(zhǔn)，同時由于浮漿對構(gòu)件截面造成了削弱，應(yīng)在檢測結(jié)果中予以說明，以便于采取相應(yīng)措施。

參 考 文 獻

[1] JGJ/T 23-2011 回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] CECS 03:2007 鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國計劃出版社，2008.

[3] GB/T 4883-2008 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理和解釋 正態(tài)樣本離群值的判斷和處理[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[4] DBJ/T 13-71-2015 回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].2015.