王 驍 葛 楠 張玉敏 陳艷華 初建宇 陳海彬

(河北聯(lián)合大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

·建筑材料及應(yīng)用·

鉆芯檢測法影響因素探究★

王 驍 葛 楠 張玉敏 陳艷華 初建宇 陳海彬

(河北聯(lián)合大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

介紹了鉆芯法的應(yīng)用范圍，對鉆芯法檢測混凝土強度的影響因素進行了總結(jié)分析，并提出了應(yīng)用鉆芯法時應(yīng)注意的問題，最后指出了在未來發(fā)展小芯樣混凝土檢測技術(shù)的必要性。

鉆芯法，混凝土強度檢測，無損檢測

0 引言

混凝土作為當(dāng)前建筑工程中應(yīng)用最多的工程材料，其工程質(zhì)量是評定結(jié)構(gòu)性能的主要參數(shù)之一，尤其對一些重要構(gòu)件，必須嚴(yán)格控制具體部位的混凝土質(zhì)量情況，對混凝土強度和密實程度進行檢測和鑒定，以保證結(jié)構(gòu)整體安全性和可靠性要求。目前常用的混凝土強度檢測方法為留設(shè)同條件標(biāo)準(zhǔn)試塊檢測法，但由于混凝土材料的復(fù)雜性和養(yǎng)護條件的多樣性，往往導(dǎo)致檢測強度出現(xiàn)偏差。近年來隨著混凝土無損檢測技術(shù)的發(fā)展，使得混凝土強度檢測的準(zhǔn)確性越來越高，其中鉆芯法和拉拔法等半破損檢測方法，由于是直接在構(gòu)件上制作試塊，因此準(zhǔn)確性更高。王軍波[1]對同等條件下混凝土構(gòu)件分別采用拔出法、折斷法、回彈法和超聲法等方法檢測混凝土強度，并對其95%保證率的測量誤差進行比較，其中鉆芯法測量誤差為8%，在所有檢測方法中準(zhǔn)確性最高。在工程應(yīng)用時鉆芯法經(jīng)常同其他無損檢測方法結(jié)合使用，以提高無損檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 鉆芯法應(yīng)用范圍

一般情況下，混凝土強度檢測按照GB 50204—2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[2]規(guī)定，留設(shè)標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下進行強度檢測。出現(xiàn)下列情況時，可以采用鉆芯法檢測混凝土強度：

1)當(dāng)對留設(shè)的立方體試塊抗壓強度產(chǎn)生懷疑時。包括檢測試塊強度過高，混凝土實際外觀水平較差，或者檢測試塊強度過低，混凝土外觀情況較好等。制作混凝土試塊時影響因素較多，如試塊留設(shè)批次、試塊制作水平以及養(yǎng)護條件等，都會造成試塊抗壓強度出現(xiàn)較大偏差，影響檢測結(jié)果準(zhǔn)確性。

2)當(dāng)出現(xiàn)工程質(zhì)量事故時?；炷两M成材料具有復(fù)雜性和多樣性，當(dāng)混凝土原材料或外加劑質(zhì)量控制不到位，或施工現(xiàn)場養(yǎng)護不當(dāng)時，容易出現(xiàn)質(zhì)量事故，此時，可采用鉆芯法檢測混凝土質(zhì)量，并作為事故責(zé)任認定的依據(jù)。

3)當(dāng)混凝土構(gòu)件遭受侵害時?；炷翗?gòu)件在使用期間遭受到火災(zāi)、化學(xué)腐蝕時，可采用鉆芯法檢測其質(zhì)量情況。此外對于一些老舊樓的改造與加固工作，也可采用鉆芯法進行輔助檢測。

4)對于工程質(zhì)量和使用條件有特殊要求的工程，需要了解混凝土構(gòu)件內(nèi)部情況和強度時，如機場跑道、地下工程等。

5)當(dāng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位對混凝土工程質(zhì)量產(chǎn)生懷疑時，需要按照有關(guān)規(guī)定對相關(guān)部件進行檢測。

鉆芯法以其精度高、可靠性好、直觀有效等特點，被廣泛應(yīng)用在混凝土質(zhì)量檢測方面，但是在應(yīng)用鉆芯法時，需要注意當(dāng)混凝土強度較低(低于10 MPa)時，鉆取芯樣表面粗糙、不完整，無法保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)混凝土強度過高(高于60 MPa)時，由于芯樣脆性較高、敏感性較強，檢測強度一般降低10%～20%。同時鉆芯后孔洞需要進行修補，以保證構(gòu)件強度不低于鉆芯前強度，因此取樣時應(yīng)在保證準(zhǔn)確性的前提下，盡量少的鉆取芯樣。

2 鉆芯法檢測混凝土強度影響因素

2.1 鉆芯機械的影響

鉆芯取樣前必須檢查鉆頭的完整性，避免使用存在明顯缺陷的鉆頭。在鉆芯過程中必須保證鉆芯機安裝穩(wěn)定，以減小鉆頭的震動對芯樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的損傷，以致芯樣強度偏低，在鉆取過程中必須有熟練的操作技術(shù)人員進行指導(dǎo)。鉆頭要選取適宜的尺寸，一般規(guī)定，芯樣直徑為粗骨料的3倍，鋼筋過于密集或者芯樣位置比較特殊的情況下可為粗骨料最大直徑的2倍。在鉆芯過程中鉆取的速度要均勻穩(wěn)定，建議為5 mm/min～10 mm/min，高強混凝土不應(yīng)超過5 mm/min，保證足夠的冷卻水流量，一般為3 L/min～5 L/min，避免金剛石鉆頭因為溫度過高而損壞，同時使混凝土碎屑能夠及時排出，避免影響鉆芯速度和芯樣的表面質(zhì)量。

2.2 芯樣尺寸的影響

我國CECS 03∶2007鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程[3]中規(guī)定，鉆取芯樣直徑為100 mm或150 mm，高徑比為1，但是經(jīng)常出現(xiàn)主筋破壞的情況，特別是對一些配筋率比較高的構(gòu)件，因此有學(xué)者曾探討直徑為75 mm的小芯樣試件的抗壓強度與立方體試塊抗壓強度之間的關(guān)系，結(jié)果表明它們之間具有良好的線性相關(guān)性[4，5]。芯樣鉆取時要保證其直徑在粗骨料粒徑的2倍以上，原因是粗骨料與膠結(jié)料之間的膠結(jié)作用是試件的薄弱環(huán)節(jié)，在受力時會首先產(chǎn)生剪切破壞，造成混凝土抗壓強度值偏低，進而影響試驗的結(jié)果。

2.3 芯樣表面加工情況的影響

芯樣端面作為抗壓試驗的承壓面，其平整度對試件抗壓強度影響較大，除此之外，垂直度不滿足要求也會造成試件偏心受壓，導(dǎo)致抗壓強度偏低，因此國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對芯樣試件的平整度和垂直度都有嚴(yán)格要求。芯樣表面加工一般采用磨平的方式，但對于鉆取過程中，出現(xiàn)石子部位掉角等不能磨平的情況時，往往需要對試件表面進行補平處理，常用做法是采用水泥凈漿補平，也可采用環(huán)氧膠泥、硫磺等進行補平。宋雙陽[7]通過對比不同補平方式下相同直徑芯樣的抗壓強度，得出不同補平方式的強度對比系數(shù)。

2.4 芯樣中鋼筋的影響

在工程實際中，經(jīng)常出現(xiàn)鉆到鋼筋的現(xiàn)象，芯樣進行抗壓試驗時，在縱向方向承受壓力，若鋼筋與承壓方向一致，將會導(dǎo)致抗壓強度偏大，因此試件應(yīng)盡量避免有鋼筋存在。當(dāng)無法避免時，允許芯樣中存在橫向鋼筋，但每個試件中最多只能有兩根，且直徑小于10 mm，與端面距離在10 mm以上。

2.5 芯樣抗壓試驗的影響

混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊的加載速度對其強度有一定的影響，對鉆芯試件同樣如此，加載速度過快會使檢測芯樣強度偏大，同時芯樣表面的油污會使檢測結(jié)果偏小。因此鉆芯試樣檢測應(yīng)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般認為，芯樣養(yǎng)護應(yīng)在(20±5)℃的清水中浸泡40 h～48 h，試驗前取出在干燥環(huán)境下放置3 d，并清除油污、水漬，連續(xù)加載速率為0.3 MPa/s～0.8 MPa/s。

3 結(jié)語

鉆芯法檢測混凝土強度直觀有效、精度高，已成為其他無損檢測方法的校驗依據(jù)，鉆芯法目前還存在一定局限性，主要表現(xiàn)在對構(gòu)件的損壞，因此探究小芯樣檢測技術(shù)，研究小芯樣試塊與標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊換算關(guān)系的準(zhǔn)確性，將成為鉆芯法檢測技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

[1] 王軍波.房屋安全鑒定技術(shù)中的幾個問題[J].建筑技術(shù)開發(fā),1997,24(2):33-34.

[2] GB 50204—2011,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[3] CECS 03∶2007,鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 劉 輝.小直徑混凝土芯樣抗壓強度應(yīng)用性研究[J].工程質(zhì)量,2010,29(10):22-25.

[5] 劉紅義,張勁泉,程壽山，等.混凝土芯樣抗壓強度尺寸效應(yīng)研究[J].混凝土,2012(2):36-38.

[6] 劉夢溪.不同直徑的混凝土芯樣強度探討[J].四川建筑科學(xué)研究,2010,36(3):208-211.

[7] 宋雙陽.混凝土強度非破損檢測技術(shù)研究[D].天津:天津大學(xué),2008.

Research on influential factors of core-drilling method★

Wang Xiao Ge Nan Zhang Yumin Chen Yanhua Chu Jianyu Chen Haibin

(ArchitecturalEngineeringCollege,HebeiUnitedUniversity,Tangshan063009,China)

The paper introduces the application scopes for the core-drilling method, sums up the analysis of the influential factors for the core-drilling to inspect the concrete strength, points out some attentive problems in the adoption of the core-drilling method, and indicates the necessity to develop small core concrete inspection technique in future.

core-drilling method, concrete strength checking, nondestructive testing

2015-02-07★：國家基金項目(項目編號：51478162，51378170)；國家科技支撐項目(項目編號：2013BAJ10B09-2)；河北省基金項目(項目編號：E2014209089，E2015209020)

王 驍(1993- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)11-0101-02

TU502

A