彭明煒

（上海永固檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 201705）

0 引言

目前，混凝土結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)主要有局部破損法與非破損法2種方式，在具體性能檢測(cè)過(guò)程中，常見(jiàn)方法主要包括超聲法、回彈法、超聲-回彈法等。實(shí)踐證明，傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在諸多不足，如檢測(cè)結(jié)果容易受到鋼筋凈距、粗骨料等因素的影響，而且部分檢測(cè)手段成本大、技術(shù)要求高，難以大面積推廣。相比之下，鉆芯法具有成本低、檢測(cè)效率高及技術(shù)條件成熟等優(yōu)點(diǎn)，并且與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該方法可直接顯示混凝土結(jié)構(gòu)的性能，因此成為評(píng)估混凝土抗壓強(qiáng)度的有效方法，值得推廣。

1 鉆芯法分析

鉆芯法主要是通過(guò)人造金剛石薄壁鉆頭直接從混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件實(shí)體上鉆取若干個(gè)混凝土芯樣本，經(jīng)過(guò)雙刀切割機(jī)加工、自然養(yǎng)護(hù)并達(dá)到規(guī)定齡期后，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)混凝土的抗壓性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)，鉆芯法因?yàn)榫哂兄庇^、便捷、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，成為判斷混凝土結(jié)構(gòu)性能的有效方法。目前，我國(guó)公路、水利、建筑等行業(yè)根據(jù)本行業(yè)特征出臺(tái)了相應(yīng)的鉆芯法標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 50107—2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等。

在混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，由于薄壁混凝土構(gòu)件鋼筋間距不斷減小，在鉆取100mm的芯樣時(shí)可能傷及配筋、主筋等，因此，在高徑比為1∶1～2∶1的情況下鉆取困難。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，要求鉆芯法不斷減小混凝土芯樣的直徑，并按照行業(yè)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，采用多種方法優(yōu)化鉆芯取樣過(guò)程，以避免質(zhì)量問(wèn)題，滿(mǎn)足建筑工程項(xiàng)目的混凝土施工要求。

從技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀看，鉆芯法可用于測(cè)量混凝土的抗折強(qiáng)度、耐久性等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，與其他技術(shù)相比，在混凝土性能檢測(cè)中展現(xiàn)出其良好的靈活性，所呈現(xiàn)的信息全面，能夠?yàn)橄嚓P(guān)方提供完整的數(shù)據(jù)參數(shù)支持。

2 鉆芯法檢測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度注意事項(xiàng)

2.1 適用范圍

運(yùn)用鉆芯法進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，必須充分考慮其適用范圍，以提高鉆芯法的應(yīng)用效果。采用鉆芯發(fā)進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，須避開(kāi)以下特殊情況。

1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的普通混凝土以外的非常規(guī)骨料，或者使用特殊生產(chǎn)工藝澆筑完成的特種混凝土。

2）混凝土構(gòu)件的齡期短 若選擇的混凝土還處于早期強(qiáng)度增長(zhǎng)階段，使用鉆芯法可能對(duì)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動(dòng)，并損壞混凝土漿體與骨料之間的黏結(jié)效果，最終降低混凝土性能。

3）混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不足C10 在混凝土結(jié)構(gòu)施工階段，強(qiáng)度等級(jí)C10以下的混凝土，其膠凝材料數(shù)量少，在施工期間會(huì)影響粗骨料與混凝土漿體之間的黏結(jié)力，鉆芯所產(chǎn)生的擾動(dòng)會(huì)對(duì)混凝土造成損傷。

4）預(yù)應(yīng)力混凝土 采用鉆芯法會(huì)影響預(yù)應(yīng)力混凝土中的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致構(gòu)件局部松動(dòng)，降低預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的性能，影響施工效果。

5）結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的核心位置 使用鉆芯法要主動(dòng)避開(kāi)梁柱結(jié)構(gòu)的核心區(qū)域，因?yàn)樵诤诵膮^(qū)域鉆芯會(huì)對(duì)混凝土及鋼筋造成傷害而增加危險(xiǎn)源。

6）人防防護(hù)構(gòu)件 人防結(jié)構(gòu)是抵御外部沖擊的重點(diǎn)，若對(duì)其使用鉆芯法將會(huì)對(duì)原有的構(gòu)件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，降低人防結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2 檢測(cè)構(gòu)件的選擇

檢測(cè)構(gòu)件的選擇應(yīng)具有代表性，要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特征按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)降低檢測(cè)過(guò)程對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，避免破壞混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定性，并達(dá)到“易于檢測(cè)”的目的。

2.3 鉆頭直徑的選擇

在使用鉆芯法檢測(cè)混凝土構(gòu)件性能時(shí)，檢測(cè)構(gòu)件的選擇是重要的影響因素，需要嚴(yán)格按照混凝土粗骨料的粒徑大小、鋼筋在構(gòu)件中的分布間距確定鉆頭直徑。檢測(cè)過(guò)程中還需考慮直徑芯樣檢測(cè)方法所產(chǎn)生的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差問(wèn)題。因此，根據(jù)相關(guān)研究結(jié)論，筆者認(rèn)為，在使用鉆芯法時(shí)，可選擇直徑為100mm的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭。

2.4 芯樣鉆取數(shù)量

鉆芯法會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)，所以在檢測(cè)中需要嚴(yán)格限制鉆芯取樣的數(shù)量，不僅保證鉆芯取樣具有代表性，也應(yīng)盡可能減少檢測(cè)因素對(duì)混凝土的影響。例如：在單構(gòu)件的鉆芯檢測(cè)中，鉆芯數(shù)量不應(yīng)多于1個(gè)；在梁板柱構(gòu)件的性能檢測(cè)中，鉆芯取樣的數(shù)量可選擇3～4個(gè)；若構(gòu)件的尺寸小，鉆芯的數(shù)量應(yīng)控制在2個(gè)左右。

2.5 鉆芯位置的選擇

考慮到鉆芯法具有一定的專(zhuān)業(yè)性，其檢測(cè)構(gòu)件、鉆芯位置等可由監(jiān)理單位、檢測(cè)單位及業(yè)主方三方討論后確定。鉆芯結(jié)束后，芯樣的孔洞將會(huì)發(fā)展為薄弱區(qū)，并影響構(gòu)件的穩(wěn)定性。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)特征，薄弱區(qū)在構(gòu)件中所處的位置不同，其對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響不同。因此，鉆芯位置的選擇需要充分評(píng)估構(gòu)件的受力情況，主動(dòng)避開(kāi)箍筋加密以及核心節(jié)點(diǎn)區(qū)域。以框架梁為例，在該構(gòu)件的混凝土性能檢測(cè)中，鉆芯檢測(cè)可選擇在梁跨的1/3位置；在柱構(gòu)件鉆芯法檢測(cè)中，可選擇柱中央位置；墻構(gòu)件的鉆芯檢測(cè)可選擇中部位置。

2.6 預(yù)埋件及鋼筋的檢測(cè)

若使用不合理的鉆芯檢測(cè)方法會(huì)對(duì)預(yù)埋件以及鋼筋的性能造成破壞，甚至影響混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定性、安全性。因此，在鉆芯取樣時(shí)，可通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、鋼筋位置測(cè)定儀等判斷鋼筋、預(yù)埋件位置，以保證混凝土的安全性。鉆芯取樣時(shí)若遇到鋼筋，須立即停止，并選擇其他位置再取芯。

2.7 鉆芯深度及鉆進(jìn)速度

在使用鉆芯法時(shí)應(yīng)穩(wěn)固鉆機(jī)，避免因鉆機(jī)不穩(wěn)定而傷害施工人員；合理選擇鉆進(jìn)速度，保持鉆進(jìn)速度的穩(wěn)定，避免因過(guò)快鉆進(jìn)造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致鉆進(jìn)的角度發(fā)生變化，芯樣表面呈喇叭狀，垂直度下降，不滿(mǎn)足檢測(cè)要求。因此，在使用鉆芯法檢測(cè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的深度，并在兩端位置留出一定的余量，使兩端的斷面經(jīng)過(guò)加工打磨后，芯樣的高徑比控制在1.0即可。

2.8 標(biāo)記芯樣

鉆取芯樣后，需對(duì)所有芯樣進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記內(nèi)容包括編號(hào)、芯樣所處的位置以及取樣信息等，避免取芯樣本混亂；在運(yùn)輸混凝土樣本時(shí)，可用隔斷等做好保護(hù)，避免芯樣相互碰撞而影響最終檢測(cè)結(jié)果。

2.9 構(gòu)件修復(fù)

鉆芯結(jié)束后，應(yīng)通知相關(guān)方對(duì)芯樣孔洞等薄弱位置進(jìn)行修復(fù)，消除薄弱點(diǎn)。為避免混凝土結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步破壞，鉆芯取樣后可選擇高強(qiáng)度混凝土芯樣孔洞進(jìn)行修補(bǔ)，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.10 混凝土芯樣處理

嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土芯樣進(jìn)行加工。結(jié)合工程項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)可知，工程項(xiàng)目在混凝土工程中會(huì)添加諸多外加劑，因此，為保證芯樣代表現(xiàn)場(chǎng)施工情況，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的相關(guān)要求做好芯樣的處置與養(yǎng)護(hù)。根據(jù)混凝土芯樣加工的相關(guān)要求，降低表層切除的深度，宜控制在10mm以?xún)?nèi)，尤其注意最大深度不應(yīng)大于鋼筋保護(hù)層厚度。對(duì)芯樣加工處理時(shí)，若鋸切速度過(guò)快，可能造成斷面不平、崩邊等問(wèn)題，進(jìn)而影響混凝土芯樣的性能。除此之外，在對(duì)芯樣處理時(shí)應(yīng)注意保留需要的余量，若發(fā)現(xiàn)混凝土芯樣質(zhì)量不滿(mǎn)足試驗(yàn)檢測(cè)要求，則可以通過(guò)預(yù)留的余量進(jìn)一步加工，直至滿(mǎn)足混凝土鉆芯法處理要求。

2.11 參照標(biāo)準(zhǔn)

在使用鉆芯法檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)件抗壓強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定開(kāi)展試驗(yàn)。

3 鉆芯法實(shí)施路徑

在利用鉆芯法檢測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，為了對(duì)其中的關(guān)鍵操作步驟有更深了解，測(cè)量時(shí)應(yīng)掌握標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法，并通過(guò)系統(tǒng)、規(guī)范的操作路徑，避免因?yàn)椴缓侠聿僮鞫绊懣箟簭?qiáng)度的測(cè)量結(jié)果，以更好地滿(mǎn)足工程項(xiàng)目的混凝土性能檢測(cè)要求。

3.1 鉆芯法檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置

使用鉆芯法對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，受建設(shè)方委托，工程項(xiàng)目混凝土結(jié)構(gòu)的性能檢測(cè)需要選擇具有相應(yīng)資質(zhì)的單位，并形成標(biāo)準(zhǔn)化的工作路徑。混凝土構(gòu)件的性能檢測(cè)需要認(rèn)真履行相關(guān)檢測(cè)步驟，并按照標(biāo)準(zhǔn)操作，其中需要注意的事項(xiàng)如下。

1）對(duì)混凝土原材料的檢測(cè)，要收集相關(guān)方提供的原材料合格證、生產(chǎn)批號(hào)等，并在填寫(xiě)表格后上傳給實(shí)驗(yàn)室。原材料取樣后，相關(guān)樣本的存儲(chǔ)與管理應(yīng)充分滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格控制樣本存儲(chǔ)的溫度、濕度等，降低遠(yuǎn)景因素影響。

2）結(jié)構(gòu)混凝土的性能檢測(cè)，需要對(duì)所有運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的混凝土做現(xiàn)場(chǎng)取樣，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)獲得標(biāo)本；需要見(jiàn)證取樣的，可在監(jiān)理單位以及其他責(zé)任方的監(jiān)督下完成取樣。

3.2 鉆芯法實(shí)施步驟

3.2.1 鉆芯法取樣的實(shí)施背景

1）鉆芯法取樣測(cè)試結(jié)果會(huì)受到濕度以及外界環(huán)境等因素的影響，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的相關(guān)配合比與實(shí)際情況出現(xiàn)誤差，最終導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)偏差。

2）在混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，如遇施工方法調(diào)整或者原材料變化，在運(yùn)用鉆芯法時(shí)需要及時(shí)調(diào)整混凝土的強(qiáng)度。

3）對(duì)已經(jīng)投入使用的混凝土構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)。

3.2.2 準(zhǔn)備工作

鉆芯法試驗(yàn)所需準(zhǔn)備的設(shè)備主要包括取芯設(shè)備、芯樣補(bǔ)平器、磨平機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)等。

試驗(yàn)期間所需關(guān)鍵技術(shù)材料有工程項(xiàng)目建設(shè)資料、設(shè)計(jì)圖紙、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等，還應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的施工要求，了解混凝土原材料的相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告。

3.2.3 取樣大小及樣本選擇

為避免鉆芯法對(duì)工程項(xiàng)目施工以及混凝土構(gòu)件的完整性造成影響，鉆芯時(shí)應(yīng)參照?qǐng)D紙以及工作經(jīng)驗(yàn)等，選擇對(duì)構(gòu)件影響小的位置，并避開(kāi)管線(xiàn)、主筋等重要受力結(jié)構(gòu)，避免鉆芯影響混凝土結(jié)構(gòu)的性能。

3.2.4 鉆芯法的相關(guān)技術(shù)要求

每個(gè)構(gòu)件的鉆芯數(shù)量應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的體積決定，一般構(gòu)件結(jié)構(gòu)小，可選擇不少于2個(gè)鉆芯樣本。在鉆芯期間，用水對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻，在排除周?chē)炷列贾?，將出水口溫度控制?5～40℃；芯樣直徑應(yīng)不小于骨料最大粒徑的2～3倍；取芯后留下的孔洞，可選擇微膨脹水泥或者樹(shù)脂類(lèi)材料等修復(fù)，使取樣位置的混凝土強(qiáng)度與整體結(jié)構(gòu)相比具有更高的等級(jí)；鉆芯法的芯樣應(yīng)參照垂直度以及平整度等要求，若發(fā)現(xiàn)混凝土樣本不滿(mǎn)足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，則需要對(duì)芯樣進(jìn)行加工，保證使芯樣與補(bǔ)平層之間能夠良好地結(jié)合。

3.2.5 芯樣的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)中，相關(guān)人員需要重點(diǎn)關(guān)注以下問(wèn)題。

1）檢查芯樣的外觀以及相關(guān)尺寸要求，在試驗(yàn)檢測(cè)期間，可用磨平機(jī)對(duì)芯樣做抹平處理后，再用砂漿、泥漿做養(yǎng)護(hù)，避免芯樣出現(xiàn)裂縫、縮頸等問(wèn)題，以致不符合混凝土的最終測(cè)試結(jié)果。

2）當(dāng)結(jié)構(gòu)工作環(huán)境比較潮濕，需要確定潮濕狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度時(shí)，芯樣試件宜在（20±5℃）的清水中浸泡40～48h，從水中取出后立即進(jìn)行試驗(yàn)。

3）在測(cè)試期間，要連續(xù)獲得3個(gè)測(cè)試值，以測(cè)試的最小值為最終結(jié)果。針對(duì)高徑比不小于2.00的軸心抗壓強(qiáng)度，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中可將其換算為高徑比為1.00的試件強(qiáng)度，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做系數(shù)換算。

3.3 鉆芯法取樣的結(jié)果分析

按照上文方法對(duì)建筑物混凝土做抗壓強(qiáng)度分析后，分別選擇3個(gè)點(diǎn)做鉆芯法檢測(cè)，其中：在取樣點(diǎn)①鉆取芯樣的直徑規(guī)格為100.0mm、高徑比1.00，測(cè)量結(jié)果顯示芯樣的抗壓強(qiáng)度值為30.3MPa；取樣點(diǎn)②的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，鉆芯取樣的直徑為99.7mm、高徑比0.98，芯樣的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果顯示為30.9MPa；取樣點(diǎn)③的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，鉆芯取樣的直徑為99.7mm、高徑比0.99，最終測(cè)量結(jié)果顯示芯樣的抗壓強(qiáng)度達(dá)到31.5MPa。

在測(cè)試期間，為保證測(cè)試檢測(cè)結(jié)果，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審核，并盡量消除外部因素對(duì)最終測(cè)量結(jié)果的影響。對(duì)工程項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵受力部位，必要時(shí)可不選擇鉆芯法，以保證混凝土構(gòu)件整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。除此之外，針對(duì)工程項(xiàng)目中強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況，可遵照相關(guān)技術(shù)要求作出改進(jìn)，避免出現(xiàn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

大量工程項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，用鉆芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度存在諸多影響最終測(cè)量結(jié)果的因素，因此，在進(jìn)行混凝土性能檢測(cè)時(shí)，工作人員要充分認(rèn)識(shí)到其他因素對(duì)測(cè)驗(yàn)結(jié)果的影響，發(fā)揮鉆芯法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)取直觀地顯示混凝土結(jié)構(gòu)性能的變化，為最終更好地掌握混凝土構(gòu)件性能奠定基礎(chǔ)。