臧振濤，陳振華，毛小魏

（1·杭州水利水電勘測設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 杭州 310006；2·溫嶺市農(nóng)業(yè)農(nóng)村和水利局，浙江 臺(tái)州 317500）

1 引 言

鉆芯法是通過鉆取芯樣，檢測混凝土構(gòu)件或砌體等的強(qiáng)度、厚度、膠結(jié)材料飽滿度與密實(shí)度、膠結(jié)材料膠結(jié)質(zhì)量的方法[1-2]，鉆芯直徑一般取100 mm，屬于半破損現(xiàn)場檢測方法。

常規(guī)直徑的鉆芯法不可避免會(huì)對(duì)構(gòu)件造成一定損傷，甚至可能減小受力截面、截?cái)嗍芰︿摻?，且鉆機(jī)設(shè)備大、對(duì)作業(yè)環(huán)境要求高，為此人們開始研究小直徑鉆芯的檢測技術(shù)。TUNCAN M等[3]通過大量的小直徑芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著直徑減小，芯樣抗壓強(qiáng)度的離散性逐漸增大；張海飛等[4]基于“集零為整”的思路，將小直徑芯樣3個(gè)為1組粘結(jié)后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，使其離散性大大降低；陳振華[5]提出采用小于450 mm直徑的深細(xì)孔徑鉆機(jī)探查砌體隱蔽部分結(jié)構(gòu)與輪廓尺寸的方法，目前已在部分小型水利工程中應(yīng)用；但尚未見小直徑鉆芯對(duì)芯樣采取率等指標(biāo)影響方面的論述。

由于混凝土是多相、非均勻的混合材料，受工藝、外界條件等影響，在攪拌、澆筑的過程中由于粗、細(xì)骨料不能完全混合均勻，導(dǎo)致材料的密實(shí)度較差[6-7]，使得芯樣界面發(fā)生較大差異，對(duì)芯樣采取率也產(chǎn)生一定影響。本文開展小直徑鉆芯與常規(guī)直徑鉆芯的芯樣采取率、芯樣表觀質(zhì)量、孔壁表觀質(zhì)量的室內(nèi)試驗(yàn)比較研究，試驗(yàn)成果可為工程質(zhì)量檢測提供借鑒。

2 試驗(yàn)方案

本次室內(nèi)試驗(yàn)在浙江水利水電學(xué)院土工試驗(yàn)室進(jìn)行。試塊尺寸500 mm×500 mm×500 mm（長×寬×高），采用人工澆筑，插入式振搗器振搗密實(shí)，灑水養(yǎng)護(hù)。根據(jù)強(qiáng)度不同，混凝土試塊分為C10、C15、C20試塊，并考慮水灰比（W/C）、骨料最大粒徑（

表1 混凝土試塊相關(guān)參數(shù)及養(yǎng)護(hù)條件表

水泥采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥（杭州產(chǎn)），鉆機(jī)型號(hào)SG-300F，小直徑鉆頭分別為Φ32、Φ36、Φ44，常規(guī)直徑取Φ100。

鉆芯施工遵守CECS 03：2007《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》。芯樣鉆取后，按序擺放并做好標(biāo)識(shí)。利用卷尺測量芯樣（每個(gè)芯樣測量3次，取平均值，精確至mm）；利用微孔攝像儀進(jìn)行孔內(nèi)攝像，用以查看孔壁的光滑程度、空洞缺陷。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

采用巖芯采取率指標(biāo)計(jì)算方法計(jì)算芯樣采取率，并結(jié)合DL/T 5112—2009《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》[8]對(duì)芯樣的采取率以及缺陷情況進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果見表2。

表2 不同直徑芯樣采取率計(jì)算結(jié)果表

式（1）中：δ為芯樣采取率，%；l為芯樣長度，mm；l0為取芯進(jìn)尺長度，mm。

結(jié)合鉆芯難易程度、芯樣外觀和微孔內(nèi)部情況（見圖1~2）可知：試驗(yàn)所用試塊內(nèi)部不存在裂縫、空洞等隱患，但低標(biāo)號(hào)混凝土因膠結(jié)材料無法完全攪拌均勻、澆筑工藝、水冷卻系統(tǒng)及鉆頭擾動(dòng)等影響，部分鉆孔內(nèi)部存在麻面等現(xiàn)象。

圖1 不同直徑的芯樣圖

續(xù)表2

圖2 微孔內(nèi)部探查結(jié)果圖

根據(jù)芯樣采取率試驗(yàn)結(jié)果，繪制不同直徑芯樣采取率曲線圖（見圖3，由于C15、C20不同直徑芯樣采取率皆為100%，不再畫圖），分析鉆芯法對(duì)不同直徑、同種強(qiáng)度塊體芯樣采取率的影響。

由圖3可知，同強(qiáng)度、同級(jí)配的混凝土試塊，隨著鉆芯直徑增大，芯樣采取率也不斷增加。這是由于隨著取芯直徑增加，芯樣強(qiáng)度的變異系數(shù)逐漸降低，骨料的不均勻性以及取芯鉆頭對(duì)芯樣的影響程度逐漸減小。

圖3 不同直徑芯樣采取率的關(guān)系曲線圖

對(duì)比圖3中不同級(jí)配的芯樣采取率可知：同一強(qiáng)度、不同粗骨料的試塊，芯樣采取率相差較大。如與C10-4（骨料粒徑為5~80 mm）相比，C10-3（骨料粒徑為5~40 mm）同直徑（特別是小直徑）的芯樣采取率較大。經(jīng)分析，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是由于受骨料顆粒大小影響，試塊材料中各種材料強(qiáng)度差異不同。當(dāng)試塊強(qiáng)度不高時(shí)，粗骨料的最大粒徑越大，鉆芯時(shí)受取芯設(shè)備的擾動(dòng)越大，進(jìn)而芯樣的磨損范圍越大，影響芯樣采取率。

由圖3可知：對(duì)于C10-1、C10-2、C10-3而言，不同直徑的小孔徑芯樣損傷較小，芯樣采取率都超過95.0%；C10-4除了Φ32的芯樣采取率為78.6%，其余皆超過95.0%。SL734—2016《水利工程質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程》[2]規(guī)定，帷幕灌漿的芯樣采取率需滿足設(shè)計(jì)要求或不小于90.0%，對(duì)于其他形式的灌漿及相關(guān)結(jié)構(gòu)的芯樣采取率未做出明確規(guī)定?？紤]到鉆芯法為局部損傷的方法，對(duì)芯樣采取率有一定影響，以及粗骨料粒徑大小對(duì)取芯的影響等[9]，結(jié)合試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：Φ32型小直徑鉆芯技術(shù)適用于除三級(jí)配C10混凝土以外絕大多數(shù)混凝土塊體結(jié)構(gòu)的相關(guān)質(zhì)量檢測；Φ36、Φ44型小直徑鉆芯技術(shù)適用于絕大多數(shù)混凝土塊體結(jié)構(gòu)的相關(guān)質(zhì)量檢測，且芯樣采取率可達(dá)到95.0%以上。

4 結(jié) 論

本文采用小直徑Φ32、Φ36、Φ44與常規(guī)直徑Φ100鉆頭，結(jié)合孔內(nèi)攝像技術(shù)開展室內(nèi)鉆芯試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：小直徑鉆芯的芯樣采取率受骨粒粒徑、級(jí)配、結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度的影響，骨粒粒徑越粗，結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度越低，芯樣采取率越小，但結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，芯樣采取率均較大。只有當(dāng)采用三級(jí)配的C10混凝土，鉆頭直徑用最小的Φ32時(shí)，芯樣采取率小于90.0%（78.6%）；采用C10以上一級(jí)配或二級(jí)配混凝土、C15以上二級(jí)配混凝土，不同直徑鉆頭的芯樣采取率均大于95.0%。由此表明，與常規(guī)100 mm直徑比較，采用44 mm以下小直徑鉆芯后，常用標(biāo)號(hào)的混凝土構(gòu)件鉆芯的芯樣采取率等指標(biāo)基本無影響。