楊莉莉

（中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030000）

隨著現(xiàn)代建筑對安全性、適用性、耐久性等方面的需求的提高，新的結(jié)構(gòu)體系層出不窮，特別是高層建筑的出現(xiàn)，更是給工程技術(shù)人員、設(shè)計人員提供了更多的選擇余地與發(fā)揮空間。但建筑結(jié)構(gòu)受到外界環(huán)境影響，在長期綜合因素的干擾下，結(jié)構(gòu)的抗震性、穩(wěn)定性等性能將逐步減退，從而影響到結(jié)構(gòu)的可靠性，嚴重時甚至危及到結(jié)構(gòu)安全。我國曾經(jīng)發(fā)生過數(shù)次大規(guī)模的房屋施工質(zhì)量安全事故，對其研究后發(fā)現(xiàn)，大部分發(fā)生安全事故的房屋建筑都屬于危房、低質(zhì)量建筑，因此，應(yīng)該及時地進行建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測和鑒定，做好工程項目的品質(zhì)管理工作。

在建筑工程的使用過程中，對建筑進行維修、檢測、監(jiān)控和加固，可以確保建筑的安全可靠。為全面落實此項工作，實現(xiàn)對建筑工程質(zhì)量的全面監(jiān)控。本文將在此次研究中，以某高層結(jié)構(gòu)建筑為例，引進鉆芯法，展開如下文所示的研究。以此種方式，實現(xiàn)對工程結(jié)構(gòu)強度檢測作業(yè)的規(guī)范化、科學(xué)化與合理化，為提高建筑工程使用壽命提供全面的技術(shù)指導(dǎo)與支持。

1 基于鉆芯法的建筑工程中混凝土強度檢測

1.1 芯樣強度影響因素分析

在利用鉆芯法對建筑工程中的混凝土強度進行監(jiān)測時，首先需要明確芯樣強度可能會受哪些方面的影響。①端面平坦度對其強度的影響：如果端面不平，則會在一定程度上導(dǎo)致芯樣的強度降低，具體而言，向上凸起的點要比向下凹陷的點應(yīng)力更大，影響程度更大[1]。因此在鉆芯時可利用下述方式進行找平，減小端面平整度對檢測結(jié)果造成的影響，找平所需的材料包括：水泥凈漿、水泥漿液、硫磺膠泥等。調(diào)整層應(yīng)該與兩個端面的接合良好。整理層的強度一般比核心的要大。對找平層的要求，水泥漿的厚度不得超過5 mm，若找平層為水泥砂漿，則其厚度不得超過2.5 mm，如果找平的是硫磺水泥，那么找平的厚度不能大于1.0 mm[2]。②軸端與端面垂直度的差異對強度的影響：差異較大，則強度較小。測量時，應(yīng)將垂直度的偏移控制在2°以內(nèi)。③芯樣中的鋼筋含量對其強度的影響：從理論上講，不能有與壓力表面垂直的鋼筋。針對這一問題的處理方法為：盡量去除包含鋼筋的一端，如果不可避免，在鋸割時，應(yīng)將鋼筋保持在不暴露端面[3]。在測試時，要求試件中最多只能包含兩根直徑不大于10 mm 的鋼筋，且基本上與軸心垂直，不得露出。④芯樣尺寸和高徑比對強度的影響：芯樣的直徑不能小于粗集料最大粒徑的3 倍，芯核的直徑越小，芯核的強度就越分散。高100 mm、直徑100 mm 的巖芯和邊長150 mm 的矩形巖芯在受壓時的應(yīng)力分布規(guī)律是一致的，其強度也相近[4]。

1.2 強度推定

在利用鉆芯法對混凝土的強度進行檢測時，應(yīng)當將試驗強度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的測試齡期，在巖芯混凝土強度轉(zhuǎn)換數(shù)值的選取上，選取了邊長為150 mm 的正方形試塊。通過下面的公式，可以得到芯樣的強度轉(zhuǎn)換值：

對于同一批構(gòu)件或相同建筑工程施工條件下的混凝土，在對其總體評價時，可按照下述方式進行：首先，根據(jù)下式得出所有芯樣的平均強度：

式中：Sfccu代表芯樣總體標準差；m表示質(zhì)量；當混凝土的強度等級未超過C20 時，此時的取值大于或等于4 MPa[7]。

在進行對芯樣的抗拉強度測試時，采用液壓測試機，用一根具有5 mm 曲率半徑的壓條，對置于兩個表面之間的心形樣品，施加一種徑向集中的壓力，從而獲得心形樣品的拉伸強度。

混凝土芯樣的劈裂抗拉極限強度可通過下述公式計算得出：

式中：P代表試樣失效時的最大載荷；D代表圓柱試件的直徑。

1.3 修正系數(shù)與修正量計算

鉆芯修正法既發(fā)揮了鉆芯樣法測試結(jié)果直觀、可靠的優(yōu)勢，同時又發(fā)揮了無損傷測試方法的方便和數(shù)據(jù)量大的優(yōu)勢，兩者優(yōu)勢互補。在修正時，可選用總體修正量的方式，其公式為：

1.4 混凝土強度檢測實現(xiàn)

鉆芯法是在建筑物上直接鉆取一塊混凝土巖芯，根據(jù)巖芯取樣標準及相應(yīng)的檢測方法，對該巖芯進行測壓，并根據(jù)測壓結(jié)果來評價建筑物的強度。該方法簡單、無需轉(zhuǎn)換、結(jié)果直接、準確、可靠。確定鉆芯位置時，應(yīng)當遵循以下原則：在應(yīng)力大、安全系數(shù)不夠的部分，不得對其進行鉆芯處理。由于混凝土受力較復(fù)雜，在構(gòu)件的接合處及零件的邊沿不適合鉆芯，在構(gòu)件的中間部位鉆芯較為合適。在同等條件下，選擇在基礎(chǔ)、墻體和柱子上鉆芯，盡量不要在梁上鉆芯。利用磁感應(yīng)裝置，盡量避免截斷鋼筋，特別是主筋，盡量避免損壞預(yù)埋管道。選擇有代表混凝土強度品質(zhì)的位置。采用無損傷方法進行修正時，應(yīng)當位于無損傷或鄰近無損傷的測試區(qū)域。在測試一個構(gòu)件的強度時，必須保證每一個構(gòu)件的數(shù)目不低于3 個，如果構(gòu)件很小，則至少要求2 個。應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的特點，確定芯樣的位置、數(shù)量和深度。按照上述操作和運算方式，完成對混凝土構(gòu)件件強度的檢測。

2 鉆芯法在工程質(zhì)量檢測中的具體應(yīng)用

在深入建筑工程相關(guān)領(lǐng)域的研究中發(fā)現(xiàn)，鉆芯法現(xiàn)階段已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在混凝土的強度現(xiàn)場檢測工作中。為實現(xiàn)對鉆芯法應(yīng)用效果的測試，以某高層結(jié)構(gòu)建筑為例，開展如下所示的研究。

2.1 項目實例

試點項目為12 層建筑，在2015年以澆筑施工法成型，此建筑在當年投入使用，并在近年來的建筑改造施工與老舊房區(qū)裝飾施工中，發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的主軸框架梁出現(xiàn)了數(shù)條正截面裂縫，為確定裂縫是否會對建筑主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響，避免對建筑后續(xù)使用造成影響，委派第三方機構(gòu)，對此建筑進行質(zhì)量檢測。檢測前，對項目基本情況進行分析，見表1。

表1 項目基本情況

對結(jié)構(gòu)中裂縫的分布進行分析，見圖1。

圖1 主軸框架梁上的裂縫形式

裂紋出現(xiàn)的位置為跨中1/3 部分，裂紋的發(fā)展向上延伸至混凝土樓面板底，向下延伸至混凝土梁底。根據(jù)現(xiàn)場測量可知，裂縫的最大寬度可以達到0.35 mm，最小寬度也達到了0.1 mm，且結(jié)構(gòu)上的裂縫存在一定的延伸趨勢。

在此基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)上的裂縫進行邊緣檢測，檢測后發(fā)現(xiàn)，其邊緣并未出現(xiàn)明顯的剝落、鹽析、滲水、碎裂等方面的質(zhì)量問題。輔助無損檢測技術(shù)，對結(jié)構(gòu)上具有代表性的裂縫進行形成深度的測量，測量結(jié)果如圖2 所示。

圖2 結(jié)構(gòu)上具有代表性的裂縫形成深度的測量

2.2 鉆芯法檢測結(jié)果

在使用鉆芯技術(shù)進行裂縫位置混凝土強度的檢測時，需要先進行結(jié)構(gòu)的取芯，取芯之前，必須依據(jù)建筑構(gòu)造圖，借助于專業(yè)的儀器設(shè)備，對結(jié)構(gòu)中的鋼筋、預(yù)埋件及管道進行定位，以避免取芯工作對建筑造成破壞。

目前，普遍采用的是電磁探傷方法進行結(jié)構(gòu)中預(yù)埋件的探測，該方法更適合于鋼筋稀疏、混凝土保護層厚度較小的情況。當鋼筋布置在相同的平面上，或者兩個平面之間有很大的間距時，測量結(jié)果準確率大多是較高的。但是，如存在鋼筋間距過小、防護層過厚、鋼筋存在粘連等現(xiàn)象時，電磁感應(yīng)法的應(yīng)用會存在較大的電磁干擾，需要反復(fù)測量才能準確定位。如果經(jīng)多次檢測，發(fā)現(xiàn)檢測結(jié)果與實際測量值相差很大，則可在檢測對象表面進行切割，直接尋找鋼筋來確定取芯的位置。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)工程項目的具體情況，進行現(xiàn)場檢測的布置，布置后，明確對應(yīng)位置的混凝土設(shè)計強度為C30，即檢測后構(gòu)件混凝土強度需要滿足＞30 MPa 的要求，如檢測后發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件強度＜30 MPa，說明裂縫位置的混凝土強度未達到要求，應(yīng)及時采取措施進行補強。以此為標準，進行裂縫對應(yīng)表面的鉆芯取樣，對取樣構(gòu)件進行混凝土強度檢測，檢測結(jié)果如圖3。

圖3 主軸框架梁上裂縫位置鉆芯取樣檢測得到的混凝土強度值

圖3 中，“A-1”代表“在A 點取芯得到構(gòu)件樣本1”；“B-1”代表“在B 點取芯得到構(gòu)件樣本1”；“B-2”代表“在B 點取芯得到構(gòu)件樣本2”，以此類推。

完成鉆芯法的應(yīng)用后，采用專業(yè)的儀器設(shè)備進行芯樣混凝土強度的二次檢測，檢測后發(fā)現(xiàn)，專業(yè)儀器設(shè)備的檢測結(jié)果與鉆芯法的檢測結(jié)果幾乎無偏差，說明鉆芯法在混凝土結(jié)構(gòu)強度檢測中具有可行性。

3 結(jié)語

在深入建筑市場的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著現(xiàn)代化建筑數(shù)量的增加，傳統(tǒng)、大量、老式建筑出現(xiàn)了功能上的滯后。而隨著我國工業(yè)建筑技術(shù)水平的不斷提升，許多老化的房屋已不能滿足產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要。建筑物的使用功能落后，是社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進步的必然產(chǎn)物，也是每個時代都要面臨的一個普遍性問題。為實現(xiàn)對老舊建筑質(zhì)量的驗收，掌握結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，本次研究引進鉆芯法，進行建筑工程中混凝土結(jié)構(gòu)強度的檢測，檢測結(jié)果表明，本次研究的技術(shù)可以用于建筑工程質(zhì)量檢測工作，檢測結(jié)果與實測結(jié)果十分接近，說明鉆芯法的檢測結(jié)果具有可靠性。