對(duì)鉆芯法檢測(cè)建筑物混凝土強(qiáng)度的探討

1、對(duì)鉆芯法檢測(cè)建筑物混凝土強(qiáng)度的探討一 鉆芯法內(nèi)涵及檢測(cè)要點(diǎn)鉆芯法屬于半破損檢驗(yàn)法。半破損法以不影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力為前提,在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上直接進(jìn)行局部破壞性試驗(yàn),或直接鉆取芯樣進(jìn)行破壞性試驗(yàn),然后根據(jù)試驗(yàn)值與結(jié)構(gòu)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系,換算成標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值,并據(jù)此推算出強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的推定值或特征強(qiáng)度。屬于半破損檢驗(yàn)法的還有拔出法、射擊法、就地嵌注試件法等。這類方法的特點(diǎn)是以局部破壞性試驗(yàn)獲得結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際抵抗破壞的能力,因而直觀可靠,測(cè)試結(jié)果易為人們所接受。其缺點(diǎn)是造成結(jié)構(gòu)物的局部破壞,需進(jìn)行修補(bǔ),因而不宜用于大面積的全面檢測(cè)。鉆芯法是利用專用鉆機(jī),從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取芯樣以檢測(cè)混凝土強(qiáng)度或觀察

2、混凝土內(nèi)部質(zhì)量的方法。鉆芯機(jī)應(yīng)具有足夠的剛度,操作靈活、固定和移動(dòng)方便,并應(yīng)有水冷卻系統(tǒng),鉆取芯樣時(shí)宜采用內(nèi)徑100mm或150mm的金剛石或人造金剛石薄壁鉆頭。取出的芯樣在做強(qiáng)度試驗(yàn)前宜采用鋸切法將樣品加工成長(zhǎng)度大于0.95倍小于2.05倍直徑的圓柱體。加工時(shí)芯樣必須由夾緊裝置固定,用小型鋸切機(jī)切割以保證切面與圓柱體側(cè)面的垂直度要求,一般要求垂直度誤差不能大于2度。芯樣端面的不平整度在100mm長(zhǎng)度內(nèi)不能超過(guò)0.1mm。利用從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取的芯樣，根據(jù)檢測(cè)的目的和要求，可進(jìn)行下列項(xiàng)目的試驗(yàn)和檢查： 1混凝土的抗壓強(qiáng)度； 2混凝土的抗拉強(qiáng)度； 3混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度； 4混凝土的容重、吸水性

3、及抗凍性； 5混凝土的裂縫深度或受凍層深度； 6混凝土接縫、分層、離析、孔洞等缺陷； 7機(jī)場(chǎng)跑道、公路路面混凝土厚度； 8建筑物的打孔或錨栽鋼筋。二 鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的條件1鉆芯法的選用條件鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度,一般在回彈法不適用時(shí)選用,或?qū)ζ渌瞧茡p測(cè)得的數(shù)據(jù)有懷疑時(shí)采用。隨著高強(qiáng)混凝土在工程結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用,鉆芯法已成為評(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度的重要方法。相對(duì)來(lái)講,在檢測(cè)精度要求越來(lái)越高的今天,鉆芯法顯得更為重要。當(dāng)有下列情況時(shí),選擇鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度:對(duì)試塊抗壓強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果或?qū)ζ渌瞧茡p測(cè)強(qiáng)取得的數(shù)據(jù)有懷疑時(shí);混凝土遭凍傷、火災(zāi)、化學(xué)侵蝕或其它損害時(shí);檢測(cè)經(jīng)多年使用的建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物中混凝

4、土強(qiáng)度時(shí)。鉆芯法也有它的局限性,它對(duì)混凝土構(gòu)件有一定的破壞,對(duì)鉆芯位置的選取和數(shù)量等均受到一定限制,且成本較高,操作較復(fù)雜,故一般在工程檢測(cè)中不宜大量鉆芯。2現(xiàn)場(chǎng)鉆芯位置的選擇實(shí)際工程中,同層次、同混凝土強(qiáng)度等級(jí),同澆搗日期的相同類型的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有很多,在選鉆芯樣鉆取部位時(shí),首先應(yīng)選擇受力較小的構(gòu)件鉆取芯樣,如高度或跨度較小的構(gòu)件。21混凝土梁(1)梁的受力圖形為余弦波狀,梁中間部位截面的上部受壓下部受拉,梁兩端1/31/4跨度范圍內(nèi)剪力較大,上部受壓且常有抗剪彎筋,故鉆芯時(shí)宜選在距梁兩端1/31/4跨度部位、梁身中下部;框架梁,當(dāng)梁截面高度h500mm時(shí),鉆芯部位可選在中和軸上彎矩最小值處或

5、者梁跨中中和軸以下部分;梁截面高度h500mm時(shí),也取在中和軸上彎矩最小值處,但不能在梁跨中中和軸以下部位鉆芯。當(dāng)梁截面高度較小時(shí),跨中混凝土受壓受拉區(qū)高度也較小,容易因誤取跨中受壓區(qū)混凝土而影響構(gòu)件安全使用。理論上彎矩最小值處的混凝土不受力,鉆芯樣后,對(duì)構(gòu)件影響甚微,梁跨中中和軸以下部分混凝土只受拉,按鋼筋混凝土計(jì)算原理,該處抗拉由鋼筋承擔(dān),混凝土只與鋼筋粘結(jié),起保護(hù)作用。在實(shí)際操作過(guò)程中,工程現(xiàn)場(chǎng)不可能提供構(gòu)件彎矩圖,必須熟練運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí),迅速判斷出構(gòu)件彎矩最小值的大致位置。(2)住宅工程中檢測(cè)陽(yáng)臺(tái)挑梁混凝土強(qiáng)度時(shí),鉆芯樣大部位宜選在陽(yáng)臺(tái)挑梁在室內(nèi)錨固部分距外墻為1m左右的托梁上。底層

6、框架、二層以上磚混結(jié)構(gòu)的商住樓,檢測(cè)底層框架的混凝土強(qiáng)度時(shí),宜應(yīng)選在縱橫軸的邊軸框架梁上鉆芯樣。混合結(jié)構(gòu)中簡(jiǎn)支梁與圈粱相連時(shí),需檢測(cè)簡(jiǎn)支粱的混凝土強(qiáng)度,宜選在圈梁上鉆取。22混凝土柱(1)無(wú)論是軸向或偏心受力柱,鉆芯部位都選在柱的縱橫軸線交點(diǎn)處即柱中,因?yàn)橹炷恋氖┕な菑南碌缴线M(jìn)行澆搗的,振搗后,由于重力作用柱的下半部石子偏多而上半部偏少,一般說(shuō)來(lái)下半部的混凝土強(qiáng)度要高于上半部,此處對(duì)受力偏心柱來(lái)說(shuō),彎矩最小值處也大致在柱中位置,因此,鉆芯部位選在柱中,既代表該柱混凝土實(shí)際質(zhì)量,又可減少柱的損傷。(2)柱在主框架方向鋼筋分布較密,非框架方向鋼筋較少;柱的上下兩端為箍筋加密區(qū),柱身由樓面往上1

7、15m范圍內(nèi)往往是縱向鋼筋接頭的部位、箍筋加密區(qū),鋼筋分布較密;柱身的受力一般兩端大,中間小;故芯樣的鉆取部位宜選在非主框架方向,在距樓面15m以上結(jié)構(gòu)受力較小的位置。(3)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,按施加預(yù)應(yīng)力的方法不同分先張和后張二類,后張法的受彎構(gòu)件(構(gòu)件寬b250mm),在沒(méi)有張拉前可在構(gòu)件中和軸彎矩最小值處鉆芯樣,鉆芯深度不宜過(guò)長(zhǎng),盡量控制在120mm,絕對(duì)不能在兩端的錨固區(qū)鉆取。至于其他類型的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,根據(jù)規(guī)范要求,不宜鉆取。(4)混凝土墻、板宜在澆筑段距端部300mm處取樣;對(duì)易損傷結(jié)構(gòu)功能的構(gòu)件,如薄壁構(gòu)件應(yīng)在不重要的部位取樣。(5)獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)一般僅底部有一層鋼筋,上部

8、屬于構(gòu)造配筋,可在上部直接用鉆芯機(jī)垂直鉆芯樣或者在大放腳的基杯上鉆芯樣;片筏基礎(chǔ)或箱型基礎(chǔ),上表面鋼筋密,必須從側(cè)面選取鉆芯位置。(6)在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中,由于受到施工、養(yǎng)護(hù)或位置的影響,其各部分的強(qiáng)度并不是均勻一致的。因此,在選擇鉆芯位置時(shí)應(yīng)考慮這些因素,以使鉆芯位置的混凝土強(qiáng)度具有代表性。在條件許可時(shí),一般應(yīng)先進(jìn)行非破損測(cè)試,然后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果有目的地確定鉆芯位置。(7)對(duì)于樓板一類的構(gòu)件,鉆芯樣后可切去澆搗面約板厚20%的不具代表性的混凝土;絕對(duì)避免在混凝土施工縫處即二次混凝土澆搗結(jié)合處鉆芯樣,因?yàn)榇颂幓炷敛痪哂写硇浴?3鉆芯數(shù)量的確定 取芯的數(shù)量，應(yīng)視檢測(cè)的目的而定：?jiǎn)蝹€(gè)構(gòu)件進(jìn)行混凝

9、土強(qiáng)度檢驗(yàn)，在構(gòu)件上取芯個(gè)數(shù)一般不少于3個(gè)，當(dāng)構(gòu)件的體積截面較小時(shí)可取2個(gè)；成批構(gòu)件進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，取芯數(shù)量應(yīng)為2030個(gè)，當(dāng)取芯直徑小于標(biāo)準(zhǔn)尺100mm時(shí)，取芯數(shù)量應(yīng)適當(dāng)增加。每個(gè)構(gòu)件上宜取一個(gè)芯樣； 當(dāng)取芯是為了修正回彈法或超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度時(shí)，則取芯數(shù)量應(yīng)不少于6個(gè)；如結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)、凍害、化學(xué)腐蝕、質(zhì)量可疑或存在內(nèi)部缺陷時(shí)，取芯數(shù)量視具體情況而定。三 芯樣試件抗壓試驗(yàn)及強(qiáng)度計(jì)算3.1抗壓試驗(yàn)方法芯樣試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)可分潮濕和干燥狀態(tài)兩種情況。干燥狀態(tài)下試驗(yàn)的試件通常比經(jīng)過(guò)浸濕的芯樣強(qiáng)度高7%左右。鉆芯法規(guī)程規(guī)定：結(jié)構(gòu)工作條件比較干燥，芯樣試件以自然干燥狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)；結(jié)構(gòu)

10、工作條件比較潮濕，芯樣試件以潮濕狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于干燥狀態(tài)，即芯樣試件在受壓前在室內(nèi)自然干燥3d；潮濕狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，芯樣試件在205的清水中浸泡40-48h。水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定：試件在試驗(yàn)前需在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)一周。3.2抗壓強(qiáng)度計(jì)算鉆芯法規(guī)程中規(guī)定：以直徑和高度均為100mm的圓柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。芯樣試件的抗壓強(qiáng)度等于試件破壞時(shí)的最大壓力除以截面積 。 Fccor,i= (4F)(d2) fcor，i芯樣試件混凝土強(qiáng)度換算值，MPa； F芯樣試件抗壓試驗(yàn)測(cè)得的最大壓力，N； d芯樣試件的平均直徑，mm； a不同的高徑比芯樣試件混凝土換算強(qiáng)度的修正系數(shù)。水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定： 長(zhǎng)直比為1

11、.0的芯樣試件抗壓強(qiáng)度，換算成150cm150cm150cm立方體的抗壓強(qiáng)度，應(yīng)乘以一換算系數(shù)：芯樣和150cm3立方體試件之間抗壓強(qiáng)度換算系數(shù)芯樣尺寸mm100100150150200200換算系數(shù)A1.001.041.18 鉆芯法規(guī)程中規(guī)定：?jiǎn)蝹€(gè)構(gòu)件或單個(gè)構(gòu)件的局部區(qū)域,可取芯樣試件混疑土強(qiáng)度換算值中的最小值作為其代表值。水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定： 以三個(gè)試件測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果四 鉆芯法在工檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題1鉆芯對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋的傷害現(xiàn)代工程的設(shè)計(jì)越來(lái)越多地采用小截面、高強(qiáng)度混凝土、高承載力的鋼筋密集型結(jié)構(gòu),需要鉆取小直徑芯樣才能完成檢測(cè)。但按規(guī)定,鉆芯樣直徑不宜小

12、于骨料最大粒徑的3倍,在任何條件下,不得小于骨料最大粒徑的2倍。在對(duì)某教學(xué)樓進(jìn)行檢測(cè)時(shí),柱身混凝土使用石子為2040mm,鉆芯樣的直徑不得小于80mm,但柱內(nèi)主筋間距只有70mm左右,無(wú)法在不損傷主筋的情況下取出符合規(guī)范的芯樣。只好用100mm內(nèi)徑鉆頭在柱身中間鉆芯樣,將中間的主筋鉆斷,并鉆入近200mm才取出合格的芯樣,然后把鉆芯孔鑿開(kāi),用鋼筋焊接機(jī)按規(guī)范要求把被切斷的鋼筋焊回去。這種做法除傷害主筋之外,為了重新焊接鋼筋又保證焊接長(zhǎng)度而必須打開(kāi)周邊的混凝土,后期修復(fù)工作帶來(lái)的損傷其實(shí)更嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)一定要根據(jù)粗骨料粒徑和結(jié)構(gòu)配筋率選鉆芯樣尺寸,2摻有粉煤灰的商品混凝土強(qiáng)度檢測(cè)摻粉煤灰的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢,存在早期強(qiáng)度低,后期強(qiáng)度高的特點(diǎn)。新建工程在工期要求范圍內(nèi)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果通常偏低,往往引起質(zhì)量判斷上的失誤。在對(duì)某辦公大樓商品混凝土檢測(cè)中,混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C60,第一次鉆芯抽樣檢測(cè)結(jié)果普遍偏低,第二次檢測(cè)與第一次間隔26d,檢測(cè)結(jié)果比第一次有較大提高。建議在目前沒(méi)有相應(yīng)完善的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)情況下。對(duì)摻加粉煤灰的混凝土檢測(cè)時(shí),如第一次檢測(cè)結(jié)果不合格,先不要出報(bào)告,隔一段時(shí)間(最好超過(guò)30天)再做一次檢測(cè),避免檢測(cè)結(jié)果失誤。總之，鉆芯法的檢測(cè)結(jié)果作為工程驗(yàn)收或加