襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)鉆芯法

隧道養(yǎng)護(hù)與維修第十一講之主講人：歐陽(yáng)艷

——襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

鉆芯法襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

鉆芯法是利用鉆機(jī)從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取芯樣,以檢測(cè)混凝土強(qiáng)度或觀察混凝土內(nèi)部質(zhì)歉的方法。由于它對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土造成局部損傷，因此是一種半破損的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段。這種方法在國(guó)外的應(yīng)用已有幾十年的歷史，前蘇聯(lián)從1956年開始就利用鉆取的芯樣,評(píng)定道路和水工工程混凝土的質(zhì)量,并且于1967年頒布了鉆取芯樣方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鉆芯法簡(jiǎn)介襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)和澳大利亞等國(guó)分別制定了有鉆取混凝土芯樣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織也提出了“硬化混凝土芯樣的鉆取檢查和抗壓試驗(yàn)”國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)草案。國(guó)外應(yīng)用襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

解放前，在我國(guó)就已經(jīng)開始使用鉆芯法檢測(cè)混凝土路面的厚度，1948年制定有“鉆取混凝土試體長(zhǎng)度之檢驗(yàn)法”。解放后我國(guó)曾有一些單位利用地質(zhì)鉆探機(jī)，對(duì)水工工程,大型基樁或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)鉆取混凝土芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)。但是作為一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的專門技術(shù)的研究并使其標(biāo)準(zhǔn)化的工作,還是從1980年開始的，另一方面，在鉆芯機(jī)、人造金剛石薄壁鉆頭、切割機(jī)及其配套使用的機(jī)具研制和生產(chǎn)方面也已取得了很大的進(jìn)展，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已可生產(chǎn)幾十種型號(hào)的鉆機(jī)，幾十種規(guī)格的鉆頭可供選擇和使用。國(guó)內(nèi)應(yīng)用襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

利用鉆芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，無(wú)需進(jìn)行某種物理量與強(qiáng)度之間的換算，是一種直觀、可靠和準(zhǔn)確的方法，但由于在檢測(cè)時(shí)總是對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土造成局部損傷，而且成本較高，因此大量取芯樣往往受到一定限制。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外都主張把鉆芯法與其他非破損檢測(cè)方法綜合使用，一方面利用非破損法可以大量測(cè)試而不損傷結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，另一方面有可利用鉆芯法提髙非破損測(cè)強(qiáng)精度，使二者相輔相成。評(píng)價(jià)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

目前，由中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)已批準(zhǔn)發(fā)行了《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程這一方法已在結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量檢測(cè)中得到了普遍的應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了一個(gè)新的水平。評(píng)價(jià)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

用鉆芯法檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度、裂縫、接縫、分層、孔洞或離析等缺陷，具有直觀、精度高等特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑、水工大瑣、橋梁、公路、機(jī)場(chǎng)跑道等混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的質(zhì)量檢測(cè)。在正常生產(chǎn)情況下,應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求，制作立方體標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊進(jìn)行混凝土強(qiáng)度的評(píng)定和驗(yàn)收。只有在下列情況下才可以進(jìn)行鉆取芯樣檢測(cè)其強(qiáng)度，并作為處理混凝土質(zhì)量事故的主要技術(shù)依據(jù)。應(yīng)用及特點(diǎn)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

1)對(duì)立方體試塊的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生懷疑。其一是試塊強(qiáng)度很高，而“構(gòu)混凝土的外觀質(zhì)量很差，其二是試塊強(qiáng)度較低而結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量較好或者是因?yàn)樵噳K的形狀、尺寸、養(yǎng)護(hù)等不符合要求，而影響了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。2)混凝土結(jié)構(gòu)因水泥、砂石質(zhì)量較差或因施工、養(yǎng)護(hù)不良發(fā)生了質(zhì)量事故。應(yīng)用及特點(diǎn)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

3)采用超聲、回彈等非破損法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度時(shí)，其測(cè)試前提是混凝土的內(nèi)外質(zhì)量基本一致,否則會(huì)產(chǎn)生較大誤差，因此在檢測(cè)部位的表層與內(nèi)部的質(zhì)量有明顯的差異、火災(zāi)、硬化期間遭受凍害的混凝土均可采用殺芯法檢測(cè)其強(qiáng)度。應(yīng)用及特點(diǎn)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

4)使用多年的老混凝土結(jié)構(gòu)，如需加固改造或因工藝流程的改變荷載發(fā)生了變化需要了解某些部位的混凝土強(qiáng)度。5)對(duì)施工有特殊要求的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，如機(jī)場(chǎng)跑道測(cè)厚度等。用鉆取的芯樣除可進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)外，也可進(jìn)行抗劈強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性、吸水性及重度的測(cè)定。此外，并可檢測(cè)混凝土的內(nèi)部缺陷，如裂縫深度，孔洞和疏松大小及混凝土中粗集料的級(jí)配情況等。應(yīng)用及特點(diǎn)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

試驗(yàn)表明，當(dāng)混凝土的齡期過(guò)短或強(qiáng)度沒有達(dá)到10Mpa時(shí)，在鉆芯過(guò)程中容易破壞砂漿與集料之間的黏結(jié)力，鉆出的芯樣表面變得比較粗糙,甚至很難取出完整芯樣，因此在鉆芯前，應(yīng)根據(jù)混凝土的配合比，齡期等情況對(duì)混凝土強(qiáng)度予以預(yù)測(cè),以保證鉆芯工作是順利進(jìn)行和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。應(yīng)用及特點(diǎn)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

鉆芯法檢測(cè)混凝土質(zhì)量除具有直觀、可靠、精度高和應(yīng)用廣外，它也有一定的局限性：鉆芯時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)造成局部損傷，因而對(duì)于鉆芯位置的選擇及鉆芯數(shù)量等均受到一定限制，而且它所代表的區(qū)域也是有限的；鈷芯機(jī)及芯樣加工配套機(jī)具比較笨重移動(dòng)不夠方便,測(cè)試成本也較高；鉆芯后的孔洞需要修補(bǔ),尤其當(dāng)鉆斷鋼筋時(shí)更增加了修補(bǔ)工作的困難。應(yīng)用及特點(diǎn)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

①鉆芯機(jī)組成：混凝土鉆孔芯機(jī)應(yīng)滿足《混凝土鉆孔取芯機(jī)技術(shù)條件》(鉆機(jī)主要由底座、立柱、減速箱、輸出軸、進(jìn)給箱、進(jìn)給手柄、電動(dòng)機(jī)(汽油機(jī))和冷卻系統(tǒng)等組成。②類型：混凝土鉆芯機(jī)分輕便型、輕型、重型和超重型4類。工作時(shí)將人造金剛石空心薄壁鉆頭安裝在鉆機(jī)輸出軸上。配套設(shè)備一般有沖擊鉆、鋼筋定位儀和芯樣端部處理設(shè)備等。③鉆芯機(jī)的固定方式鉆取芯樣時(shí)固定鉆芯機(jī)的方法有配重法、真空吸附法、頂桿支撐法和膨脹錨栓法。但是從經(jīng)濟(jì)適用的角度，隧道混凝土取芯一般采用膨脹錨栓法。鉆芯機(jī)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

鉆芯機(jī)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

鉆芯機(jī)襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

檢測(cè)按《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。① 鉆機(jī)選?。恒@芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度,以其直觀準(zhǔn)確而成為其他檢測(cè)方法的校驗(yàn)依據(jù)。但鉆芯法對(duì)構(gòu)件的損傷較大檢測(cè)成本高，因而難以大量使用。為了克服這些缺點(diǎn)，采用小直徑芯樣進(jìn)行檢測(cè)成為發(fā)展方向。目前最小的芯樣直徑可以達(dá)到25mm。但小直徑芯樣的強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散較大，需要通過(guò)增加檢測(cè)數(shù)量才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)芯樣檢驗(yàn)效果。啻用的小直徑芯樣一般為50~75mm。要求芯樣直徑為粗集料直徑三倍。檢驗(yàn)方法襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

②鉆芯數(shù)量:取芯屬半破損檢測(cè)法，對(duì)結(jié)構(gòu)的完整性有一定的影響,尤其對(duì)已經(jīng)有一定破損的在役結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，取芯數(shù)量更應(yīng)加以控制?！躲@芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，取芯數(shù)量同一批構(gòu)件不得少于3個(gè)。根據(jù)以往的研究，最小于樣數(shù)n與推定的最大誤差有密切關(guān)系，一般以n≥5為宜,取芯位置應(yīng)在整個(gè)結(jié)構(gòu)上均勻布置。檢驗(yàn)方法襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

③芯樣加工及測(cè)量:從鉆孔中取出的芯樣試件的尺寸一般不滿足尺寸要求，必須進(jìn)行切割加工和端面修補(bǔ)后，才能夠進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。芯樣試件尺寸要求為：用直徑和高度均為100mm的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件。水泥砂漿補(bǔ)平層厚度不宜大于5mm。其他控制指標(biāo)有端面平整度、垂直度、直徑偏差等檢驗(yàn)方法襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

④影響因素：由于鉆芯法的測(cè)定值就是圓柱狀芯樣的抗壓強(qiáng)度，即參考強(qiáng)度或現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度。所以，鉆芯法的關(guān)鍵問(wèn)題是如何用適當(dāng)?shù)臋C(jī)具鉆取合格的芯樣?；炷列緲拥目箟簭?qiáng)度除了受到鉆機(jī)、鋸切機(jī)等設(shè)備的質(zhì)量和操作工藝的影響外,還受到芯樣本身各種條件的影響。如芯樣直徑的大小、高徑比、端面平整度、端面與軸線間的垂直度、芯樣的濕度等。檢驗(yàn)方法襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

另外,還有一個(gè)不可忽略的因素，即芯樣中鋼筋對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。芯樣在進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)，其軸線方向承受壓力,因此,不允許存在與軸線相互平行的鋼筋，這一點(diǎn)在《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中非常明確但對(duì)于與軸線垂直的鋼筋，各國(guó)有各自的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。有關(guān)試驗(yàn)表明，當(dāng)難于避開鋼筋時(shí)，芯樣最多只允許有兩根直徑大于10mm的鋼筋存在，否則影響到抗壓強(qiáng)度。檢驗(yàn)方法襯砌強(qiáng)度檢測(cè)——鉆芯法

由于鋼筋直徑小且數(shù)量少,影