混凝土材料力學性能檢測-鉆芯法檢測混凝土強度

、混凝土材料力學性能現(xiàn)場檢測、鉆芯法檢測混凝土強度教學目標重點難點教學目標：1.知識目標：通過本課教學使學生掌握鉆芯法檢測混凝土強度的原理及加載設備2.技能目標：規(guī)范進行鉆芯法的取樣3.態(tài)度目標：通過學生勤奮學習學生能正確對待學習，養(yǎng)成良好的學習習慣，尋找有效的學習方法重點：鉆芯法檢測混凝土強度的原理難點：鉆芯法的取樣復習回顧復習回顧上次課題的主要內(nèi)容提出本次課題學習的問題，學生思考如何采用鉆心法檢測混凝土強度目錄一、發(fā)展歷史

鉆芯法在國外的應用已有幾十年的歷史，英國、美國、德國、日本、比利時和澳大利業(yè)等國家分別制定鉆取混凝土芯樣進行強度試驗的標準。國際標準化組織也提出了國際標準草案《硬化混凝土芯樣的鉆取檢查及抗壓試驗》(1SO／DIS7034)。

在我國，1948年就已經(jīng)開始使用鉆芯法檢測混凝土路面的厚度，并制定有《鉆取混凝土試件長度之檢驗方法》。但是作為—種現(xiàn)場檢測混凝土強度的專門技術(shù)的研究并使其標準的工作，是從20世紀80年代開始的。另外，在鉆芯機、人造金剛石薄壁鉆頭、切割機及具配套使用的機具研制和生產(chǎn)方面也取得了很大進展。

經(jīng)過大量的試驗研究和工程應用，1988年頒布實施了《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(CECS03：88)，經(jīng)過近20的使用，2007年修訂并頒布了新的《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(CECS03：2007)。二、基本原理

所謂鉆芯法，是指利用專用鉆機從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取芯樣，制作成符合標準的圓形試件，通過壓力試驗機進行壓力試驗以檢測混凝土強度的一種方法。普遍認為鉆芯法是一種直觀、可靠和準確的方法，但對結(jié)構(gòu)混凝土造成局部損傷，屬半破損的檢測方法。三、檢測儀器、設備

(1)鉆取芯樣及芯樣加工、測量的主要設備和儀器均應有產(chǎn)品合格證，計量器具應有檢定證書并在有效使用期內(nèi)。(2)鉆芯機應具有足夠的剛度、操作靈活、固定和移動方便，并應有水冷卻系統(tǒng)。(3)鉆取芯樣時宜采用金剛石或人造金剛石薄壁鉆頭。鉆頭胎體不得有肉眼可見的裂縫、缺邊、少角、傾斜及喇叭口變形。(4)鋸切芯樣時使用的鋸切機和磨芯樣的磨平機．應具有冷卻系統(tǒng)和牢固夾緊芯樣的裝置；配套使用的人造金剛石圓鋸片應有足夠的剛度。(5)芯樣宜采用補平裝置(或研磨機)進行芯樣端面加工。補平裝置除應保證芯樣的端面平整外，尚應保證芯樣端面與芯樣軸線垂直。鉆芯機、鋸切機等主要設備的技術(shù)性能直接影響到芯樣的質(zhì)量，影響到芯樣試件抗壓強度樣本的標準差。因此，每臺設備均應有產(chǎn)品質(zhì)量合格證并滿足相應的要求。(6)探測鋼筋位置的磁感儀，應適用于現(xiàn)場操作，最大探測深度不應小于60mm。探測位置偏差不宜大于±5mm。(7)壓力試驗機應符合現(xiàn)行國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法》(GB／T50081—2002)中對壓力試驗機的要求。四、鉆芯法的取樣

(1)鉆芯法確定檢驗批的混凝土強度推定值時，取樣應遵守下列規(guī)定：①芯樣試件的數(shù)量應根據(jù)檢驗批的容量確定。標準芯樣試件(指取芯質(zhì)量符合要求，且芯樣直徑為100mm、高徑比為1：1的混凝土圓柱體試件)的最小樣本量不宜少于15個，小直徑芯樣試件的最小樣本量應適當增加。②芯樣應從檢驗批的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中隨機抽取，每個芯樣應取自一個構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的局部部位，且取芯位置應符合要求。

(2)鉆芯確定單個構(gòu)件的混凝土強度推定值時，有效芯樣試件的數(shù)量不應少于3個；對于較小構(gòu)件，有效芯樣試件的數(shù)量不得少于2個。

(3)當采用修正量的方法時，標準芯樣的數(shù)量不應少于6個，小直徑芯樣的試件數(shù)量宜適當增加。目錄五、芯樣的鉆取3鉆芯機的使用2芯樣鉆取部位1采用鉆芯法檢測結(jié)構(gòu)混凝土強度前的資料準備5其他要求4對芯樣的要求及保護1、采用鉆芯法檢測結(jié)構(gòu)混凝土強度前的資料準備

(1)工程名稱(或代號)及設計、施工、監(jiān)理、建設單位名稱；(2)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件種類、外形尺寸及數(shù)量；(3)設計混凝土強度等級；(4)檢測齡期，原材料(水泥品種、粗骨料粒徑等)和抗壓強度試驗報告；(5)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件質(zhì)量狀況和施工中存在問題的記錄；(6)有關(guān)結(jié)構(gòu)設計圖和施工圖等。2、芯樣鉆取部位

(1)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力較小的部位；(2)混凝土強度質(zhì)量具有代表性的部位；·(3)便于鉆芯機安放與操作的部位；(4)避開主筋、頂埋件和管線的位置。合理選擇鉆芯位置可減少測試誤差、避免出現(xiàn)意外事故。3、鉆芯機的使用

(1)鉆芯機就位并安放平穩(wěn)后，應將鉆芯機固定，固定的方法應根據(jù)鉆芯機構(gòu)造和施工現(xiàn)場的具體情況確定，可采用膨脹螺栓、頂桿支撐、配重或真空吸附等方法進行固定。在鉆芯過程中，如固定不穩(wěn)，鉆芯機容易發(fā)生晃動和位移，不僅影響鉆芯機和鉆頭的使用壽命，而且很容易發(fā)生卡鉆或芯樣折斷事故。(2)鉆芯機在未安裝鉆頭之前，應先通電檢查主軸旋轉(zhuǎn)方向(三相電動機)。在沒有安裝鉆頭之前，應先通電檢查主軸旋轉(zhuǎn)方向是否正確。如果先安鉆頭后通電試驗，一旦方向相反則主軸與連接頭變成退扣旋轉(zhuǎn)，容易把鉆頭甩掉而造成事故。(3)鉆芯時用于冷卻鉆頭和排除混凝土碎屑的冷卻水的流量，宜為3—5L/min。鉆芯機必須通冷卻水才能達到冷卻鉆頭和排出混凝土碎屑的目的。在高溫下會使金剛石鉆頭燒毀，混凝上碎屑不能及時排出不僅加速鉆頭的磨損，還會影響進鉆速度和芯樣表面質(zhì)量。(4)鉆取芯樣時應控制進鉆的速度。采用較高的進鉆速度會加大芯樣的損傷。因此，應控制進鉆速度。(5)在鉆芯工作完畢后，應對鉆芯機和芯樣加工設備進行維修保養(yǎng)。4、對芯樣的要求及保護

(1)鉆取的芯樣宜使用標準芯樣試件，其公稱直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍；也可采用小直徑芯樣試件，但其公稱直徑不應小于70mm且不得小于骨料最大粒徑的2倍。當所取芯樣高度和質(zhì)量不能滿足要求時，則應重新鉆取芯樣。芯樣應進行標記，防止芯樣位置出現(xiàn)混亂，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強度的評定造成影響。(2)芯樣應采取保護措施，避免在運輸和貯存中損壞。5、其他要求

(1)鉆芯后留下的孔洞應及時進行修補。鉆取芯樣后的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應及時對孔洞進行修補，以保證結(jié)構(gòu)的工作性能。(2)鉆芯操作應遵守國家有關(guān)安全生產(chǎn)和勞動保護的規(guī)定，并應遵守鉆芯現(xiàn)場安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。目錄六、芯樣的加工及技術(shù)要求六、芯樣的加工及技術(shù)要求

(1)抗壓芯樣試件的高度與直徑之比（H／d)宜為1.00。(2)芯樣試件內(nèi)不宜含有鋼筋。如不能滿足此項要求時，抗壓試件應符合下列要求：①標準芯樣試件，每個試件內(nèi)最多只允許有兩根直徑小于10mm的鋼筋；②公稱直徑小于100mm的芯樣試件，每個試件內(nèi)最多只允許有一根直徑小于10mm的鋼筋；③芯樣內(nèi)的鋼筋應與芯樣試件的軸線基本垂直并離開端面10mm以上。六、芯樣的加工及技術(shù)要求

(3)鋸切后的芯樣應進行端面處理，宜采取在磨平機上磨平端面的處理方法。承受軸向壓力芯樣試件端面，也可采取下列處理方法：①用環(huán)氧膠泥或聚合物水泥砂漿補平；②抗壓強度低于40MPa的芯樣試件，可采用水泥砂漿、水泥凈漿或聚合物水泥砂漿補平，補平層厚度不宜大于5mm；也可采用硫磺膠泥補平，補平層厚度不宜人于1.5mm。之所以對芯樣試件端面加工提出要求，是因為鋸切后芯樣的端面感觀上比較平整，但一般不能符合抗壓試件的要求。山東省建筑科學研究院的試驗研究表明，鋸切芯樣的抗壓強度比端面加工后芯樣試件的抗壓強度低10％～30％。六、芯樣的加工及技術(shù)要求

(4)在試驗前應按下列規(guī)定測量芯樣試件尺寸：①平均直徑用游標卡尺在芯樣試件中部相互垂直的兩個位置上測量，取測量的算術(shù)平均值作為芯樣試件的直徑，精確至0.5mm；②芯樣試件高度用鋼卷尺或鋼板尺進行測量，精確至1mm；③垂直度用游標量角器測量芯樣試件兩個端面與母線的夾角，精確至0.1°；④平整度用鋼板尺或角尺緊靠在芯樣試件端面上，一面轉(zhuǎn)動鋼板尺，一面用塞尺測量鋅板尺與芯樣試件端面之間的縫隙；也可采用其他專用設備量測。六、芯樣的加工及技術(shù)要求

(5)芯樣試件尺寸偏差及外觀質(zhì)量超過下列數(shù)值時，相應的測試數(shù)據(jù)無效：①芯樣試件的實際高徑比(H/d)小于要求高徑比的0.95或大于1.05;②沿芯樣試件高度的任一直徑與平均直徑相差大于2mm；③抗壓芯樣試件端面的不平整度在100mm長度內(nèi)大于0.1mm；④芯樣試件端面與軸線的不垂直度大于l°；⑤芯樣有裂縫或有其他較大缺陷。目錄七、芯樣試件的試驗和抗壓強度值的計算七、芯樣試件的試驗和抗壓強度值的計算

(1)芯樣試件應在自然干燥狀態(tài)下進行抗壓試驗。

(2)當結(jié)構(gòu)工作條件比較潮濕，需要確定潮濕狀態(tài)下混凝土的強度時，芯樣試件宜在2℃±5℃的清水中浸泡40～48h，從水中取出后立即進行試驗。芯樣試件的含水量對強度有一定影響，含水愈多則強度愈低。一般來說，強度等級高的混凝土強度降低較少，強度等級低的混凝土強度降低較多。

(3)芯樣試件的杭壓試驗的操作應符合現(xiàn)行國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法(GB／T50081—2002)中對立方體試塊抗壓試驗的規(guī)定。七、芯樣試件的試驗和抗壓強度值的計算

(4)混凝土的抗壓強度值，應根據(jù)混凝土原材料和施工工藝通過試驗確定，也可按式(6—1—36)計算。(6—1—36)式中—芯樣試件的混凝土抗壓強度值，MPa；Fc—芯樣試件的抗壓試驗測得的最大壓力，N；A—芯樣試件抗壓截面面積，mm2。我國地域遼闊，混凝土品種較多，各檢測單位芯樣試件加工水平不同，因此按照同一規(guī)律從芯樣試件抗壓強度值得出結(jié)構(gòu)混凝土強度必然會出現(xiàn)系統(tǒng)不確定性較大的問題。因此，本規(guī)程要求檢測單位進行相應的試驗研究，得出適合本地區(qū)材料特性且反映檢驗機構(gòu)芯樣試件加工水平的關(guān)系。但是，在承擔檢測任務時，必須先向委托方明確所要使用的計算關(guān)系。目錄八、鉆芯確定混凝土強度椎定值八、鉆芯確定混凝土強度椎定值

(1)檢驗批混凝土強度的推定值應按下列方法確定：①檢驗批的混凝土強度推定值應計算推定區(qū)間，推定區(qū)間的上限值和下限值按下列公式計算：上限值(6—1—37)下限值(6—1—38)平均值(6—1—39)標準差(6—1—40)式中—芯樣試件的混凝土抗壓強度平均值，精確至0.1MPa；—單個芯樣試件的混凝L抗壓強度值，精確至0.1MPs；