鉆芯法在結構混凝土強度檢測中的應用

張今陽 （安徽省水利部淮委水利科學研究院，安徽 蚌埠233000）

1 引言

對已建成結構需要進行維修、加層、拆除等決策時，或受災害性因素影響時，需要用無損檢測方法對結構實體進行檢測；對于在建工程，當懷疑或發現預留試塊強度不能真實反映結構實體混凝土強度時，也需要直接在結構物上運用無損檢測方法推定混凝土實際強度。鉆芯法是其中一種很重要的應用很廣泛的無損檢測方法。該方法執行的標準于2007年重新修訂完畢，并于2008年1月1日正式實施。相對于規程，新規程修訂的主要技術內容是：（1）將鉆芯檢測混凝土強度及技術的應用范圍擴大到抗壓強度不大于80MPa；（2）增加了檢測批混凝土強度的檢驗；（3）增加小直徑芯樣試件的應用；（4）在鉆芯修正中提出了修正量的概念；（5）在抽檢結構混凝土強度中引入了一定置信及條件下強度區間的概念。在闡述新鉆芯法在結構檢測中的運用之前，首先討論新規程出現的幾個問題。

2 幾個問題的討論

（1）批量檢測時出現的問題

批量檢測時，規程要求芯樣應從檢測批的結構構件中隨機抽取，每個芯樣取自一個構件或結構的局部部位。有時會出現這樣的情況：抽檢的檢驗批樣本的混凝土強度標準差過大而不能作為一批構件來推定，而又因為每根構件上只鉆取一個芯樣，無法按單個構件來確定構件的混凝土強度及推定值，結構還需去工地現場在每根構件上補鉆芯樣才能解決問題，給工作帶來很多不便和浪費。

（2）小直徑芯樣的強度換算問題

新規程中沒有給出直徑70mm芯樣抗壓強度換算值（設為f1）與標準直徑100mm芯樣強度換算值（設為f0）間的關系，即認為f1=f0。在《港口工程非破損檢測技術規程》（JTJ/T 272）中對于小直徑芯樣的強度換算，規定f1取1.12 f0，業界普遍認同這種觀點，即對于直徑70mm和50mm小芯樣，其試驗強度明顯小于直徑100mm的標準芯樣試驗強度和同條件150mm立方體試塊強度，并隨直徑減小而減小。因此在實踐中，為避免對結構混凝土強度造成誤判，應盡量鉆取標準直徑芯樣。若因鋼筋過密或構件承載方面考慮等原因，必須在檢測方案中予以說明，并適當增加樣本容量。

（3）修正量法修正

修正量方法只對間接方法測得的混凝土強度的平均值進行修正，不修正標準差。這是與常用的修正系數修正法最本質的區別。在用回彈法或超聲回彈綜合法，對結構混凝土強度進行批量檢測時，當批構件的混凝土強度標準差接近臨界值時，兩種修正方法會出現兩種完全不同的結果。例如，利用超聲回彈綜合法檢測某工程2層柱混凝土強度，未修正前該批柱混凝土抗壓強度平均值為38.0MPa，均方差為5.45MPa，采用鉆芯法修正，得到的修正量Δ=3.0MPa或修正系數K=1.08，若采用修正量修正法，結果為：該2層柱混凝土強度平均值為41.0MPa，強度均方差為5.45MPa，總體推定強度為32.0MPa；若采用修正系數修正法，則結果為該2層混凝土強度平均值為41.0MPa，強度均方差為5.89MPa，標準差大于5.50MPa，該批構件應全部按單個構件進行推定。

3 工程實例

3.1 工程概況和檢測方案

某綜合樓系5層框架結構，建筑面積約3000m2。1層～3層結構混凝土設計強度等級為C35，4層以上結構混凝土設計強度等級為C30。因工程所用泵送混凝土在運送過程中不慎選擇強度等級，需要對其實體強度進行批量檢測。4層共有框架柱48根，按《建筑結構檢測技術標準》和《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》的要求，抽取14根柱，每根柱上鉆取2個芯樣，共28個樣品。

3.2 檢測結果與數據處理

將鉆取芯樣兩端切平并用硫酸膠泥補平，室內靜置48d后進行抗壓強度試驗，結果如表1。

表1 4層柱芯樣抗壓強度匯總

根據《規程》規定，鉆芯確定檢測批混凝土強度推定時，可剔除芯樣試件抗壓強度樣本中的異常值。剔除規則按GB/T48832008的規定執行，考慮到總體標準差未知且離群的個數可能大于1，故采用偏度—峰度檢驗法進行離群值的判斷。

（1）計算峰度統計量bk的值

（2）確定檢出水平α＝0.05，查出臨界值b′1-2(28)＝4.12。

（3）由于 bk＝5.12＞b′1-2(28)＝4.12，因此判別芯樣6#-1強度值21.4為離群值。

（4）對于檢出的離群值21.4，確定剔除水平2*＝0.01，查出 b′0.99(28)＝5.24，因此 bk＝5.12＜b′0.99(28)＝5.24，故判未發現該離群值 x(1)＝21.4 是統計離群值（即 x(1)＝21.4為歧離值）。

（5）取出 x(1)＝21.4 之后，對余下的 27 個值進行上述運算，又發現兩個39.1也是離群值。

最后利用余下的25個值進行批量計算與評價，n＝25，總體平均強度為 30.2MPa，強度均方差為1.89MPa，置信度為0.85的推定區間為[25.9，27.7]MPa，依據 GB/T50344-2004 可知該 4層柱混凝土強度不滿足設計等級C30要求。

4 結語

新的鉆芯法規程解決了批量檢測結構實體強度的問題，相比其他無損檢測方法，使得到的檢測結果更接近結構的真實強度，但使用該規程時要注意結合工程實際情況，以免帶來誤判。