鉆芯法檢測混凝土抗壓強度影響因素分析

摘要：本文根據對取12組混凝土芯樣的試驗數據結果分析，對不同端面處理后的抗壓強度計算方法進行了研究，重點分析了直徑對強度等級的影晌。結果表明，高徑比為1:1的混凝土芯樣經端面磨平處理后的試驗數據與同條件養護標準立方體試塊杭壓強度最接近。試驗數據為DG/TJ08-2020-2007標準提供了實踐依據。最后，在試驗的基礎上，提出了混凝土芯樣抗壓強度換算公式及端面處理系數的建議。

關鍵詞：無損檢測 混凝土 鉆芯法檢測 端面處理 抗壓強度

為了解結構混凝土的實際強度，目前國內外普遍采用非破損或局部破損的檢測方法，如回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、鉆芯法和貫人阻力法等。大量數據對比和相關文獻研究表明.鉆芯法的檢測精度明顯優于回彈法和超聲回彈綜合法，是檢測結果復核評定的最基本方法。

1、端面處理的標準背景

隨著工程設計水平的不斷提高，建筑物中抗震構造措施的加強，以及裂縫控制的需要，在剪力墻體、現澆樓板中越來越多地采用了雙層雙向的鋼筋網片。依據CECS03-1988《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》標準，在現場鉆取直徑為100或150mm的標準芯樣時極易切割結構鋼筋，芯樣中含有的鋼筋會影響檢測結果。同時也一定程度地損傷了結構本身。留下了安全隱患，給修補和復原帶來了難度。

混凝土骨料最大粒徑與芯樣直徑的關系，會直接影響芯樣抗壓強度的準確性。標準中規定，鉆取的芯樣直徑一般不宜小于骨料最大粒徑的3倍，在任何情況下不得小于骨料最大粒徑的2倍。早期使用的混凝土多為自拌混凝土，骨料粒徑大小不均，只有芯樣直徑足夠大才能保證其數據的可靠性。但根據江蘇省建設主管部門規定自2002年起在各地市區范圍內的建設工程(結構部位)和縣級城市范圍內高層建筑的基礎工程、主體結構工程必須使用商品混凝土，而95%以上的商品混凝土粗骨料粒徑為5~25mm，為小芯樣的出現提供了理論上的可能性。

目前鉆芯法檢測的步驟為：①工程現場鉆取混凝土芯樣；②切割機切割芯樣；③芯樣養護；④芯樣的抗壓試驗。僅經切割機切割后的混凝土芯樣，易出現掉角、平整度較差等現象，會影響混凝土芯樣的抗壓強度。故CECS03-1988標準中提出了兩種切割后芯樣的端面處理方法，即端面硫磺補平和端面水泥砂漿補平。然而，隨著高強度高性能混凝土的不斷應用，采用上述端面處理后的芯樣往往會在抗壓試驗中造成補強成分先于芯樣破壞，使之不能滿足檢測的精度要求，從而需用磨平機進行端面磨平。為此必須開展不同端面處理方法對鉆芯法檢測結構混凝上抗壓強度影響的研究。

2、試驗設計

2.1高徑比為1：1的混凝土芯樣

共設計12組高徑比為1：1的混凝土芯樣試驗參數見表1。

表1芯樣參數表

試樣用原材料和混凝土試樣制作嚴格按照國家標準同時預留了足夠數量的同條件養護標準立方體試塊作為對比。

將試樣鉆芯取樣成高徑比為1:1的混凝土芯樣，測出其經端面磨平和硫磺補平處理后的抗壓強度，同條件養護標準立方體試塊的抗壓強度的比值見表1。可見端面機械磨平后的抗壓強度與同條件養護標準立方體試塊抗壓強度最為接近。

2.2高徑比為1:1.5的混凝土芯樣

試驗結果發現對高徑比為1:1.5的混凝土芯樣而言，由于芯樣直徑小（特別是直徑為55mm的混凝土小芯樣）受骨料、加工工藝、試驗儀器等影響即使經混凝土芯樣磨平機械加工后，其離散性仍然較大，試驗數據較難控制。因此在鉆芯法取樣時宜考慮高徑比為1:l。

3、計算公式

根據DG/TJ08-2020-2007標準的第5.7.4款，混凝土芯樣抗壓強度換算公式為：

Y—芯樣試件端面處理系數，在端面磨平處理時取1，在硫磺補平處理時取1.05。

采用式（1）對試驗抗壓強度數據進行端面處理系數修正后，抗壓強度計算值為同條件養護標準立方體試塊抗壓強度的89%一101%(表1)。

4、工程實例

公司某框架一剪力墻結構建筑，地上12層，冬季施工。底層~四層柱混凝土設計強度等級為C30自然養護。

混凝土澆筑后28天檢測單位現場對底層框架柱進行回彈法檢測。現場抽取了30個構件，經過批量評定后底層柱混凝土的抗壓強度推定值為27.8MPa。為設計強度等級的92.7%。經查混凝上各種材料均符合國家標準。為了進一步確定底層柱的施工質量，檢測單位經委托單位同意進行鉆芯法檢測。

根據CECS03-1988標準對底層柱鉆取15個芯樣。經切割、端面磨平處理后，芯樣試件混凝土抗壓強度換算值為33.3，33.0，32.8，32.6，32.5，32.5，32.3，32.2，31.9，33.7，31.3，31.3，31.2，30.9和30.7MPa。芯樣抗壓強度換算值的平均值為32.1MPa，標準偏差為0.9MPa，最小值為30.7MPa。通過鉆芯法檢測可知該工程底層柱混凝土抗壓強度推定值為30.7MPa，為設計強度等級的102%，證明該批混凝土質量合格。

本工程還有一組同條件養護的混凝土試塊。根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》規定，混凝土結構構件同條件的試塊等效養護齡期應滿足按日平均溫度逐日累積達到600℃#8226;d所對應的齡期，且不小于設計規范規定的混凝土抗壓強度標準值乘以1.1系數。數周后施工單位對同條件養護試塊進行了抗壓試驗試驗數據為34.7，35.2和36.1MPa，符合設計強度等級要求。進一步證明了鉆芯法檢測的可靠性。

5、結語

根據12組混凝土芯樣的試驗數據，試驗參數分別為Φ55，Φ70和Φ100mm，混凝土強度等級為C20和C40對采用不同端面處理方法(磨平和硫磺補平)后的混凝土抗壓強度計算方法進行了研究。

(1)高徑比為1:1的混凝土芯樣經端面磨平處理后試驗數據與同條件養護標準立方體試塊抗壓強度最為接近。

(2)高徑比為1:1的混凝土芯樣經端面硫磺補平處理后，試驗數據需采用公式(1)進行端面處理系數修正，該系數為1.05。

(3)試驗數據為DG/TJ08-2020-2007標準的制訂提供了實踐依據。

參考文獻：

[l]《結構混凝土杭壓強度檢測技術規程》DG/TJ08-2020-2007[S]。

[2]《混凝土結構工程施工及驗收規范》GB50204-92。

[3]《混凝土強度檢驗評定標準》GB/T50107-2010。

作者簡介：

李恒泉，男，1972年生，武漢科技大學畢業，工程師，從事建筑工程質量檢測工作。