關于鉆芯法檢測混凝土強度應用方法的探討

宋立力 曹 猛

（1重慶建筑工程職業學院 重慶 400039；2重慶市建設工程質量監督總站檢測中心 重慶 400015）

建筑工程結構檢測有回彈法、拔出法、鉆芯法、超聲法、超聲回彈綜合法等，針對所檢對象的重要程度或者現場情況選擇檢測方法。比如對結構的混凝土強度產生懷疑時，大家可能首先想到選用回彈法，因為回彈法屬于無損檢測技術，具備實用性、快速性及便攜性，且不會損傷混凝土結構的使用性能和形態。但是由于回彈法只能根據混凝土表面的回彈值來確定強度，對內部質量無法進行考證，所以在檢測對象為重要的結構構件時宜選用鉆芯法。鉆芯法是利用混凝土鉆芯機，直接從所需檢測的結構或構件上鉆取混凝土芯樣，按有關標準加工處理后，進行抗壓試驗，根據芯樣的抗壓強度推定結構混凝土立方體抗壓強度的一種局部破損的檢測方法，因直觀、可靠、準確度高而廣泛運用于混凝土結構現場質量檢測中。鉆芯法檢測混凝土強度這個項目，整個檢測流程應是取樣——加工——抗壓——計算，相對于大多數檢測項目，鉆芯法對操作人員的專業素質要求較為嚴格，從現場取樣到芯樣加工，最后抗壓，整個過程要靠操作人員高精度的來完成每一個步驟，任何一個環節出現偏差都有可能導致最終結果值的偏離。并且鉆芯法檢測混凝土強度可以說是構件強度檢測的“最后一道防線”，如果有偏離的最終結果值不滿足設計需要，就會給工程建設帶來及大的損失。本文主要是結合個人的檢測經驗及對標準的理解，對鉆芯法檢測混凝土強度提出一些個人看法。

1 取芯部位及鉆芯筒直徑的選擇

1）一般情況下委托單位要求對部分或者單個構件進行鉆芯法檢測都是針對較為重要的結構構件，如委托方無特別指定位置要求，那么在選擇取芯位置時就一定要謹慎。如果檢測構件為框架梁，則盡量選擇在中和軸上彎矩M=0處鉆取。但對單個構件進行檢測時，3個有效芯樣宜均分在梁跨左、中、右3處，左右兩處取樣應處于在梁跨1/3處，因此受力較小。如檢測構件為柱，取芯部位宜選擇柱身上、中、下3處，同樣上下兩處取樣也應處于柱身1/3處，因為柱在澆搗時混凝土是從下到上進行的，振搗后，下半部粗骨料比上半部偏少，一般說來柱下半部的混凝土強度要高于上半部。同時，利用鋼筋掃描儀準確定位出受力鋼筋的具體位置，避免傷及受力鋼筋也可以保證芯樣的有效性。鉆取芯樣時，應嚴格按照標準要求架設鉆芯設備。因多數混凝土鉆芯設備均為人工手動控制進鉆，在進鉆速度上就只能根據個人經驗來控制，雖現行標準上沒對進鉆速度作進一步明確，但實際經驗告訴我們，一旦失去速度控制，致使鉆筒與芯樣發生軸心偏離，極易造成所取芯樣形態的不規則。如鋼筋定位儀定位后仍無法避免拉結鋼筋被鉆時，更是要控制好進鉆速度，否則容易導致卡鉆甚至電機損壞等后果。

2）根據《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》CECS03：2007 (以下簡稱CECS03) 3.1條的要求，其標準芯樣的公稱直徑宜為100mm，如因設計安全考慮選用小直徑芯樣鉆取時，所選鉆筒直徑不得小于骨料最大粒徑的2倍[1]。極少同行往往在選擇鉆筒直徑時忽略此要求，只把對結構安全影響性作為應用小直徑鉆筒的依據，最后由于所用芯樣直徑與骨料最大粒徑發生沖突導致已鉆取并已加工及抗壓的芯樣成為無效芯樣，所測數據也無效，將造成一定的經濟損失。

故應嚴格按照標準選擇鉆筒直徑，確保所取芯樣的有效性和完整性。

那么應該如何在檢測前正確的選擇鉆筒直徑呢，如因構件結構安全原因不能選用100mm標準直徑，那么首先就必須得確定所測構件中骨料的最大粒徑 ，個人建議采用局部破損的方法取得所測構件試樣中已離散后的骨料，使用游標卡尺對粗骨料一一進行排查，從而依據標準判斷能否使用70mm鉆筒進行取樣。進行批量檢測時，對同類型同工藝同時間的構件需分別對兩個及其兩個以上的構件進行局部破損取樣。

2 芯樣的加工及抗壓檢測

1）CECS03標準對芯樣的加工技術要求作了明確的解釋，但由于加工機械以及人為操作因素極易導致芯樣在加工過程中成為無效芯樣。在芯樣加工前應對加工設備仔細檢查，確保功能性完整。由于對芯樣的高徑比作出了要求，個人建議在使用自動切割機切割100mm標準芯樣時將雙刀的間距適當的調整為105mm至110mm(針對可以調整間距的機型)，并根據骨料類型合理選擇雙刀推進速度(70mm芯樣可采用同樣的比例進行調整)。因為在過程當中刀片高速與切割面產生作用力，如此時芯樣表面有粗骨料粘聚性不強就極易導致骨料發生離散，造成芯樣的高徑比不滿足要求。芯樣加工還有最重要的一個工序就是使用雙端面磨平機將芯樣兩端按要求打磨平整，此工序要求操作人員的熟練精準度較高，需要注意的就是在打磨時雙磨平輪轉速和進刀速度，建議在打磨前使用游標卡尺將需打磨的尺寸用記號筆進行標注，確保試件高度滿足要求。芯樣在試驗前不能忽視對其幾何尺寸如：平均直徑、芯樣高度、垂直度、平整度尺寸測量，每一個尺寸測量值都會對最終結果值產生影響。

2）試件抗壓試驗

對芯樣進行抗壓強度試驗估計是鉆芯法檢測混凝土強度這一項目所有步驟中最為簡單的一步，的確，只要按照標準的程序進行試件的養護，參照混凝土立方體試件的試驗方法就可以完成。但很多同行可能會忽略《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2002中對試驗過程中的加荷速度的控制(混凝土強度＜C30時，加荷速度應為0.3～0.5MPa；混凝土強度等級≥C30且＜C30時加荷速度應為0.5～0.8MPa，)[2]，根據多次試驗發現，加荷速度對芯樣抗壓試驗結果數值影響較大，所以在進行抗壓試驗時應嚴格依據標準要求進行加荷速度控制。

3 批量檢測混凝土抗壓強度

3.1 合理劃分檢測批

檢測批的確定尤為重要，一個檢測批應該選擇相同的混凝土強度等級、生產工藝、原材料、配合比及養護條件的結構構件，這樣才能確保檢測結果值的代表性。

3.2 芯樣數量的確定

根據現場要求或者設計需要必須開展鉆芯批量檢測時，應根據檢測批的容量來確定，如確定使用標準芯樣檢測時，最少的試件樣本則不能少于15個[1]，否則無法應用推定區間系數。

3.3 檢測批混凝土強度值確定

首先根據公式計算出上限值與下限值(上限值系數和下限值系數按附錄查詢)，最后以上限值作為該檢測批混凝土強度的推定值。這里需要特別注意的是“上限值與下限值之間的差值不宜大于5.0MPa和0.1倍平均值兩者的較大值”[1]，如果最終結果計算值不滿足上述要求，則需要運用《數據的統計處理和解釋 正態樣本離群值的判斷和處理》GB/T 4883-2008中已知標準差情形離群值的判斷規則來處理，通常會使用奈爾(Nair)檢驗法將樣本數值帶入公式進行分析[3]，值得注意的是CECS03中3.2.3條說明“當確有試驗依據時，可對芯樣試件抗壓強度樣本的標準差進行符合實際情況的修正或調整”，那么如果通過奈爾(Nair)檢驗法仍無法有效剔除離群值就必須在已破壞的芯樣上找出合理的依據(比如芯樣內部氣孔較多或者由于受壓面未完全接觸導致破壞形態不規則等情形)，再對標準差進行合理的調整或修改。針對以上情形，我們不難發現如在有條件的情況下盡量在取芯時將樣本數量擴大及確保有效芯樣完整性，將有效的滿足最終強度推定值的確定。

4 結論

對于工程質量檢測項目來說，任何一個檢測項目都尤為重要，因為它關系著國家和人民的財產及生命的安全，若在工程質量檢測中由于人為或者未知的機械故障等因素導致檢測結果值的偏離，那么后果將會非常嚴重。作為結構強度檢測的“最后一道防線”，鉆芯法檢測混凝土強度這一項目的重要性毋庸置疑。綜上所述，采用鉆芯法檢測混凝土強度，一定要十分注意所選擇混凝土結構或構件的檢測部位，并根據粗骨料粒徑和結構配筋率，選取適當的芯樣尺寸，加工芯樣規避任何的人為因素，正確應用試驗方法和計算方法，合理處理異常離群值，加強對容易出現偏差的試驗環節進行監控。這樣才能確保混凝土強度推定值的公正性和準確性。

[1]《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》CECS03：2007

[2]《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2002

[3]《數據的統計處理和解釋 正態樣本離群值的判斷和處理》GB/T 4883-2008