鉆芯法檢測芯樣端面處理的最佳方法試驗(yàn)研究

楊大順 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230003）

1 引言

鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度，是評定混凝土強(qiáng)度的最重要方法，目前廣泛應(yīng)用于質(zhì)量評定、驗(yàn)收以及加固指導(dǎo)等工作，但我國現(xiàn)有的鉆芯檢測技術(shù)規(guī)程關(guān)于芯樣端面的加工不夠完善和詳細(xì)，而芯樣端面的平整度與抗壓強(qiáng)度關(guān)聯(lián)尤其重要。若芯樣端面平整度差，則混凝土芯樣施壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，大大降低混凝土的強(qiáng)度檢測值。現(xiàn)有規(guī)范中僅僅提到磨平和補(bǔ)平，但并未對磨平及補(bǔ)平的具體步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。因此，筆者認(rèn)為芯樣加工過程中操作者的操作方法、水平很大程度上會(huì)對芯樣產(chǎn)生負(fù)面影響，鋸、切、磨的過程中，芯樣受到振動(dòng)、夾持不牢固、偏斜、收尾部位“折斷”等影響，都會(huì)使芯樣強(qiáng)度檢測值離散性增大，而高強(qiáng)混凝土芯樣的表面平整度對芯樣強(qiáng)度的檢測值的影響比低強(qiáng)度等級混凝土要大得多，當(dāng)前我國普遍采用的磨平機(jī)為砂輪旋轉(zhuǎn)的磨平方式，其磨平的效果其實(shí)不理想，而性能能夠達(dá)到理想的磨平機(jī)仍待加強(qiáng)研發(fā)。本文芯樣采用高強(qiáng)混凝土，均未采用補(bǔ)平方式處理，僅采用普通雙面磨平機(jī)和平面磨床的數(shù)據(jù)以做對比（平面磨床詳見本文第2節(jié)）。

2 芯樣鉆取、加工

圖1 目前國內(nèi)普遍使用的雙面磨平機(jī)

圖2 雙面磨平機(jī)的磨具

本文先后在各建筑場地抽檢不同廠家的不同型號預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鉆芯，每根樁上鉆取12個(gè)芯樣，芯樣直徑為75mm，在實(shí)驗(yàn)室采用雙刀片切割機(jī)切割至高度為78mm～80mm的芯樣，從12個(gè)芯樣中抽取6個(gè)在普通雙面磨平機(jī)上磨平至高度為75mm的芯樣，另外6個(gè)送至機(jī)械加工處的平面磨床上，用三抓卡盤夾住分別磨平芯樣的兩端，直至芯樣高度達(dá)到75mm，為了消除磨具損耗產(chǎn)生的影響，最后一刀磨完后砂輪要重新從芯樣端面走過一刀，磨平結(jié)束后用刀口尺檢測平面度，實(shí)測加工后平面度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《鉆芯檢測離心高強(qiáng)混凝土抗壓試驗(yàn)方法》（GB/T 19496-2004）第6.8款要求的0.06mm，基本可以達(dá)到0mm。

圖3 管樁現(xiàn)場鉆芯

圖4 每根樁身鉆取12個(gè)芯樣

圖5 機(jī)械加工所使用的平面磨床

圖6 三抓卡盤

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

圖7 用刀口尺檢測芯樣平面度

在各建筑場地抽檢不同廠家的不同型號預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，每根樁上鉆取12個(gè)芯樣，按照順序依次編號為 1#～12#，1#和 12#芯樣鉆取位置離樁端均在1.5m以外，加工芯樣時(shí)，取 1、3、5 等單號進(jìn)行平面磨床加工，2、4、6 等雙號進(jìn)行普通雙面磨平機(jī)加工。

圖8 管樁鉆芯位置及編號

因累計(jì)數(shù)據(jù)眾多，數(shù)據(jù)龐雜，現(xiàn)抽取有代表性的4根管樁數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，4根樁分別編號為A、B、C、D。

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由抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表可以清晰看出，甲組數(shù)據(jù)的抗壓強(qiáng)度能夠滿足產(chǎn)品合格的要求，強(qiáng)度的平均值均在80MPa以上，最大值甚至可以達(dá)到91.2MPa，試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散程度低；乙組數(shù)據(jù)的平均值為69.9MPa～74.5MPa之間，距離產(chǎn)品目標(biāo)強(qiáng)度C80較大，最小值甚至只到63.8MPa，試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散程度大。甲組數(shù)據(jù)的芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為84.3MPa，乙組的平均值為71.7MPa，其相差達(dá)到12.6MPa，與設(shè)計(jì)強(qiáng)度相比，相差達(dá)15.8%，如果采用乙組數(shù)據(jù)，則該產(chǎn)品是不能滿足強(qiáng)度C80的要求，為工程建設(shè)帶來諸多不便，易使相關(guān)方蒙受不該有的損失。

圖9 芯樣破壞后的錐形殘?bào)w

經(jīng)平面磨床加工后的芯樣，在抗壓試驗(yàn)過程中的破壞模式多為均勻的“巖爆”式，破壞后的芯樣周邊崩落較多碎塊，芯樣殘?bào)w多呈完美的錐形；經(jīng)普通雙面磨平機(jī)加工后的芯樣，在抗壓試驗(yàn)過程中的破壞模式則顯得多樣化，有局部鼓脹、豎向裂紋、四周掉塊等多種形式，而完美的錐形殘?bào)w則較少出現(xiàn)。

4 結(jié)論及建議

①芯樣的端面加工精度直接影響芯樣抗壓強(qiáng)度檢測值，端面的平面度越小，芯樣抗壓試驗(yàn)的檢測值越大，越能接近混凝土的真實(shí)值。

②采用平面磨床對芯樣端面進(jìn)行精細(xì)加工，是目前筆者發(fā)現(xiàn)的端面處理最佳方法，所獲得的抗壓強(qiáng)度檢測值最大，試驗(yàn)結(jié)果離散值最小。

③平面磨床加工是機(jī)械加工領(lǐng)域的設(shè)備，較普通雙面磨平機(jī)要昂貴很多，加工過程也要復(fù)雜，加工耗時(shí)也多，但目前來看最能得到混凝土強(qiáng)度的真實(shí)值。

④建筑領(lǐng)域內(nèi)尚缺乏針對混凝土芯樣端面精細(xì)加工的專用設(shè)備，希望有關(guān)同僚早日研發(fā)出省時(shí)省力且價(jià)格合理的專用磨平機(jī)，以期能便捷的達(dá)到平面磨床的加工效果。