建筑主體結構檢測中鉆芯法與回彈法的運用探討

李林東

（廣州市市政工程試驗檢測有限公司，廣東廣州 510660）

0 引言

現階段，我國建筑規模、建筑程序都在朝著現代化、規范化的方向發展，在此過程中，人們對建筑工程質量要求在不斷提升，在進行工程施工監管時，合理應用鉆芯法、回彈法對建筑主體的混凝土結構質量進行檢測，在發現問題時及時對其進行處理，已經成為保證混凝土質量符合工程施工建設需要的重要舉措之一。

1 開展建筑主體結構檢測工作的意義

隨著我國城市化進程的不斷推進，我國建筑行業繁榮發展，越來越多的企業及個人投身到了建筑行業當中，部分企業或個人并不具備建筑工程施工資質，但仍參與到建筑工程施工活動中的影響，建筑工程的安全性、使用壽命往往無法滿足人們的預期需要。現階段，為切實解決上述問題，加強對工程的監管，在工程施工過程中，應用合適的檢測方法，對工程施工質量進行檢測，及時找出工程施工過程中存在的不足，并對其進行優化，成為保證工程整體質量安全的關鍵點之一。混凝土作為當前建筑工程主體結構建設過程中不可或缺的重要建材，其質量安全與工程整體質量間存在著直接的聯系，在檢測過程中，提升對混凝土質量檢測工作的關注度，保證混凝土建材本身以及混凝土結構質量參數符合工程建設標準的要求成為一項極為重要的工作[1]。

2 用鉆芯法檢測混凝土質量的方法

鉆芯法是一種利用鉆機，在建筑混凝土結構上鉆孔，通過取芯對混凝土強度及結構內部質量進行檢測的方式，了解建筑工程混凝土結構的破損現場檢測手段。為保證檢測工作的可靠性，在應用鉆芯法時，應當在保證混凝土芯樣位置選取、尺寸大小合適性的基礎上，對芯樣進行加工，并對實驗數據進行分析處理，便于檢測人員確實了解建筑工程混凝土結構的實際情況。

2.1 芯樣位置選擇

在用鉆芯法了解建筑工程結構質量時，應當以《鉆芯法檢測混凝土抗壓強度技術規范》為基礎，通過對建筑工程實際情況進行分析后，對建筑中受壓力較小的位置進行取芯處理，切實保證芯樣能夠反映建筑工程施工質量的同時，避免對建筑工程整體結構安全造成破壞。具體來說，在進行建筑工程鉆芯取樣處理時，首先可以在工程施工現場，以單位為整體進行取樣檢查，并且為避免取樣工作對建筑整體結構穩定性造成威脅，需要盡量將取芯數量控制在4個以下，若建筑結構為構件建筑，取芯的數量還需要進一步減少。需要注意的是，在工程施工過程中，會對混凝土強度產生影響的因素相對較多，為保證取樣工作的可靠性，取樣人員應當注重工程施工過程中混凝土的離散性，并且在盡量保證混凝土強度與均質性的基礎上，在均勻平面上進行取芯操作。同時，在確定取芯位置時，應當在明確建筑受力、外觀特點等信息的基礎上，進行取芯操作，舉例來說，在進行橋梁工程混凝土檢測時，若采用鉆芯法檢測混凝土的強度，需要將主梁懸挑到支座1m左右的位置處，并且在檢測橋墩、連接處的混凝土強度時，應選擇橋墩位置，進行鉆芯操作；在檢測樁基礎強度時，應當選擇靠近樁體中心的位置，進行鉆芯操作。

2.2 芯樣尺寸選擇

在進行建筑工程混凝土強度檢測時，若檢測方法為鉆芯法取樣檢測，那么為了在滿足測試需要的基礎上，降低對建筑工程本身的損害度，需要在明確檢測工作實際需要的基礎上，控制芯樣尺寸大小。一般情況下，為保證芯樣檢測質量能夠滿足后續工作的需要，應當保證鉆取的芯樣直徑在骨料直徑的2倍以上，即便是在一些特殊情況下，芯樣的直徑也應當在骨料直徑的1倍以上。在對建筑進行鉆芯取樣操作時，芯樣的尺寸越小，對建筑工程造成的損壞就越小，但若是檢測芯樣太小，那么芯樣的混凝土強度將會發生變異，檢測工作的精準度越低。現階段，為了進一步降低鉆芯取樣工作的難度，芯樣的直徑大多為5cm、7.5cm或者10cm。但需要注意的是，在進行實際的取芯操作時，工作人員應當在明確實際情況的基礎上，綜合考量部件配筋率、骨料直徑等因素，選擇合適的芯樣尺寸[2]。

2.3 芯樣加工

在完成取芯操作后，為提升芯樣質量檢測工作的準確性，需要對芯樣（圖1）進行選擇，挑選合格的芯樣（圖1a），然后對芯樣進行加工處理，處理好的芯樣如圖1b所示。在加工時，首先，應保證切除兩端不平整位置后，芯樣的高精比在0.95與1.05之間；其次，用游標卡尺對芯樣進行測量，應保證芯樣高速任一直徑與其平均直徑的誤差都在2mm以內；再次，在用直尺與塞尺測量芯樣時間兩端面時，可以發現端面在100mm內的不平整度在0.1mm以內；最后，用角度尺測量端面與軸線的不垂直度在1°以內。在保證芯樣外觀符合標準后，可以先用游標卡尺測量芯樣的直徑，然后將符合標準的芯樣放在萬能試驗機上，對其進行壓強度測試，記錄芯樣破碎時的破壞荷載，然后將記錄的數值與標準數值進行比對，了解該建筑結構混凝土強度是否符合建筑工程的預期要求，若不滿足，則及時對其進行處理，若滿足，開展后續工程施工，從而達到保證工程整體質量安全的目的。

圖1 混凝土芯樣

3 用回彈法檢測混凝土質量的方法

考慮到混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間存在著一定的聯系，因此，為了解混凝土結構的抗壓強度，則可以用一定的力將回彈儀（圖2）的彈擊錘打擊到混凝土結構表面，通過讀取回彈儀回彈值，并對回彈值與混凝土表面硬度比例進行分析的方式，了解混凝土的表面硬度，然后達到推導混凝土抗壓強度的目的。在當前建筑工程混凝土強度測定時，由于回彈法并不會對建筑工程整體結構造成嚴重的破壞，因此這一方法的應用范圍較為廣泛。

圖2 回彈儀

3.1 檢測步驟

在用回彈儀檢測混凝土強度時，首先，要以《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T 23—2011）為依據，選擇合適的測區，一般情況下，在進行某一結構或構件回彈檢測時，應保證測區數量在10個以上，若構件的某一方向尺寸在4.5m以內，另一方向尺寸在0.3m以內，那么測區數量可以適當減少，但仍需保證測區的總數量在5個以上。其次，在進行測區選擇時，應保證回彈儀處于水平方向能夠對混凝土澆筑側界面進行檢測，并且測區可以選擇在構建兩個對稱可測面或者一個可測面上，均勻布置測區內的測點，具體來說，相鄰兩個測區間的距離應當小于2m，測區與構件端部或施工縫邊緣間的距離應在0.2～0.5m之間。再次，在完成測區選擇工作后，為保證檢測工作的精確性，需要用砂紙將混凝土測區表面打磨光滑，然后用毛刷清除測區表面的雜質，避免對回彈檢測工作造成不利影響。最后，在進行薄壁或者小型構件回彈檢測時，為避免薄壁或者構件在測試時出現顫動現象，應當在檢測前對其進行固定處理[3]。

3.2 強度計算

用回彈儀對每個面積小于0.04m2的測區進行回彈測量后，可以對測得的16個回彈值進行處理，去掉其中3個最大與3個最小的回彈值，然后求剩下的10個回彈值的平均值，這一平均值可以被看作是最終的回彈值。在進行回彈值計算時，若混凝土構件并未在水平方向進行澆筑測量處理，那么需要對回彈值進行修正處理，在提升回彈值精準度的同時，為混凝土強度換算前的繪制提供有效的支持。

4 鉆芯法與回彈法的應用實例

4.1 項目概況

某商用樓位于A地步行街附近，為切實了解該商用樓質量能否滿足工程施工預期要求，需要對其剪力墻混凝土強度能否滿足設計強度要求進行測量，由于在對該商用樓的剪力墻進行回彈法檢測時，發現混凝土強度存疑，于是決定用鉆芯法對混凝土剪力墻強度進行檢測。

4.2 回彈法

為切實了解該商用樓剪力墻混凝土強度，相關檢測人員先用回彈儀對剪力墻的強度進行了檢測，發現該商用樓的9層、22—25層的剪力墻混凝土強度不符合設計混凝土強度等級要求。在檢測時，先挑選合適的測區，然后結合相關的測量要求，控制測區間距在2m以內；然后用砂紙與毛刷清潔測區，再用回彈儀對測區進行彈力測量，并將彈力值轉化為混凝土強度。

4.3 鉆芯法

4.3.1 芯樣處理

在用回彈法測量后，發現該商用樓部分剪力墻混凝土強度存疑，此時遵循《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》（JGJ/T 384—2016），選擇該建筑中剪力墻混凝土抗壓強度相對較小的部分然后用鉆芯法鉆取芯樣，并且為了保證后續芯樣荷載強度測試工作的準確性，保證鉆取的標準芯樣試件最小樣本量在15個以上，對于部分小直徑芯樣，可以適當增加芯樣個數。在完成芯樣鉆取工作后，用雙面鋸，切割鉆芯的兩側，并且在鋸切過程中，可以用冷水冷卻鋸面，然后用水泥砂漿對芯樣斷面進行補平處理，在此操作過程中，保證水泥砂漿的補平厚度在5mm以內。在正式測量芯樣荷載強度前，可以對芯樣的幾何尺寸進行細致地測量。具體測量內容包括芯樣的平均直徑、垂直度、平整度等，在保證這些參數均滿足《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》（JGJ/T 384—2016）后，開展芯樣的時間試驗[4]。

4.3.2 芯樣試驗

在保證芯樣高徑比、平整度、垂直度等參數均符合要求后，將其浸泡在20±5℃的清水中，浸泡時間在10～18h之間，然后取出芯樣，擦去芯樣表面的清水，在干燥的環境條件下，開展抗壓試驗，在試驗過程中，應保證操作流程符合《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081—2019）的要求。在測得芯樣破碎荷載后，通過公式（1）計算芯樣的抗壓強度值。

式中：fcu，cor——芯樣的抗壓強度值，MPa；βc——芯樣強度換算系數，在本次測試中取值為0.1；Fc——芯樣在抗壓試驗中的破壞荷載，N；Ac——芯樣的抗壓截面積，mm2。

4.3.3 試驗結果

在經過鉆芯法測試后，可以得到該商用樓的39—Y軸剪力墻柱混凝土抗壓強度平均值為44.9MPa，標準差為2.29MPa，最小值為41.5MPa，現齡期混凝土強度推定值為41.1MPa，設計強度等級為40；3—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強度平均值為44.8MPa，標準差為1.68MPa，最小值為41.9MPa，現齡期混凝土強度推定值為42.1MPa，設計強度等級為40；8—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強度平均值為45.1MPa，標準差為2.06MPa，最小值為41.9MPa，現齡期混凝土強度推定值為41.8MPa，設計強度等級為40；16—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強度平均值為45.0MPa，標準差為1.83MPa，最小值為42.7MPa，現齡期混凝土強度推定值為41.9MPa，設計強度等級為40；33—L軸剪力墻柱混凝土抗壓強度平均值為45.0MPa，標準差為1.68MPa，最小值為42.5MPa，現齡期混凝土強度推定值為42.2MPa，設計強度等級為40；C1以北交23—27軸剪力墻柱混凝土抗壓強度平均值為45.0MPa，標準差為2.25MPa，最小值為42.1MPa，現齡期混凝土強度推定值為14.3MPa，設計強度等級為40。

5 結語

總而言之，在當前的建筑工程施工管理過程中，為保證建筑整體的安全性，合理應用鉆芯法、回彈法等檢測方法，對建筑工程的主體結構質量進行檢測，在保證建筑工程質量符合工程施工需要的基礎上，可以為建筑工程使用壽命的延長、人們人身財產安全的保障提供有效的支持。