浅析钻芯法在结构混凝土强度检测中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析钻芯法在结构混凝土强度检测 中的应用 中图分类号：TU37 中国论文网 /2/view-12867882.htm 文献标识码： A 文章编号： 摘要：混凝土强度是影响钢筋混 凝土结构可靠性的一个重要因素，因此， 对混凝土强度的检测是非常有必要的。 结合多年的实践经验，探讨了钻芯法在 混凝土强度检测中的应用，阐述了钻芯 法检测的原理、芯样的钻取、计算方面， 最后就钻芯试验强度与其影响因素进行 了说明，仅供参考。 关键词：混凝土强度；钻芯法； 检测；强度计算；影响因素 Abstract: the strength of concrete is -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 affect the reliability of the reinforced concrete structure is an important factor, therefore, the strength of concrete testing is very necessary. With many years of experience, this paper probes into the concrete strength testing method in got the application, this paper expounds the principle and method to detect got core kind of drilled, calculation, finally got strength test and its influence factors were explained, is only for reference. Key words: the strength of concrete; Got method; Detection; Strength calculation; Influence factors 1 前言 在许多工程建设中，混凝土的 应用是非常广泛的。混凝土质量的好坏 直接关系到结构的安全和使用功能，为 了确定结构的安全性和耐久性是否满足 要求，往往要求掌握结构中各具体部位 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的混凝土的质量情况，需要对混凝土强 度进行检测。钻芯法是采用钻机、薄壁 钻头直接在构件或构筑物混凝土中钻取 芯样，并经切割机切割磨平或补平后进 行强度抗压试验的方法，由于检测直观、 可靠、准确而广泛运用于混凝土强度检 测中，但在实际应用中也遇到了许多问 题，如取样部位不当，都会影响检测的 准确性。因此研究探讨钻芯法检测混凝 土的强度具有重大的意义。 2 材料的选用及配合比试验 为了取得芯样试件与混凝土立方 体之间抗压强度的参数，探索取芯法的 各种影响因素，选定了具有代表性的材 料及砼配合比进行试验。 2.1 材料的选用 水泥：选用普通的硅酸盐水泥。 由于钻芯芯样与立方体的抗压强度来自 同批混凝土，故其强度关系与水泥的品 种、标号无关，故仅仅选用普通硅酸盐 42.5 等级的水泥配制混凝土。 砂子：中砂。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 石子：碎石 5-20mm、5- 40mm；卵石 5-20mm、5-40mm。 2.2 混凝土的配制等级： C15； C30； C40。拌合物的试验方法符 合 GB/T50080-2002 普通混凝土拌合物 性能试验方法标准，标准试件的制作采 用钢模、机拌、机震成型，试件脱模后 进行标准养护。试件的抗压强度试验方 法符合 GB50107-2010。混凝土的配合 比、立方体、芯样抗压强度情况见表 I。 混凝土配合比及抗压强度表 表 I 3 芯样的钻取、加工及抗压 3.1 设备 钻机：长江电动工贸有限责任 公司生产 ZZH1-180D 型 钻头：人造金钢石薄壁钻头 切割机：长江电动工贸有限责 任公司生产 HQP-150B 型 3.2 钻芯 钻芯构件自然养护时间应符合 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002 中有规定。被钻取的混 凝土强度应符合钻芯法检测混凝土技术 规程中的要求，即最低强度不低于 10MPa，采用 28 天后进行芯样钻取。 为了缩小钻取芯样强度的离散 性，不同直径，不同高径比取芯件均在 同一构件中钻取，这样对提高试验数据 的准确性与可比性非常有利。 3.3 加工及试验抗压 钻取好的芯样，按要求在切割机 上进行加工，完毕后进行端面处理，端 面处理采用水泥净浆补平，厚度为 2- 5mm。处理后的芯样试件的平整度、垂 直度、尺寸偏差、处理质量应符合钻芯 法检测混凝土强度技术规程中的有关要 求。加工完毕的芯样试件，要求放在 205的清水中浸泡 40-48h 后取出 擦干后立即进行抗压试验。芯样试件的 抗压试验应按现行国家标准普通混凝 土力学性能试验方法中对立方体试块 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 抗压试验的规定进行。 4 芯样的强度计算 芯样试件的混凝土强度换算值， 应按下列公式进行计算 fccu=4F/4d2 式中，fccu芯样试件混凝土 强度换算值（MPa） ，精确至 0.1MPa；F 芯样试件抗压试验测得 的最大压力；d芯样试件的平均直 径（mm）;不同高径比的芯样试 件混凝土换算系数，应按表选用。 芯样试件混凝土 表 注：表数据引用于钻芯法 检测混凝土强度技术规程CECS 03：2007 5 钻芯试验强度与其影响因素 从表 I 中可看出，在混凝土构件 或构筑物中钻取芯样试件的强度均低于 立方体标准试件的强度，其主要原因是 钻取芯样的工艺，包括操作技术、钻芯 速度、钻头直径等；另外构件的制作过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 程，组成混凝土的水泥用量、粗骨料的 品种及规格，芯样的尺寸及高度，钻芯 龄期等均对强度有一定的影响。 5.1 粗骨料的影响：粗骨料粒 径与取芯直径的关系通过不同 取芯直径下的最佳取芯倍数（即取芯直 径与混凝土的粗骨料最大粒径之比）取 芯倍数从 2-6 的试验，得出其强度比值 在 0.8-1.04 之间（具体的实验数据略） ， 这与 CECS03:88 技术规程中的规定取芯 直径倍数为石子最大粒径的 3-4 倍之间 是一致的。 试验证明，采用不同最大粒径 及相应的最佳取芯直径进行钻芯，是获 得准确芯样强度的可靠保证。 5.2 尺寸效应的系数的试验 试验采用钻头的直径为 50、75、100、150 分别在 2cm、4cm 最 大粗骨料粒径组成的 C15、C30、C40 三个等级的混凝土中钻取芯样试件，直 径采用 100mm 高径比为 1 的芯样作为 标准对比件，芯样尺寸效应系数试验， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 其结果如表。 为标准芯件与非标准 芯件的比值。 从表中可以看出，在高径比 为 1 的 75、 100 芯样试件强度的数据 的规律性较强，数值也接近，而偏小的 芯样 50 强度差异值较大，原因就是尺 寸较小的芯样比尺寸大的芯样试件受扭 钻损伤严重得多。 尺寸效应的试验情况表 表 注：1.芯样强度芯样试件组 有效平均强度；标准芯样强度直径 100mm 芯样试件组有效平均强度。 2.标准芯样强度与芯样强度均为 潮湿状态下的强度。 5.3 影响芯样强度因素的初步分 析 试验表明，其主要影响因素为 粗骨料，最大粒径与取芯比例，芯样尺 寸大小等。 钻芯切割过程对芯样强度的影 响 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 芯样是在混凝土结构或构件中， 经钻孔取芯并对芯样进行切割处理而得。 由于钻机对芯样的振动扭矩应力，使芯 样表面粗骨料与水泥砂浆之间结合界面 受到不同程度的损伤，对混凝土界面裂 缝的扩张、贯通起到不同强度的诱发和 加快，因而降低芯样混凝土强度。有关 资料提出切割时一般的切断转矩应控制 在 17.7Nm 的范围内，超过 17.7Nm 时 强度将降低 2%，再增大时强度将降低 可达 10%以上，因此，在钻取芯样切割 加工时，正确的操作和熟练的技术是保 证芯样强度少受影响的重要因素。 芯样试件尺寸对芯样强度 的影响 混凝土本身的强度主要决定于 水泥石的强度以及骨料颗粒强度和骨浆 强度，再则就是砂浆与骨料之间的粘结 力大小，芯样强度的降低与芯样尺寸大 小、粗骨料最大粒径与取芯直径、粗骨 料品种等紧密相关，试件尺寸大小对达 到破坏时可能出现的应力有影响。因为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 承受应力的混凝土体积越大包含某一最 低强度的组份就越大，所以试件的测试 强度随尺寸的加大而减小，试件中材料 匀质性也是影响强度的因素之一，因为 试件强度的变异性又随尺寸的加大而减 小，即混凝土匀质性愈高，尺寸的影响 就不显著。如 C40 级混凝土在不同取芯 直径下，其强度比值相差不大，C15 级 混凝土在不同取芯直径下其强度比值相 差则大。 大量试验证明，用直径 100mm 高径比为 1 的芯样试件强度值与 150150150mm 立方体试件强度极为 相近，为此采用高径比为 1 的芯样试件 作为标准试件是恰当的。 粗骨料品种对芯样强度的影响 混凝土受外力作用，裂缝扩张 的应力主要与粗骨料的性质和品种有关， 即表面光滑的卵石比粗糙有棱角的碎石 出现裂缝时的应力低，这是由于表面影 响粘结，从混凝土的界面理论的观点来 看，咬合作用优劣也是直接影响混凝土 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 强度的因素之一，试验表明，在同级的 混凝土中，高径比等于 1 的不同取芯直 径芯样试件中，卵石混凝土比碎石混凝 土的比值低（如表） 。 芯样中钢筋的多少与位置对芯 样强度的影响 关于芯样试件中的钢筋多少， 钢筋位置的问题，查阅国内外的一些有 关资料中的规定，含有钢筋的芯样试件 尤其是与芯样纵向一致的钢筋，其得出 的结果必然会或高或低，因此作为抗压 强度的芯样不应含有任何与纵轴方向一 致或接近的钢筋。 芯样端头的加工方法对芯样强 度的影响 芯样端头加工好坏，直接影响 了芯样抗压强度的高低，因为切割的切 断转矩给芯样件带来损伤或其他偏差， 必须用端头抹面来进行修补，以达到受 力均匀分布，从而减少芯样的强度损失。 如果芯样不进行端头加工或加工质量不 良，则会造成芯样件在受力时产生应力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 集中而降低强度。 养护条件的影响 养护条件的影响是指芯样端头 经切割后，用水泥净浆抹面层的养护问 题，如果端头找平层强度过低而起不