钻芯法在混凝土强度非破损检测中的应用

1、钻芯法在混凝土强度非破损检测中的应用非破损检测方法以不影响结构或构件的承载能力为前提在结构上或构件上直接进行局部 破坏性试验，或直接钻取芯样进行破坏性试验，然后根据试验值与结构混凝土标准强度的相关关 系，换算成标准强度换算值，并根据此推算出结构混凝土强度标准值的推定值或特征强度。钻芯 法是一种简便、直观，检测精度较高的局部破损的检测方法，它作为一种出色的微破损检测方法, 在生产施工中被广泛应用。1钻芯法钻芯法是利用专用钻机，直接从结构或构件上钻取芯样,进行抗压试验，根据芯样的抗压强 度推定结构或构件混凝土强度的一种局部微破损现场检测方法。由于钻芯法的测定值就是圆柱 状芯样的抗压强度，即参考强度

2、或现场强度。它与立方体试件抗压强度之间，除了进行必要的形 状修正外，无需进行某种物理量与强度之间的换算。因此，普遍认为这是一种较为直观、可靠、 精度高的检测手段，己为较多的国家所采用。用钻芯法进行现场检测具有直观、准确的特点，因而广泛应用于工业和民用建筑、水工大坝、 桥梁、公路、机场跑道等混凝土结构或构筑物的质量检测。它主要用于老建筑物鉴定，检测遭受 冻害、火灾、化学腐蚀等超声-回弹综合法或回弹法无法检测的结构混凝土强度，和对非破损检 测结果进行校核修正。并且，钻取的芯样除可进行抗压强度试验外,也可进行抗劈强度、抗冻性、 抗渗性、吸水性及容重的测定,还可检查混凝土的内部缺陷，如裂缝深度、接缝、

3、分层、离析、 孔洞和疏松大小及混凝土中粗骨料的级配情况。2钻芯法原理钻芯法试验是利用钻机在结构上钻取所设计的试验芯样，将芯样锯切、磨平、晾干后，在压 力机上进行抗压试验，获得芯样的极限抗压强度。因为经大量试验证明，直径、高度均为100mm 的大芯样试件抗压强度与边长150mm立方体试块强度基本上是一致的，所以以直径100mm,高度 与直径的比（简称高径比，记作H/D）为1的圆柱体作为标准试件，其强度可认为是构件混凝土的 实际强度;直径75mm,高径比为1的小芯样作为非标准试件，其强度认为是试件的检测强度。因 此，寻求高径比均为l的大、小芯样之间的强度换算关系,即可推定结构混凝土强度。为了详细介

4、绍钻芯法的工作过程，本文设计实验探究钻芯法的造作方法。3试验方法采用省内常用砂、石、水泥等材料，制作钻芯用混凝土试件，同时留取150mm立方体混凝土 试块，混凝土强度等级C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80,钻芯试件与立方体混凝土试块都采用自然养护方法，钻取直径75mm、100mm芯样，分析不同直径芯样的与150mm立方体混 凝土试块之间的换算公式。1）试件制作:每一强度等级制作1100X650X 180mm混凝土试件一个，同时制作同条件150mm 立方体混凝土试块六组。2）芯样钻取:将混凝土试件划分为六个区，每一龄期、每一直径在每个 区分别取一个芯样。3）芯样加工:

5、用切割机、磨平机将芯样切割磨平至要求尺寸。4）芯样尺寸测 量:平均直径:用游标卡尺测量芯样中部，在相互垂直的两个位置上，取其二次测量的算术平均 值,精确至0.5mm;芯样高度:用游标卡尺进行测量，精确至1mm;垂直度:用游标量角器测量 两个端面与母线的夹角,精确至0.1 ；平整度:用钢板尺或角尺紧靠在芯样端面上，一面转动 钢板尺，一面用塞尺测量与芯样端面之间的缝隙。3.1芯样尺寸要求1）沿芯样高度任一直径与平均直径相差不得大于1.5mm。2）经端面补平或磨平后的芯样高 度误差不大于土2mm。3）芯样端面的不平整度在100mm长度内不超过0.1mm。4）芯样端面与轴线 的不垂直度不超过2。5）芯

6、样不得有裂缝或其他较大缺陷。3.2芯样的补平方式同一试件上取出同直径、同高径比芯样采用五种补平方式:水泥净浆、水不漏、环氧胶泥、 磨平，四种方式对比如下：1）水泥净浆:易出现干缩裂缝，需保湿养护，硬化时间长，水泥价低易购，适于40MPa以下混 凝土补平。2）水不漏:不易出现干缩裂缝，可控制硬化时间，在空气中、水中都可硬化，但价格比 水泥高，专利产品市场不易购得，适于60MPa以下混凝土补平。3）环氧胶泥:不易出现干缩裂缝， 可控制硬化时间，价低易购，配合比不易控制，适于各等级混凝土补平。5）磨平:磨平后当天可作 抗压试验，不受补平材料性能影响，适于各等级混凝土，准确可靠。3.3抗压强度试验芯样

7、及150mm立方体混凝土试块的抗压强度应按现行国家标准普通混凝土力学性能试验 方法中对混凝土立方体试块抗压强度试验的规定进行。钻芯法推定结构混凝土强度，依照各个 国家标准的不同，所取芯样的尺寸也不同，但是所测的芯样抗压强度均需要先换算为标准试件强 度,然后来评定结构混凝土质量。在我国，大量的试验研究表明:高度和直径均为100mm的芯样的 抗压强度,相当于边长为150mm立方体试块的抗压强度。因此在CECS03:88规程中规定,用直径 100mm,高径比为1的芯样试件作为钻芯法试验的标准试件，并给出了不同高径比的换算系数。在 国内，结构混凝土检测现场取芯，均以此为标准。通过试验数据处理，回归分析

8、、误差分析及试验结果的合理性分析，最终得出对于检测强度 范围在10-80MPa内的混凝土构件，钻取直径75mm小芯样检测方法及其强度推定方法。结论如下: 以直径75mm,高径比等于l的芯样作为钻取小直径芯样检测法的标准芯样。4钻芯法的使用局限钻芯法已在结构混凝土的质量检测中得到了普遍的应用，但是，钻芯法检测混凝土质量除了 具有直观可靠，精度高的优点之外，也有一定的局限性，具体表现为：1）钻取芯样时对结构混凝土造成局部损伤，因此对于钻芯位置的选择和钻芯数量等均受到 了一定的限制,而且它所代表的区域也是有限的。2）钻芯机及芯样加工配套机具与非破损测试 仪器比较笨重，移动不方便，测试成本较高。3）钻

9、芯后的空洞需要补修，尤其当钻断钢筋时更增加 了修补的工作难度。因此在结构现场检测中，考虑结构的安全，尽量减少取芯数量，采用钻芯法与 非破损检测方法综合使用,一方面利用非破损法可以大量测试而不损伤结构的特点，另一方面又 可利用钻芯法提高非破损检测精度，使二者相辅相成。这也将成为钻芯法的发展趋势。5结论钻取小直径芯样法能够直观、准确地反映结构混凝土强度不受龄期、碳化深度等影响，实 验证明是一种优秀的取样方法,适用范围较广。但由于混凝土是一种多相复合材料，匀质性差， 大多数非破损检测方法均是接推定强度,影响因素较多，尽量采用多种检测方法相结合,互相弥 补不足。参考文献国家建筑工程质量监督检验中心.混

10、凝土无损检测技术.中国建材工业出版社.崔士起,宋双阳,等.钻芯法检测混凝土强度技术研究与应用课题回弹法检测作业指导书1目的为保证使用回弹仪检测普通混凝土抗压强度的准确度和精度，编 制本细则。2适用范围2.1本细则仅适用于本中心进行工程结构普通混凝土抗压强度的检测和 结果评定。2.2采用单一回弹法检测混凝土抗压强度时，混凝土的龄期宜在141000天范围以 内，混凝土立方体抗压强度在10MPa60MPa范围内。2.3对于遭受火灾、冻伤、化学侵蚀及 存在缺陷等情况下的构件混凝土抗压强度，当混凝土受影响层能剔除且回弹测区的质量符合回 弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)第4.1

11、.3条第6项的要求时，可按本细则 的规定进行检测。2. 4遭受火灾、冻伤、化学侵蚀等构件混凝土抗压强度的损失情况，可采用 回弹法结合取芯修正的方法检测。2.5当有下列情况之一时，应制定专用测强曲线或采取取样 修正的方法：特殊方法成型的混凝土；掺加引气剂的混凝土；检测部位曲率半径小于 250mm； 潮湿或浸水的混凝土。3编制依据回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001 )；回弹法、超声法和综合法检测长龄期混凝土抗压强度技术规程 (DB21/T834-2000);建筑结构检测技术标准(GB/T50344-2004)。14检测技术4.1抽样方法与抽样数量4.1.1回弹法检测混凝土

12、强度可采用全数检测、按检测批检测和 单个构件检测等抽样方法，具体采取的抽样方法和抽样数量应根据工程或结构的情况与委托方 协商确定。4.1.2按检测批检测时，应将混凝土强度等级、成型工艺、养护条件相同，龄期相近 的构件可作为一个检测批，每个检测批的检测构件宜随机确定，检测批构件的数量可采取下述 方法确定：按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JG/T23-2001)的规定确定抽样数 量；检测构件的数量大于或等于建筑结构检测技术标准(GB/T 50344-2004)关于样本最 小容量的要求，该规范的关于样本最小容量的要求见下表：表4.1.2建筑结构抽样检测的最小样本容量检测批的容量检测类别和样本最小

13、容量检测批的容量检测类别和样本 最小容量 ABC A B C2-89-1516-2526-5051-9091-150151-280281-500 2235581320 2358132032503581320325080501-12001201-32003201-1000010001-3500035001-150000150001-500000500000325080125200315500- 801252003155008001250- 12520031550080012502000-注：检测类 别A适用于一般施工质量的检测，检测类别B适用于结构质量或性能的检测，检测类别C适用 于结构质量或性

14、能的严格检测或复检。与有关当事方协商一致的抽样数量。4.1.3当检测数 量不能满足第4.1.2条要求时，宜按单个构件进行检测。4.1.4在检测批检测时，每个构件的测 区可为510个，但应保证推定区间满足建筑结构检测技术标准(GB/T 50344-2004)对于 检测批推定区间的限制要求。4.1.5单个构件检测时每个构件的测区数不宜少于10个；对尺寸 较小或次要的构件，回弹测区数可酌情减少，但不宜少于5个；特殊情况，可根据实际情况确 定测区数量。4.1.6相邻两测区的间距宜控制在2m以内，测区离构件边缘的距离不宜小于0.1 m，并应避开预埋件。测区面积宜在0.04m2左右。4.2回弹值测量4.2

15、.1测区中测点的布置， 应符合回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JG/T 23-2001)的相关规定。4.2.2回弹值的测 量操作应符合回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)第4.2节的相关规定。 4.2.3检测时如弹击点落在裂缝、气孔、裂缝或外露的石子上，该回弹值应作废。4.2.4检测时 如回弹仪出现滑块移位不正常、弹击锤不挂钩或无法脱钩等异常情况，应更换回弹仪，并对使 用该回弹仪检测数据进行确认。有必要时应对该回弹仪检测的构件编号进行登记。4.2.5对于钢、 木模混用的工程，应对所测构件或测区的模板种类进行记录。4.3碳化深度测量4.3.1构件混凝 土碳化深度的测量

16、的数量可按下述方法确定：单个构件检测时，应按回弹法检测混凝土抗 压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)第4.3节规定的数量测量混凝土构件的碳化深度；进行 检测批检测时，可按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)第4.3节规定的 数量测量混凝土构件的碳化深度；也可测量检测批混凝土平均碳化深度。4.3.2构件混凝土平均 碳化深度的量测可在混凝土芯样上取得，也可在构件上测量，但应取得足够多的测点，保证碳 化深度平均值的代表性。4.3.3构件混凝土碳化深度的测点宜采用锤凿成孔，不宜采用电锤成孔。 4.3.4碳化深度测量宜在酚酞溶液滴定5分钟后进行。4.3.5当采取钻芯法或

17、立方体试块对回弹 换算强度修正时，可不测定构件混凝土的碳化深度。5测试数据计算5.1回弹数据处理5.1.1对 回弹数据的处理应基本按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)第5章的规 定进行，但宜考虑下述调整系数：(1)向上弹击时，乘以0.97的调整系数；向下弹击时，乘 以1.06的调整系数；对钢模构件，乘以0.83的调整系数。应按下述步骤使用修正系数和调 整系数：(1)进行弹击角度修正；进行弹击角度系数调整；进行弹击面(浇筑面)修正； 进行模板系数调整。5.1.2当采用地方测强曲线时，应按相应地方标准的规定进行回弹数据 的处理，当地方标准未考虑上述调整系数时，经过必要的

18、验证，可以考虑进行相应的调整。5.2 混凝土强度计算5.2.1测区混凝土强度换算值的计算可依据修正或调整后的测区回弹平均值按 下述方法计算：按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)附录A提供的 表格计算；按相关地方标准提供的公式或图表计算；当采用钻芯或立方体试块修正且未 取得混凝土碳化深度值时，可按上述标准碳化深度为零时计算换算强度。对泵送混凝土可按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)第4.1.6条的规定计算测区强度换算 值。5.2.2采用回弹法现场检测预制预应力圆孔板时，测区强度换算值应乘以1.10的专项调整 系数。5.3换算强度的修正5.3.1采用回弹法检测混凝土强度时，回弹换算强度宜有钻芯或立方 体试块抗压强度的验证或修正。5.3.2当回弹测试时混凝土的龄期超过1000天且按回弹法检 测混凝土抗压强度技术规程(JGJ/T 23-2001)或没有相应龄期混凝土回弹换算强度的地方标准 计算换算强度时，应对回弹换算强度进行验证或修正。5.3.3对回弹换算强度进行验证或修正可 采取钻芯法或立方体试块的方法，具体验证与修正可按下述标准的规定进行：回弹法检测 混凝土抗压强度技术规程 (JGJ/T 23-2001)； 钻芯法检测混凝土强度检测细则(CQJC/D1/02)；(3)建筑结构检测技术标准(GB/T 50344-2004)。6