混凝土材料力学性能检测-钻芯法检测混凝土强度

、混凝土材料力学性能现场检测、钻芯法检测混凝土强度教学目标重点难点教学目标：1.知识目标：通过本课教学使学生掌握钻芯法检测混凝土强度的原理及加载设备2.技能目标：规范进行钻芯法的取样3.态度目标：通过学生勤奋学习学生能正确对待学习，养成良好的学习习惯，寻找有效的学习方法重点：钻芯法检测混凝土强度的原理难点：钻芯法的取样复习回顾复习回顾上次课题的主要内容提出本次课题学习的问题，学生思考如何采用钻心法检测混凝土强度目录一、发展历史

钻芯法在国外的应用已有几十年的历史，英国、美国、德国、日本、比利时和澳大利业等国家分别制定钻取混凝土芯样进行强度试验的标准。国际标准化组织也提出了国际标准草案《硬化混凝土芯样的钻取检查及抗压试验》(1SO／DIS7034)。

在我国，1948年就已经开始使用钻芯法检测混凝土路面的厚度，并制定有《钻取混凝土试件长度之检验方法》。但是作为—种现场检测混凝土强度的专门技术的研究并使其标准的工作，是从20世纪80年代开始的。另外，在钻芯机、人造金刚石薄壁钻头、切割机及具配套使用的机具研制和生产方面也取得了很大进展。

经过大量的试验研究和工程应用，1988年颁布实施了《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03：88)，经过近20的使用，2007年修订并颁布了新的《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03：2007)。二、基本原理

所谓钻芯法，是指利用专用钻机从结构混凝土中钻取芯样，制作成符合标准的圆形试件，通过压力试验机进行压力试验以检测混凝土强度的一种方法。普遍认为钻芯法是一种直观、可靠和准确的方法，但对结构混凝土造成局部损伤，属半破损的检测方法。三、检测仪器、设备

(1)钻取芯样及芯样加工、测量的主要设备和仪器均应有产品合格证，计量器具应有检定证书并在有效使用期内。(2)钻芯机应具有足够的刚度、操作灵活、固定和移动方便，并应有水冷却系统。(3)钻取芯样时宜采用金刚石或人造金刚石薄壁钻头。钻头胎体不得有肉眼可见的裂缝、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形。(4)锯切芯样时使用的锯切机和磨芯样的磨平机．应具有冷却系统和牢固夹紧芯样的装置；配套使用的人造金刚石圆锯片应有足够的刚度。(5)芯样宜采用补平装置(或研磨机)进行芯样端面加工。补平装置除应保证芯样的端面平整外，尚应保证芯样端面与芯样轴线垂直。钻芯机、锯切机等主要设备的技术性能直接影响到芯样的质量，影响到芯样试件抗压强度样本的标准差。因此，每台设备均应有产品质量合格证并满足相应的要求。(6)探测钢筋位置的磁感仪，应适用于现场操作，最大探测深度不应小于60mm。探测位置偏差不宜大于±5mm。(7)压力试验机应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》(GB／T50081—2002)中对压力试验机的要求。四、钻芯法的取样

(1)钻芯法确定检验批的混凝土强度推定值时，取样应遵守下列规定：①芯样试件的数量应根据检验批的容量确定。标准芯样试件(指取芯质量符合要求，且芯样直径为100mm、高径比为1：1的混凝土圆柱体试件)的最小样本量不宜少于15个，小直径芯样试件的最小样本量应适当增加。②芯样应从检验批的结构构件中随机抽取，每个芯样应取自一个构件或结构的局部部位，且取芯位置应符合要求。

(2)钻芯确定单个构件的混凝土强度推定值时，有效芯样试件的数量不应少于3个；对于较小构件，有效芯样试件的数量不得少于2个。

(3)当采用修正量的方法时，标准芯样的数量不应少于6个，小直径芯样的试件数量宜适当增加。目录五、芯样的钻取3钻芯机的使用2芯样钻取部位1采用钻芯法检测结构混凝土强度前的资料准备5其他要求4对芯样的要求及保护1、采用钻芯法检测结构混凝土强度前的资料准备

(1)工程名称(或代号)及设计、施工、监理、建设单位名称；(2)结构或构件种类、外形尺寸及数量；(3)设计混凝土强度等级；(4)检测龄期，原材料(水泥品种、粗骨料粒径等)和抗压强度试验报告；(5)结构或构件质量状况和施工中存在问题的记录；(6)有关结构设计图和施工图等。2、芯样钻取部位

(1)结构或构件受力较小的部位；(2)混凝土强度质量具有代表性的部位；·(3)便于钻芯机安放与操作的部位；(4)避开主筋、顶埋件和管线的位置。合理选择钻芯位置可减少测试误差、避免出现意外事故。3、钻芯机的使用

(1)钻芯机就位并安放平稳后，应将钻芯机固定，固定的方法应根据钻芯机构造和施工现场的具体情况确定，可采用膨胀螺栓、顶杆支撑、配重或真空吸附等方法进行固定。在钻芯过程中，如固定不稳，钻芯机容易发生晃动和位移，不仅影响钻芯机和钻头的使用寿命，而且很容易发生卡钻或芯样折断事故。(2)钻芯机在未安装钻头之前，应先通电检查主轴旋转方向(三相电动机)。在没有安装钻头之前，应先通电检查主轴旋转方向是否正确。如果先安钻头后通电试验，一旦方向相反则主轴与连接头变成退扣旋转，容易把钻头甩掉而造成事故。(3)钻芯时用于冷却钻头和排除混凝土碎屑的冷却水的流量，宜为3—5L/min。钻芯机必须通冷却水才能达到冷却钻头和排出混凝土碎屑的目的。在高温下会使金刚石钻头烧毁，混凝上碎屑不能及时排出不仅加速钻头的磨损，还会影响进钻速度和芯样表面质量。(4)钻取芯样时应控制进钻的速度。采用较高的进钻速度会加大芯样的损伤。因此，应控制进钻速度。(5)在钻芯工作完毕后，应对钻芯机和芯样加工设备进行维修保养。4、对芯样的要求及保护

(1)钻取的芯样宜使用标准芯样试件，其公称直径不宜小于骨料最大粒径的3倍；也可采用小直径芯样试件，但其公称直径不应小于70mm且不得小于骨料最大粒径的2倍。当所取芯样高度和质量不能满足要求时，则应重新钻取芯样。芯样应进行标记，防止芯样位置出现混乱，对结构构件混凝土强度的评定造成影响。(2)芯样应采取保护措施，避免在运输和贮存中损坏。5、其他要求

(1)钻芯后留下的孔洞应及时进行修补。钻取芯样后的结构或构件应及时对孔洞进行修补，以保证结构的工作性能。(2)钻芯操作应遵守国家有关安全生产和劳动保护的规定，并应遵守钻芯现场安全生产的有关规定。目录六、芯样的加工及技术要求六、芯样的加工及技术要求

(1)抗压芯样试件的高度与直径之比（H／d)宜为1.00。(2)芯样试件内不宜含有钢筋。如不能满足此项要求时，抗压试件应符合下列要求：①标准芯样试件，每个试件内最多只允许有两根直径小于10mm的钢筋；②公称直径小于100mm的芯样试件，每个试件内最多只允许有一根直径小于10mm的钢筋；③芯样内的钢筋应与芯样试件的轴线基本垂直并离开端面10mm以上。六、芯样的加工及技术要求

(3)锯切后的芯样应进行端面处理，宜采取在磨平机上磨平端面的处理方法。承受轴向压力芯样试件端面，也可采取下列处理方法：①用环氧胶泥或聚合物水泥砂浆补平；②抗压强度低于40MPa的芯样试件，可采用水泥砂浆、水泥净浆或聚合物水泥砂浆补平，补平层厚度不宜大于5mm；也可采用硫磺胶泥补平，补平层厚度不宜人于1.5mm。之所以对芯样试件端面加工提出要求，是因为锯切后芯样的端面感观上比较平整，但一般不能符合抗压试件的要求。山东省建筑科学研究院的试验研究表明，锯切芯样的抗压强度比端面加工后芯样试件的抗压强度低10％～30％。六、芯样的加工及技术要求

(4)在试验前应按下列规定测量芯样试件尺寸：①平均直径用游标卡尺在芯样试件中部相互垂直的两个位置上测量，取测量的算术平均值作为芯样试件的直径，精确至0.5mm；②芯样试件高度用钢卷尺或钢板尺进行测量，精确至1mm；③垂直度用游标量角器测量芯样试件两个端面与母线的夹角，精确至0.1°；④平整度用钢板尺或角尺紧靠在芯样试件端面上，一面转动钢板尺，一面用塞尺测量锌板尺与芯样试件端面之间的缝隙；也可采用其他专用设备量测。六、芯样的加工及技术要求

(5)芯样试件尺寸偏差及外观质量超过下列数值时，相应的测试数据无效：①芯样试件的实际高径比(H/d)小于要求高径比的0.95或大于1.05;②沿芯样试件高度的任一直径与平均直径相差大于2mm；③抗压芯样试件端面的不平整度在100mm长度内大于0.1mm；④芯样试件端面与轴线的不垂直度大于l°；⑤芯样有裂缝或有其他较大缺陷。目录七、芯样试件的试验和抗压强度值的计算七、芯样试件的试验和抗压强度值的计算

(1)芯样试件应在自然干燥状态下进行抗压试验。

(2)当结构工作条件比较潮湿，需要确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在2℃±5℃的清水中浸泡40～48h，从水中取出后立即进行试验。芯样试件的含水量对强度有一定影响，含水愈多则强度愈低。一般来说，强度等级高的混凝土强度降低较少，强度等级低的混凝土强度降低较多。

(3)芯样试件的杭压试验的操作应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法(GB／T50081—2002)中对立方体试块抗压试验的规定。七、芯样试件的试验和抗压强度值的计算

(4)混凝土的抗压强度值，应根据混凝土原材料和施工工艺通过试验确定，也可按式(6—1—36)计算。(6—1—36)式中—芯样试件的混凝土抗压强度值，MPa；Fc—芯样试件的抗压试验测得的最大压力，N；A—芯样试件抗压截面面积，mm2。我国地域辽阔，混凝土品种较多，各检测单位芯样试件加工水平不同，因此按照同一规律从芯样试件抗压强度值得出结构混凝土强度必然会出现系统不确定性较大的问题。因此，本规程要求检测单位进行相应的试验研究，得出适合本地区材料特性且反映检验机构芯样试件加工水平的关系。但是，在承担检测任务时，必须先向委托方明确所要使用的计算关系。目录八、钻芯确定混凝土强度椎定值八、钻芯确定混凝土强度椎定值

(1)检验批混凝土强度的推定值应按下列方法确定：①检验批的混凝土强度推定值应计算推定区间，推定区间的上限值和下限值按下列公式计算：上限值(6—1—37)下限值(6—1—38)平均值(6—1—39)标准差(6—1—40)式中—芯样试件的混凝土抗压强度平均值，精确至0.1MPa；—单个芯样试件的混凝L抗压强度值，精确至0.1MPs；