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采用钻芯法检测混凝土强度须注意的几个问题

前言：随着我国建筑业的快速发展，无损检测技术在工程建设中的应用也愈来愈广泛。无损检测的现场性、实用性、快速性等特点，为工程质量的 监控提供了先进的科学手段，发挥着越来越重要的作用。。无损检测技术采用的方法有回弹法、拔出法、钻芯法、超声法、超声回弹综合法等。钻芯法因其设备简单，操作方便，且不会损伤混凝土结构的使用性能和形态，广泛应用于工程检测中。特别是一些重要的结构或构件，在以标准试块测定值为代表来评判工程质量的基础上，运用无损检测结果比较既可验证试块的真实性，也可反映出建筑物的真实质量和差异，是工程评定和质量评估的重要依据。目前采用的几种混凝土测强方法，可见，钻芯法误差范围最小。
1 钻芯法概述
混凝土强度是决定混凝土结构受力性能的关键因
素之一，也是评定结构性能的主要参数，为了确定结构
的安全性和耐久性，要求掌握结构中各具体部位的混凝
土的质量情况，需要对混凝土强度进行检测和鉴定、对
其可靠性作出科学评价，然后进行维修和加固，以提高
工程结构的安全性，延长其使用寿命。钻芯法是利用专
用混凝土钻芯机，直接从所需检测的结构或构件上钻取
混凝土芯样，按有关规范加工处理后，进行抗压试验，根
据芯样的抗压强度推定结构混凝土抗压强度的一种局
部破损的检测方法，与非破损方法并列互补。用钻芯法
检测具有方法简单，结构信息直接、真实、不需转换、准
确，因此广泛用于现场混凝土质量的检测中。
但在实际应用中也遇到了许多问题，如取样部位不当，轻则削弱构件承载力，重则损伤主筋或钻断主筋。

2 钻芯法适用的条件
⑴对混凝土试件强度的测试结果有怀疑；
⑵因材料、施工或养护不良面发生混凝土质量问题
时；
⑶混凝土遭受冻害、火灾、化学侵蚀或其他损害时；
⑷需检测经多年使用的结构中混凝土强度时。
3.2 芯样的加工和试件的技术要求
3.2.1 取芯数量
⑴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；
⑵构件的局部区域检测时：根据构件情况，确定芯
样的位置、数量、深度；
⑶大型基础或大面积墙体：分成若干区域。
3.2.2 芯样尺寸和高径比的要求
⑴ 根据< 钻芯法检测混凝土强度技术规程>
(CECS03:2007)第3.1.3 条规定”芯样公称直径应不宜
小于骨料最大粒径的3 倍，也可采用小直径芯样试件，
其公称直径不应小于70mm 且不得小于骨料最大粒径的
2 倍”，因为直径小而粗骨料粒径大的芯样强度的离散
性大；
⑵高度与直径均为100mm 的芯样与边长为150mm
的立方体试块受压时应力分布较为一致，强度接近；
⑶抗压芯样试件的高度与直径之比宜为1.00,芯
样强度与立方体强度之比值，随高径比的增加而减少，
不同高径比的芯样试件换算成标准高径比的芯样试件
强度时，需乘以修正系数，高径比低于0.95 或大于
1.05 时，相应的测试数据无效。
3.2.3 端面与轴线之间垂直度偏差的要求
⑴垂直度偏差在1°以内，偏差过大，降低强度。
⑵测试方法：游标量角器测量两个端面与母线的夹
角，精确到0.1°。
3.2.4 芯样含有钢筋的要求
⑴标准芯样试件,每个试件内最多只允许有2 根直
径小于10mm 的钢筋；
⑵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；
⑶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。
3.3 芯样试件的试验
3.3.1 应注意干湿度对强度的影响
⑴潮湿使混凝土强度降低，即软化作用（水在受荷
载时不能压缩，横向膨胀，增加侧向拉应力，另外减弱混
凝土颗粒之间的内摩擦力）风干芯样比浸水芯样的强度
高7%左右；
⑵芯样宜与被测结构混凝土湿度基本一致；
⑶若为自然干燥状态：要求芯样在室内自然干燥3
天；若为潮湿状态：抗压前芯样试件宜在20±5℃的清
水中浸泡40～48 小时，从水中取出后立即进行试验。
3.3.2 端面平整度对强度的影响
端面不平，会降低强度，向上凸起比向下凹引起的
应力集中更大，影响更大，应控制在每100mm 长度内不
得大于0.1mm；不宜采用垫平材料；宜采用磨平法：找平
法补平芯样试件端面，使其平整度符合规范要求。
3.4 芯样测量
芯样在试验前一定要对其几何尺寸作下列测量，测
量内容包括：平均直径、芯样高度、垂直度、平整度等，这
点在实际检测过程中极容易被忽视。

1 关于检测部位
实际工程中，同层次、同混凝土强度等级，同浇捣日期的相同类型的结构或构件有很多，在选取芯样部位时，首先应选择受力较小的构件钻取芯样，如果是住宅工程，在检测阳台挑梁的混凝土强度时，可选在阳台挑梁的拖梁上钻取芯样(距外墙为1m左右)；若是底层半框架、二层以上砖混结构的商住楼，需检测底层半框架的混凝土强度，则应选在纵横轴的边轴框架梁上钻取芯样；当简支梁与圈粱相连时，需检测简支粱的混凝土强度，则应选在圈梁上钻取；带形基础梁的强度检测，可在大放脚的基杯上钻取芯样。其次作受力分析，按其受力弯矩图，进一步确定其受力较小，据此确定选取钻芯的部位。
如果是框架梁，当梁截面高度h≥500mm时，钻芯部位可选在中和轴上弯矩M＝0处或者粱跨中中和轴以下部分，梁截面高度h<500mm时，则取在中和轴上弯矩M=0处，而不能在梁跨中中和轴以下部位取。当梁截面高度较小时，跨中混凝土受压受托区高度也较小，容易误取受压区混凝土而影响构件安全使用。理论上弯矩M=0处的混凝土不受力，钻取芯样后，对构件影响甚微，梁跨中中和轴以下部分混凝土只受拉，接钢筋混凝土计算原理，该处抗拉由钢筋承担，混凝土只与钢筋粘结、起保护作用。当然，在实际操作过程中，工程现场不可能提供构件弯矩图，必须根据结构力学知识，迅速判断出构件弯矩M=0处的大致位置，因此，对一般的框架梁，也可取在粱跨1／3处。
如果是柱，无论是轴向受力往或偏心受力柱，钻芯部位都可选在柱的纵横轴线交点处即柱中，因为柱混凝土是从下到上进行浇捣的，振捣后，柱的下半部石子偏多而上半部则偏少，一般说来下半部的混凝土强度要高于上半部，此处对受力偏心柱来说，弯矩M=0处也大致在柱中位置，因此，钻芯部位选在柱中，既最能代表该柱混凝土实际质量，又可减少柱的损伤。
如果是预应力混凝土构件，按预加应力的方法不同分先张和后张二类后张法的受弯构件(构件宽b≤250mm),在没有张拉前可在构件中和轴弯矩M=0处钻取芯样，钻芯深度不宜过长，尽量控制在120mm，绝对不能在两端的锚固区钻取。至于其他类型的预应力混凝土构件，应按《规范》要求，不宜钻取。
2 关于芯样尺寸
《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03：1988)第3.0.4条规定“钻取的芯样直径一般不宜小于骨料最大粒径的3倍，作任何情况下不得小于骨料最大粒径的2倍”。通常我们所采用的芯样直径φ100 mm或φ150 mm，但在实际工程检测中，还需灵活运用。一定要根据粗骨料粒径和结构配筋率选取芯样尺寸，如果盲目选取大直径的芯样，即使采用钢筋定位仪，伤到主筋、钻断主筋的现象也会时有发生，特别是高层建筑，结构配筋率比较高，混凝土中钢筋的间距多在100mm～150mm之间。加上钢筋直径以及位置偏差带来的影响，钻取芯样时很难避开主筋，不仅损伤钻头，也给修复带来困难。为了避免钻芯给结构带来影响，往往需采用非常规的75 mm内径钻头钻取芯样来作抗压试验。虽然我国目前对小芯样检测混凝土强度还有较多的争议，如离散性高；钻芯、切割时损伤程度相对较大；混凝土内部的缺陷影响程度较高等，但如果结合当地的粗骨料使用情况，增加小芯样的取芯数量、采用合适的高径比等，用75 mm内径钻取芯样的方法检测混凝土还是能做到较高的测试精度。在采用钻芯法检测混凝土强度时，对芯样尺寸，一定要根据构件的实际情况，灵活机动，不能盲目按规程生搬硬套，以致作出错误的判断。
3 钻芯机位置的固定
钻芯机位置的固定最容易被人们忽视。在实际检测过程中，我们一般采用膨胀螺丝固定法，钻筒高速的运转使混凝土产生的强烈磨擦抖动，如果混凝土强度比较低的话，使得取芯机往往较难固定，所取的芯样往往容易出现芯样缩径、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形、端面与轴线的不垂直度超过2°等缺陷，造成混凝土检测强度与实际强度偏差较大，影响对结构作出真实评价，导致出现误判。因此，在固定钻芯机的时侯，要经常检查钻芯机是否松动，及时调整。要确保在钻芯机主轴的旋转轴线与被钻取芯样的混凝土表面相垂直的情况下，才能进行钻取芯样工作。不宜在强度低于10MPa的混凝土上钻芯，否则钻芯机较难固定。
4 不容忽视的几点问题
4.1钻取楼板一类的构件，钻取芯样后应切去明显的浇筑面，浇筑面强度不同于混凝土构件强度；绝对避免在混凝土施工缝处即二次混凝土浇捣结合处钻取芯样，此处混凝土不具有代表性；钻芯时钻筒壁离钢筋的距离应大于钢筋直径，以免影响钢筋和混凝土的粘结力或切断钢筋；要避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其它钢筋。
4.2芯样在试验前一定要对其几何尺寸作下列测量：平均直径、 、垂直度、平整度等，这点在实际检测过程中最容易被忽视。
4.3结构或构件钻芯后所留下的孔洞要及时修补，很多人认为这不影响结构安全和美观，不必修补。如果没有修补回造成孔洞周围的钢筋保护层不够，容易锈蚀。
4 结束语
采用钻芯法检测混凝土强度，一定要充分注意选择混凝土结构或构件的检测部位，并根据粗骨料粒径和结构配筋率，选取适当的芯样尺寸。只有做好了这些基础工作，才能真正发挥钻芯法的检测作用。