鉆芯檢測法影響因素探究★

王 驍 葛 楠 張玉敏 陳艷華 初建宇 陳海彬

(河北聯合大學建筑工程學院，河北 唐山 063009)

·建筑材料及應用·

鉆芯檢測法影響因素探究★

王 驍 葛 楠 張玉敏 陳艷華 初建宇 陳海彬

(河北聯合大學建筑工程學院，河北 唐山 063009)

介紹了鉆芯法的應用范圍，對鉆芯法檢測混凝土強度的影響因素進行了總結分析，并提出了應用鉆芯法時應注意的問題，最后指出了在未來發展小芯樣混凝土檢測技術的必要性。

鉆芯法，混凝土強度檢測，無損檢測

0 引言

混凝土作為當前建筑工程中應用最多的工程材料，其工程質量是評定結構性能的主要參數之一，尤其對一些重要構件，必須嚴格控制具體部位的混凝土質量情況，對混凝土強度和密實程度進行檢測和鑒定，以保證結構整體安全性和可靠性要求。目前常用的混凝土強度檢測方法為留設同條件標準試塊檢測法，但由于混凝土材料的復雜性和養護條件的多樣性，往往導致檢測強度出現偏差。近年來隨著混凝土無損檢測技術的發展，使得混凝土強度檢測的準確性越來越高，其中鉆芯法和拉拔法等半破損檢測方法，由于是直接在構件上制作試塊，因此準確性更高。王軍波[1]對同等條件下混凝土構件分別采用拔出法、折斷法、回彈法和超聲法等方法檢測混凝土強度，并對其95%保證率的測量誤差進行比較，其中鉆芯法測量誤差為8%，在所有檢測方法中準確性最高。在工程應用時鉆芯法經常同其他無損檢測方法結合使用，以提高無損檢測結果的準確性。

1 鉆芯法應用范圍

一般情況下，混凝土強度檢測按照GB 50204—2011混凝土結構工程施工質量驗收規范[2]規定，留設標準立方體試塊，在標準養護條件下進行強度檢測。出現下列情況時，可以采用鉆芯法檢測混凝土強度：

1)當對留設的立方體試塊抗壓強度產生懷疑時。包括檢測試塊強度過高，混凝土實際外觀水平較差，或者檢測試塊強度過低，混凝土外觀情況較好等。制作混凝土試塊時影響因素較多，如試塊留設批次、試塊制作水平以及養護條件等，都會造成試塊抗壓強度出現較大偏差，影響檢測結果準確性。

2)當出現工程質量事故時。混凝土組成材料具有復雜性和多樣性，當混凝土原材料或外加劑質量控制不到位，或施工現場養護不當時，容易出現質量事故，此時，可采用鉆芯法檢測混凝土質量，并作為事故責任認定的依據。

3)當混凝土構件遭受侵害時。混凝土構件在使用期間遭受到火災、化學腐蝕時，可采用鉆芯法檢測其質量情況。此外對于一些老舊樓的改造與加固工作，也可采用鉆芯法進行輔助檢測。

4)對于工程質量和使用條件有特殊要求的工程，需要了解混凝土構件內部情況和強度時，如機場跑道、地下工程等。

5)當建設單位、監理單位對混凝土工程質量產生懷疑時，需要按照有關規定對相關部件進行檢測。

鉆芯法以其精度高、可靠性好、直觀有效等特點，被廣泛應用在混凝土質量檢測方面，但是在應用鉆芯法時，需要注意當混凝土強度較低(低于10 MPa)時，鉆取芯樣表面粗糙、不完整，無法保證檢測結果的準確性。當混凝土強度過高(高于60 MPa)時，由于芯樣脆性較高、敏感性較強，檢測強度一般降低10%～20%。同時鉆芯后孔洞需要進行修補，以保證構件強度不低于鉆芯前強度，因此取樣時應在保證準確性的前提下，盡量少的鉆取芯樣。

2 鉆芯法檢測混凝土強度影響因素

2.1 鉆芯機械的影響

鉆芯取樣前必須檢查鉆頭的完整性，避免使用存在明顯缺陷的鉆頭。在鉆芯過程中必須保證鉆芯機安裝穩定，以減小鉆頭的震動對芯樣內部結構造成的損傷，以致芯樣強度偏低，在鉆取過程中必須有熟練的操作技術人員進行指導。鉆頭要選取適宜的尺寸，一般規定，芯樣直徑為粗骨料的3倍，鋼筋過于密集或者芯樣位置比較特殊的情況下可為粗骨料最大直徑的2倍。在鉆芯過程中鉆取的速度要均勻穩定，建議為5 mm/min～10 mm/min，高強混凝土不應超過5 mm/min，保證足夠的冷卻水流量，一般為3 L/min～5 L/min，避免金剛石鉆頭因為溫度過高而損壞，同時使混凝土碎屑能夠及時排出，避免影響鉆芯速度和芯樣的表面質量。

2.2 芯樣尺寸的影響

我國CECS 03∶2007鉆芯法檢測混凝土強度技術規程[3]中規定，鉆取芯樣直徑為100 mm或150 mm，高徑比為1，但是經常出現主筋破壞的情況，特別是對一些配筋率比較高的構件，因此有學者曾探討直徑為75 mm的小芯樣試件的抗壓強度與立方體試塊抗壓強度之間的關系，結果表明它們之間具有良好的線性相關性[4，5]。芯樣鉆取時要保證其直徑在粗骨料粒徑的2倍以上，原因是粗骨料與膠結料之間的膠結作用是試件的薄弱環節，在受力時會首先產生剪切破壞，造成混凝土抗壓強度值偏低，進而影響試驗的結果。

2.3 芯樣表面加工情況的影響

芯樣端面作為抗壓試驗的承壓面，其平整度對試件抗壓強度影響較大，除此之外，垂直度不滿足要求也會造成試件偏心受壓，導致抗壓強度偏低，因此國內外標準對芯樣試件的平整度和垂直度都有嚴格要求。芯樣表面加工一般采用磨平的方式，但對于鉆取過程中，出現石子部位掉角等不能磨平的情況時，往往需要對試件表面進行補平處理，常用做法是采用水泥凈漿補平，也可采用環氧膠泥、硫磺等進行補平。宋雙陽[7]通過對比不同補平方式下相同直徑芯樣的抗壓強度，得出不同補平方式的強度對比系數。

2.4 芯樣中鋼筋的影響

在工程實際中，經常出現鉆到鋼筋的現象，芯樣進行抗壓試驗時，在縱向方向承受壓力，若鋼筋與承壓方向一致，將會導致抗壓強度偏大，因此試件應盡量避免有鋼筋存在。當無法避免時，允許芯樣中存在橫向鋼筋，但每個試件中最多只能有兩根，且直徑小于10 mm，與端面距離在10 mm以上。

2.5 芯樣抗壓試驗的影響

混凝土標準立方體試塊的加載速度對其強度有一定的影響，對鉆芯試件同樣如此，加載速度過快會使檢測芯樣強度偏大，同時芯樣表面的油污會使檢測結果偏小。因此鉆芯試樣檢測應有統一標準，一般認為，芯樣養護應在(20±5)℃的清水中浸泡40 h～48 h，試驗前取出在干燥環境下放置3 d，并清除油污、水漬，連續加載速率為0.3 MPa/s～0.8 MPa/s。

3 結語

鉆芯法檢測混凝土強度直觀有效、精度高，已成為其他無損檢測方法的校驗依據，鉆芯法目前還存在一定局限性，主要表現在對構件的損壞，因此探究小芯樣檢測技術，研究小芯樣試塊與標準立方體試塊換算關系的準確性，將成為鉆芯法檢測技術發展的一個重要方向。

[1] 王軍波.房屋安全鑒定技術中的幾個問題[J].建筑技術開發,1997,24(2):33-34.

[2] GB 50204—2011,混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].

[3] CECS 03∶2007,鉆芯法檢測混凝土強度技術規程[S].

[4] 劉 輝.小直徑混凝土芯樣抗壓強度應用性研究[J].工程質量,2010,29(10):22-25.

[5] 劉紅義,張勁泉,程壽山，等.混凝土芯樣抗壓強度尺寸效應研究[J].混凝土,2012(2):36-38.

[6] 劉夢溪.不同直徑的混凝土芯樣強度探討[J].四川建筑科學研究,2010,36(3):208-211.

[7] 宋雙陽.混凝土強度非破損檢測技術研究[D].天津:天津大學,2008.

Research on influential factors of core-drilling method★

Wang Xiao Ge Nan Zhang Yumin Chen Yanhua Chu Jianyu Chen Haibin

(ArchitecturalEngineeringCollege,HebeiUnitedUniversity,Tangshan063009,China)

The paper introduces the application scopes for the core-drilling method, sums up the analysis of the influential factors for the core-drilling to inspect the concrete strength, points out some attentive problems in the adoption of the core-drilling method, and indicates the necessity to develop small core concrete inspection technique in future.

core-drilling method, concrete strength checking, nondestructive testing

2015-02-07★：國家基金項目(項目編號：51478162，51378170)；國家科技支撐項目(項目編號：2013BAJ10B09-2)；河北省基金項目(項目編號：E2014209089，E2015209020)

王 驍(1993- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)11-0101-02

TU502

A