鉆芯修正方法應用研究

黃圣銓

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

0 引言

回彈法是目前最廣泛使用的結構實體混凝土強度無損檢測方法。但回彈法是以混凝土表面硬度來推算混凝土強度，需要借助技術規范要求的測強曲線進行強度換算[1]，其所測得的混凝土強度并不是混凝土的實際強度，僅僅是換算強度，當被檢混凝土現狀和測強曲線適用條件存在較大差異，回彈法的檢測結果會有較大誤差。

鉆芯法是一種常用的結構實體混凝土檢測方法，能夠直觀、可靠地反映混凝土構件的內部實際情況。對于有些特殊的混凝土是不能通過無損檢測法檢測出來，或者對其他間接測強方法的檢測結果有質疑時，可以運用鉆芯法檢測。但依據《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》CECS 03∶2007規定，直接采用鉆芯法測強，則必須在構件上鉆取3個芯樣[2]，對構件破壞較大。

鉆芯修正方法，是在回彈法檢測的構件樣本中，抽取若干數量的受檢構件，在每個構件上選取代表性的回彈法測區鉆取1個芯樣進行混凝土抗壓強度檢測，計算測區混凝土強度修正量或修正系數，并對整個樣本的回彈法檢測結果進行修正。鉆芯修正方法提高了回彈法的檢測精度，同時減小了對混凝土構件的破壞。

鉆芯修正方法，是回彈法和鉆芯法的結合，能夠提高回彈法檢測精度。但是現行行業標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23-2011[3]對鉆芯修正方法的具體細節規定得不夠詳細。基此，筆者擬結合工程檢測實踐，總結了在鉆芯修正過程中遇到的問題，并提出解決的建議。

1 實際工程檢測中遇到的問題

行業標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23-2011對鉆芯修正的芯樣數量作了規定，“對同一強度等級混凝土修正時，芯樣數量不應少于6個”[1]，但在實際工程檢測中，采用回彈法進行抽檢時，會遇到抽檢構件數量不足6個，或者對檢測結果存在疑問的構件不足6個的情況。行業標準顯然僅考慮了抽檢數量較多情形下的鉆芯修正。當對單個構件回彈法檢測結果有疑問時，如果直接采用鉆芯法進行復檢，則必須在構件上鉆取3個芯樣[2]，對構件破壞較大；如果采用鉆芯修正，又會遇到芯樣數量不足6個無法修正的問題。

在實際工程檢測中, 由于回彈法操作不規范，或者芯樣試件在取樣、加工和試驗的過程中操作不規范，以及構件混凝土自身的復雜性，同一批次構件鉆芯修正偏差量往往離散較大，偶爾會出現個別構件的鉆芯修正量明顯偏離其余構件修正量，而行業標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23-2011并未對此加以限制。若對修正量的離群值不做分析處理，會導致修正后的檢測結果與實際值相差甚遠，反而引入更大的誤差，失去鉆芯修正的意義。

針對上述問題，福建省地方標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》DBJ/T 13-71-2015對鉆芯修正方法的條文做了補充和完善[3]。

(1)在單個構件檢測的情況下，且需要進行混凝土強度換算值修正的受檢構件總數不足6個時，應在每個構件上選取一個代表性的測區鉆取芯樣進行一對一的修正，即每個構件單獨計算修正量，該修正量不得用于其他構件。

(2)在受檢構件較多的情況下，計算修正量時，可將每個芯樣試件混凝土抗壓強度值與其對應的測區混凝土換算值進行一一比較。當對個別數據的偏差存在疑問時，可依據《數據的統計處理和解釋正態樣本離群值的判斷和處理》GB/T 4883[4]的要求對離群值進行檢驗、舍棄，離群值檢驗方法有格拉布斯檢驗法、t檢驗法、標準差檢驗法等。

2 有關鉆芯修正量計算的工程檢測應用實例

2.1 案列1：回彈法按單個構件檢測的結構構件進行鉆芯修正

某層實驗樓在進行“一柱一梁”結構驗收抽檢時，回彈檢測共計抽取12根梁柱構件，發現所抽取的二層柱、三層柱構件的回彈推定値低于設計強度等級C40，分別為37.2MPa、35.8MPa，其測區強度換算值如表1所示；其余構件回彈推定值均符合相應設計要求。在與建設單位溝通后，決定對所檢二層柱、三層柱構件采用鉆芯法進行修正。鉆芯部位選擇在回彈強度最小換算值的測區上，在二層柱構件第4測區、三層柱構件第7測區上分別鉆取1個芯樣進行抗壓強度檢測。經鉆芯檢測，芯樣試件混凝土強度與對應的測區混凝土強度換算值的偏差值如表2所示。經鉆芯修正，二層柱、三層柱回彈推定值分別為41.9MPa、43.0MPa，達到設計強度等級C40；同時，二層柱、三層柱對應修正量不得用于其他構件。

表1 某實驗樓二層柱、三層柱回彈法測區強度換算值 MPa

表2 某實驗樓鉆芯修正計算結果 MPa

2.2 案列2:回彈法按批檢測的結構構件進行鉆芯修正

某食堂3層框架柱共計58根構件，采用設計強度等級為C35的泵送混凝土，由于送檢的標準試塊抗壓強度值未達到設計強度等級，按批進行回彈法檢測，隨機抽取18根3層柱，構件編號為構件1～構件18。經回彈法檢測，通過本省泵送混凝土測強曲線計算得到的所有檢測構件混凝土強度推定值為(22.6～39.3)MPa，按批強度推定值為32.0MPa，批標準差為3.37MPa，如表3所示。其中5個構件強度推定值未達到設計強度等級C35。從表3可以看出，構件4混凝土強度推定值明顯偏低，查看回彈檢測數據，發現其測區回彈平均值為31.1～37.0，碳化深度平均值達到5.0mmm，測區混凝土強度換算值的標準差為3.24MPa。鑒于構件4數據較異常，以及按批強度推定值低于C35，采用鉆芯法對抽樣樣本回彈數據進行修正。行業標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23-2011規定，“對同一強度等級混凝土修正時，芯樣數量不應少于6個”，同時考慮構件4數據異常，選取7個構件進行鉆芯。所選構件除構件4外，其余6個構件的強度推定值涵蓋回彈強度推定值高、中、低的范圍，其中強度推定值低于C35的構件占50%。在所選構件強度換算值最小的測區上，各鉆取1個芯樣進行抗壓強度檢測。芯樣取出后，觀察并記錄表面狀況，發現構件4芯樣表面浮漿較厚，厚度達到約46mm。經鉆芯檢測，芯樣試件混凝土強度與對應的測區混凝土強度換算值的偏差值如表4所示。

表3 某食堂三層柱回彈法檢測結果 MPa

表4 某食堂鉆芯修正計算結果 MPa

使用格拉布斯(Grubbs)[4]檢驗法對偏差值δ進行離群值的判定，具體計算過程如下:

鉆芯樣本的數據個數為n，將單個芯樣混凝土抗壓強度值與其對應測區混凝土強度換算值之間的偏差值δi從小到大排列(δ1、δ2、δ3、…、δn-1、δn)，按式(1)、式(2)分別計算樣本平均值△和標準偏差S△，利用式(3)、式(4)計算可疑值(最大值或最小值)的格拉布斯統計量Gn、Gn′值：

(1)

(2)

Gn=(δn-Δ)/SΔ

(3)

Gn′=(Δ-δ1)/SΔ

(4)

設定檢出水平α為5%，剔除水平α′為1%，按照雙側情形檢驗，檢出水平對應臨界值為G0.975，剔除水平對應臨界值為G0.995。

若Gn>Gn′，且Gn>G0.975，則判斷δn為離群值，否則判斷無離群值；

若Gn>Gn′，且Gn>G0.995，則判斷δn為統計離群值，可考慮剔除；

若Gn′>Gn，且Gn′>G0.975，則判斷δ1為離群值，否則判斷無離群值；

若Gn′>Gn，且Gn′>G0.995，則判斷δ1為統計離群值，可考慮剔除。

G0.975、G0.995為格拉布斯檢驗臨界值，可根據樣本數量n由格拉布斯 (Grubbs)的臨界值表[4]查得。樣本數據的檢驗計算結果如表5所示，Gn>Gn′，且Gn>G0.995，構件4的偏差值為統計離群值，可予以剔除。對剩余6個偏差值進行格拉布斯(Grubbs)檢驗，未發現離群值，重新計算修正量為2.4MPa。而對于構件4，由于混凝土浮漿較厚，表層與內部質量不一致，應以鉆芯法檢測結果為準，單獨計算修正量進行一對一的修正。通過施工現場調查了解，構件4混凝土是該批構件最早澆筑的，其混凝土受洗泵管漿料的影響導致表面浮漿較厚，而在芯樣試件加工過程中則將表面浮漿完全切除了。由于構件4表面浮漿過厚，超過保護層厚度，會使構件的截面尺寸減小，也會削弱構件的承載能力，在檢測結果中予以注明，并應在有條件的情況下對類似情況的構件進行排查。

經鉆芯修正，所有檢測構件混凝土強度推定值為(35.1～41.7)MPa，按批推定強度值為36.5MPa。

表5 格拉布斯 (Grubbs)檢驗法計算結果

3 結語

鉆芯修正方法，兼具回彈法和鉆芯法的優點，在實際工程結構混凝土強度檢測中得到廣泛應用。結合工程實踐，正確應用鉆芯修正方法，才能達到修正回彈法檢測結果目的。為了提高鉆芯修正方法的檢測精度，減小檢測誤差，應該注意以下幾點。

(1)規范回彈法和鉆芯法的檢測操作，以免測試失誤造成檢測誤差增大。

(2)正確認識鉆芯修正方法的概念及其計算方法。對于單個構件，在采用鉆芯修正方法進一步檢測時，應參考回彈法檢測數據，在強度最小換算值或者接近最小換算值的測區附件布置鉆芯點，以便更準確地了解其強度狀況。對于按批檢測的構件，選取鉆芯構件時，應參考回彈法檢測數據，所選構件的強度推定值應盡量涵蓋所有檢測數據范圍，而回彈推定強度較低的構件宜占較大的比例。

(3)回彈法鉆芯修正時，每個芯樣試件的混凝土抗壓強度值與對應的測區混凝土換算值的偏差值應該以修正量為數學期望成正態分布，當不符合此規律時，則可能存在離群值，會對修正量帶來偏差，當發現可疑數據時可進行離群值的檢驗和舍棄。為了便于查找原因，芯樣取出后，應仔細觀察芯樣表面浮漿狀況和其他異常狀況，做好記錄。如果浮漿厚度過大，應以鉆芯法檢測結果為準，同時由于浮漿對構件截面造成了削弱，應在檢測結果中予以說明，以便于采取相應措施。

參 考 文 獻

[1] JGJ/T 23-2011 回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].北京:中國建筑工業出版社，2011.

[2] CECS 03:2007 鉆芯法檢測混凝土強度技術規程[S].北京:中國計劃出版社，2008.

[3] GB/T 4883-2008 數據的統計處理和解釋 正態樣本離群值的判斷和處理[S].北京：中國標準出版社，2008.

[4] DBJ/T 13-71-2015 回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].2015.